แหล่งพลังงานทางเลือก: ชนิดและการใช้งาน พลังงานและประเภทของมัน

พลังงาน(จากภาษากรีก พลังงาน – การกระทำ กิจกรรม) เป็นการวัดทั่วไป (การหาปริมาณ) ของรูปแบบต่างๆ ของการเคลื่อนที่ของสสารที่พิจารณาในวิชาฟิสิกส์

ตามแนวคิดของวิทยาศาสตร์กายภาพ พลังงานคือความสามารถของร่างกายหรือวัตถุในการทำงาน สำหรับลักษณะเชิงปริมาณของรูปแบบการเคลื่อนไหวที่แตกต่างกันในเชิงคุณภาพและปฏิสัมพันธ์ที่สอดคล้องกับพวกมัน จะมีการแนะนำพลังงานประเภทต่างๆ บุคคลในชีวิตประจำวันมักพบกับพลังงานประเภทต่อไปนี้: เครื่องกล, ไฟฟ้า, แม่เหล็กไฟฟ้า, ความร้อน, เคมี, นิวเคลียร์ ฯลฯ

พลังงานจลน์- การวัดการเคลื่อนที่ทางกล เท่ากับวัตถุที่แข็งกระด้างถึงครึ่งหนึ่งของผลคูณของมวลร่างกายและกำลังสองของความเร็ว ซึ่งรวมถึงพลังงานกลของการเคลื่อนที่ของอนุภาคหรือวัตถุ พลังงานความร้อน พลังงานนิวเคลียร์ ฯลฯ

ถ้าพลังงานเป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งสัมพัทธ์ของอนุภาคของระบบและตำแหน่งของพวกมันที่สัมพันธ์กับวัตถุอื่น ๆ พลังงานนั้นจะเรียกว่า ศักยภาพ.ซึ่งรวมถึงพลังงานของมวลที่ดึงดูดโดยกฎความโน้มถ่วงสากล พลังงานเคมี พลังงานของตำแหน่งของอนุภาคที่เป็นเนื้อเดียวกัน ตัวอย่างเช่น พลังงานของวัตถุที่ยืดหยุ่นได้ เป็นต้น .

พลังงานกล -พลังงานของการเคลื่อนไหวทางกลและปฏิสัมพันธ์ของร่างกายหรือส่วนต่างๆ ของร่างกาย พลังงานกลของระบบวัตถุมีค่าเท่ากับผลรวมของพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ของระบบนี้ มันแสดงออกในปฏิสัมพันธ์การเคลื่อนไหวของร่างกายหรืออนุภาค

ซึ่งรวมถึงพลังงานของการเคลื่อนที่แบบแปลนหรือการหมุนของร่างกาย พลังงานของการเปลี่ยนรูประหว่างการดัด การยืด การอัดตัวยืดหยุ่น (สปริง) พลังงานนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องจักรต่าง ๆ - การขนส่งและเทคโนโลยี

พลังงานความร้อน -พลังงานของการเคลื่อนที่เชิงแปลและการหมุนที่โกลาหลของโมเลกุลของสสาร สำหรับร่างกายที่แข็งแรง นี่คือพลังงานการสั่นสะเทือนของอะตอมในโมเลกุลที่อยู่ที่โหนดของโครงผลึก

พลังงานความร้อนเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงของพลังงานประเภทอื่นเท่านั้น ตัวอย่างเช่น เมื่อเชื้อเพลิงประเภทต่างๆ ถูกเผาไหม้ พลังงานเคมีของพลังงานเหล่านั้นจะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อน ใช้สำหรับให้ความร้อน ดำเนินการตามกระบวนการทางเทคโนโลยีมากมาย (การให้ความร้อน การหลอม การทำให้แห้ง การระเหย การกลั่น ฯลฯ)

พลังงานไฟฟ้า -พลังงานของอนุภาคหรือวัตถุที่มีประจุ (อิเล็กตรอน ไอออน) เคลื่อนที่อย่างเป็นระเบียบตามวงจรไฟฟ้าปิด

พลังงานไฟฟ้าใช้ในการผลิตพลังงานกล พลังงานความร้อน หรือพลังงานที่จำเป็นอื่นๆ

พลังงานเคมี -นี่คือพลังงาน "สะสม" ในอะตอมของสารซึ่งถูกปล่อยหรือดูดซับระหว่างปฏิกิริยาเคมีระหว่างสาร

พลังงานเคมีถูกปล่อยออกมาเป็นพลังงานความร้อนระหว่างปฏิกิริยาคายความร้อน (เช่น การเผาไหม้เชื้อเพลิง) หรือแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าในเซลล์และแบตเตอรี่กัลวานิก

พลังงานนิวเคลียร์ -พลังงานภายในของนิวเคลียสอะตอมที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนไหวและปฏิสัมพันธ์ของนิวคลีออนที่ก่อตัวเป็นนิวเคลียส มันถูกปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ของฟิชชันของนิวเคลียสหนัก (ปฏิกิริยานิวเคลียร์) หรือระหว่างการสังเคราะห์นิวเคลียสของแสง (ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์) ในอุตสาหกรรมพลังงานนิวเคลียร์ จนถึงตอนนี้ใช้วิธีแรกเท่านั้น เพราะ การใช้ข้อที่สองเกี่ยวข้องกับปัญหาที่ยังแก้ไม่ตกของการใช้ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์แบบควบคุม

พลังงานโน้มถ่วง -พลังงานปฏิสัมพันธ์ (แรงดึงดูด) ระหว่างวัตถุสองชิ้นและกำหนดโดยมวล โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่เห็นได้ชัดเจนในอวกาศ ในสภาพพื้นโลก นี่คือตัวอย่าง พลังงานที่ร่างกาย "เก็บ" เมื่อมันลอยขึ้นสู่ความสูงระดับหนึ่งเหนือพื้นผิวโลก

บทความนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อเปิดเผยสาระสำคัญของแนวคิดเรื่อง "พลังงานกล" ฟิสิกส์ใช้แนวคิดนี้อย่างกว้างขวางทั้งในทางปฏิบัติและทางทฤษฎี

งานและพลังงาน

งานเครื่องกลสามารถกำหนดได้หากทราบแรงที่กระทำต่อร่างกายและการกระจัดของร่างกาย มีอีกวิธีในการคำนวณงานเครื่องกล พิจารณาตัวอย่าง:

รูปแสดงร่างกายที่สามารถอยู่ในสถานะทางกลต่างๆ (I และ II) กระบวนการเปลี่ยนร่างจากสถานะ I เป็นสถานะ II มีลักษณะการทำงานเชิงกล กล่าวคือ เมื่อย้ายจากสถานะ I เป็นสถานะ II ร่างกายสามารถทำงานได้ เมื่อทำงานสถานะทางกลของร่างกายจะเปลี่ยนไปและสถานะทางกลสามารถระบุได้ด้วยปริมาณทางกายภาพ - พลังงาน

พลังงานคือปริมาณทางกายภาพสเกลาร์ของการเคลื่อนที่ของสสารทุกรูปแบบและรูปแบบการโต้ตอบของพวกมัน

พลังงานกลคืออะไร

พลังงานกลเป็นปริมาณสเกลาร์ทางกายภาพที่กำหนดความสามารถของร่างกายในการทำงาน

A = ∆E

เนื่องจากพลังงานเป็นลักษณะของสถานะของระบบ ณ จุดใดเวลาหนึ่ง งานจึงเป็นลักษณะของกระบวนการเปลี่ยนสถานะของระบบ

พลังงานและงานมีหน่วยวัดเหมือนกัน: [A] \u003d [E] \u003d 1 J.

ประเภทของพลังงานกล

พลังงานอิสระทางกลแบ่งออกเป็นสองประเภท: จลนศาสตร์และศักยภาพ

พลังงานจลน์- เป็นพลังงานกลของร่างกายซึ่งกำหนดโดยความเร็วของการเคลื่อนที่

อี k \u003d 1/2mv 2

พลังงานจลน์มีอยู่ในร่างกายที่เคลื่อนไหว เมื่อพวกเขาหยุด พวกเขาจะทำงานเครื่องกล

ในระบบอ้างอิงที่ต่างกัน ความเร็วของวัตถุเดียวกัน ณ จุดใดจุดหนึ่งในเวลาอาจต่างกันได้ ดังนั้นพลังงานจลน์จึงเป็นปริมาณสัมพัทธ์ ซึ่งถูกกำหนดโดยการเลือกกรอบอ้างอิง

หากแรง (หรือหลาย ๆ แรงพร้อมกัน) กระทำต่อร่างกายในระหว่างการเคลื่อนไหว พลังงานจลน์ของร่างกายจะเปลี่ยนไป: ร่างกายจะเร่งหรือหยุด ในกรณีนี้ การทำงานของแรงหรือผลของแรงทั้งหมดที่กระทำกับร่างกายจะเท่ากับผลต่างของพลังงานจลน์ ดังนี้

A = E k1 - E k 2 = ∆E k

คำสั่งและสูตรนี้ได้รับชื่อ - ทฤษฎีบทพลังงานจลน์.

พลังงานศักย์เรียกว่าพลังงานอันเนื่องมาจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างร่างกาย

เมื่อร่างกายล้ม มจากที่สูง ชม.แรงดึงดูดทำงาน เนื่องจากงานและการเปลี่ยนแปลงพลังงานสัมพันธ์กันด้วยสมการ เราจึงสามารถเขียนสูตรสำหรับพลังงานศักย์ของร่างกายในสนามแรงโน้มถ่วงได้:

Ep = mgh

ต่างจากพลังงานจลน์ อี kศักยภาพ Epสามารถเป็นลบได้เมื่อ ชม.<0 (เช่น ศพนอนอยู่ก้นบ่อ)

พลังงานศักย์เชิงกลอีกประเภทหนึ่งคือพลังงานความเครียด บีบอัดเป็นระยะทาง xสปริงด้วยความฝืด kมีพลังงานศักย์ (พลังงานความเครียด):

อี p = 1/2 kx 2

พลังงานของการเสียรูปพบการใช้งานอย่างกว้างขวางในทางปฏิบัติ (ของเล่น) ในเทคโนโลยี - ออโตมาตะ รีเลย์ และอื่นๆ

E = Ep + เอก

พลังงานกลเต็มรูปแบบร่างกายเรียกว่าผลรวมของพลังงาน: จลนศาสตร์และศักยภาพ

กฎการอนุรักษ์พลังงานกล

การทดลองที่แม่นยำที่สุดบางส่วนที่ดำเนินการในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 โดยนักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Joule และนักฟิสิกส์ชาวเยอรมันชื่อ Mayer แสดงให้เห็นว่าปริมาณพลังงานในระบบปิดยังคงไม่เปลี่ยนแปลง มันผ่านจากร่างหนึ่งไปอีกร่างหนึ่งเท่านั้น การศึกษาเหล่านี้ช่วยค้นพบ กฎการอนุรักษ์พลังงาน:

พลังงานกลทั้งหมดของระบบที่แยกได้ของร่างกายยังคงที่สำหรับปฏิกิริยาใดๆ ของร่างกายระหว่างกัน

พลังงานมีหลายรูปแบบ ซึ่งต่างจากแรงกระตุ้นซึ่งไม่มีรูปแบบเท่ากัน: เชิงกล ความร้อน พลังงานการเคลื่อนที่ของโมเลกุล พลังงานไฟฟ้าที่มีแรงปฏิสัมพันธ์ของประจุ และอื่นๆ พลังงานรูปแบบหนึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานอื่นได้ ตัวอย่างเช่น พลังงานจลน์จะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนในระหว่างการเบรกรถยนต์ หากไม่มีแรงเสียดทานและไม่มีความร้อนเกิดขึ้น พลังงานกลทั้งหมดจะไม่สูญหาย แต่ยังคงที่ในกระบวนการเคลื่อนที่หรือปฏิสัมพันธ์ของร่างกาย:

E = Ep + เอก = const

เมื่อแรงเสียดทานระหว่างวัตถุกระทำ พลังงานกลจะลดลง อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ จะไม่สูญหายไปอย่างไร้ร่องรอย แต่จะเข้าสู่ความร้อน (ภายใน) หากแรงภายนอกทำงานในระบบปิด แสดงว่าพลังงานกลเพิ่มขึ้นตามปริมาณของงานที่กระทำโดยแรงนี้ หากระบบปิดทำงานบนวัตถุภายนอก พลังงานกลของระบบจะลดลงตามปริมาณงานที่ทำ
พลังงานแต่ละประเภทสามารถเปลี่ยนเป็นพลังงานประเภทอื่นได้อย่างสมบูรณ์

พลังงานคือความสามารถในการทำงาน: เคลื่อนย้าย เคลื่อนย้ายวัตถุ สร้างความร้อน เสียง หรือไฟฟ้า

พลังงานคืออะไร?

พลังงานถูกซ่อนอยู่ทุกหนทุกแห่ง - ในรังสีของดวงอาทิตย์ในรูปของพลังงานความร้อนและแสง ในรูปของพลังงานเสียง และแม้แต่ในถ่านหินในรูปของพลังงานเคมีที่สะสม เราได้รับพลังงานจากอาหารและเครื่องยนต์ของรถยนต์ดึงมันออกจากเชื้อเพลิง - น้ำมันเบนซินหรือก๊าซ ในทั้งสองกรณีก็คือพลังงานเคมี มีพลังงานรูปแบบอื่นๆ ได้แก่ ความร้อน แสง เสียง ไฟฟ้า นิวเคลียร์ พลังงานเป็นสิ่งที่มองไม่เห็นและจับต้องไม่ได้ แต่สามารถสะสมและเปลี่ยนแปลงจากรูปแบบหนึ่งไปสู่อีกรูปแบบหนึ่งได้ เธอไม่เคยหายไป

การเคลื่อนไหวทางกล

พลังงานประเภทหลักประเภทหนึ่งคือจลนศาสตร์ - พลังงานของการเคลื่อนไหว วัตถุหนักที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงจะมีพลังงานจลน์มากกว่าแสงหรือวัตถุที่เคลื่อนที่ช้า ตัวอย่างเช่น พลังงานจลน์ของรถยนต์นั้นน้อยกว่าพลังงานจลน์ของรถบรรทุกที่เดินทางด้วยความเร็วเท่ากัน

พลังงานความร้อน

พลังงานความร้อนไม่สามารถดำรงอยู่ได้หากไม่มีพลังงานจลน์ อุณหภูมิของร่างกายขึ้นอยู่กับความเร็วของการเคลื่อนที่ของอะตอมที่ประกอบด้วย ยิ่งอะตอมเคลื่อนที่เร็วขึ้น วัตถุก็จะยิ่งร้อนขึ้น ดังนั้นพลังงานความร้อนของร่างกายจึงถือเป็นพลังงานจลน์ของอะตอม

ปั่นจักรยานพลังงาน

ดวงอาทิตย์เป็นแหล่งพลังงานหลักบนโลก มันถูกแปลงเป็นพลังงานรูปแบบอื่นอย่างต่อเนื่อง แหล่งพลังงานธรรมชาติยังรวมถึงน้ำมัน ก๊าซ และถ่านหิน ซึ่งอันที่จริงมีแหล่งพลังงานแสงอาทิตย์เพียงพอ

หุ้นเพื่ออนาคต

สามารถเก็บพลังงานได้ สปริงเก็บพลังงานไว้เมื่อถูกบีบอัด เมื่อปล่อยออกมา มันจะยืดตัวขึ้น โดยแปลงพลังงานศักย์เป็นพลังงานจลน์ หินที่วางอยู่บนหินก็มีพลังงานศักย์เช่นกัน เมื่อมันตกลงมา มันจะเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์

การแปลงพลังงาน

กฎการอนุรักษ์พลังงานระบุว่าพลังงานไม่เคยหายไป มันแค่เปลี่ยนรูปเป็นอย่างอื่น ตัวอย่างเช่น หากเด็กชายขี่จักรยานเบรกและหยุด พลังงานจลน์ของเขาจะลดลงเหลือศูนย์ แต่มันไม่ได้หายไปอย่างสมบูรณ์ แต่ส่งผ่านไปยังพลังงานประเภทอื่น - ความร้อนและเสียง การเสียดสีของยางรถจักรยานบนพื้นทำให้เกิดความร้อน ซึ่งทำให้ทั้งพื้นและล้อร้อน และพลังงานเสียงก็แสดงออกมาดังเอี๊ยดของเบรกและยาง

งาน พลังงาน และกำลัง

การถ่ายโอนพลังงานคือการทำงาน ปริมาณงานที่ทำขึ้นอยู่กับขนาดของแรงและระยะทางที่วัตถุเคลื่อนที่ ตัวอย่างเช่น การยกบาร์เบลล์แบบเฮฟวี่เวทนั้นได้ผลมาก อัตราการทำงานที่เรียกว่ากำลัง ยิ่งนักยกน้ำหนักยกน้ำหนักได้เร็วเท่าไร พลังของเขาก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น พลังงานมีหน่วยวัดเป็นจูล (J) และกำลังเป็นวัตต์ (W)

การใช้พลังงาน

พลังงานไม่เคยหายไป แต่ถ้าไม่ใช้งานก็จะสูญเปล่า พลังงานส่วนใหญ่สูญเสียไปกับการผลิตความร้อน

ตัวอย่างเช่น หลอดไฟจะแปลงพลังงานจากไฟฟ้าเพียงหนึ่งในห้าเป็นแสง และส่วนที่เหลือจะเข้าสู่ความร้อนโดยไม่จำเป็น ประสิทธิภาพต่ำของเครื่องยนต์รถยนต์ทำให้สิ้นเปลืองเชื้อเพลิงในปริมาณที่พอเหมาะ

พลังของเพนท์บอล

เมื่อเล่นเกม พลังงานจะเปลี่ยนสถานะอย่างต่อเนื่อง ศักยภาพจะเข้าสู่จลนศาสตร์ ลูกบอลที่กำลังเคลื่อนที่มีแนวโน้มที่จะหยุดเนื่องจากการเสียดสีกับชิ้นส่วนหุ่นยนต์ พลังงานถูกใช้เพื่อเอาชนะแรงเสียดทาน แต่ไม่หายไป แต่เปลี่ยนเป็นความร้อน เมื่อผู้เล่นเพิ่มพลังงานให้กับลูกบอลด้วยการกดแป้น การเคลื่อนที่ของลูกบอลจะเร็วขึ้น

ระบุขั้นตอนหลักในประวัติศาสตร์การใช้พลังงานของมนุษย์ระบุถึงความสำคัญ

ความสัมพันธ์ระหว่างการพัฒนาอารยธรรมมนุษย์กับการใช้พลังงานคืออะไร? อธิบายธรรมชาติของการเปลี่ยนแปลงเมื่อเวลาผ่านไปและระบุแนวโน้ม

ระบบพลังงานคืออะไร? วัตถุประสงค์หลัก มีระบบอะไรบ้าง?

แหล่งเชื้อเพลิงและพลังงานคืออะไร? พวกเขาจำแนกอย่างไร?

แหล่งพลังงานสำรองคืออะไร? ตั้งชื่อและระบุวิธีการขอรับ

ความเข้มของพลังงานของทรัพยากรพลังงานหลักคืออะไร? แนวคิดของเชื้อเพลิงตามเงื่อนไขมีไว้เพื่ออะไร?

อะไรคือแนวโน้มหลักในการบริโภคเชื้อเพลิงและทรัพยากรพลังงานทั่วโลก?

สาระสำคัญของวิกฤตพลังงานในยุค 70 คืออะไร ในยุโรปตะวันตกและในยุค 90 ในประเทศ CIS? คุณเห็นวิธีเอาชนะวิกฤตพลังงานในเบลารุสอย่างไร

เราจะอธิบายการใช้น้ำมันอย่างเข้มข้นในสมดุลพลังงานโลกได้อย่างไร และอนาคตของการใช้น้ำมันจะเป็นอย่างไร?

อธิบายความเป็นไปได้และแนวโน้มของการใช้ไฮโดรเจนในภาคพลังงาน

เทคโนโลยีประหยัดพลังงานคืออะไร? แรงจูงใจในการดำเนินการของพวกเขาคืออะไร?

หัวข้อที่ 2 ประเภทของพลังงาน การได้มา การแปลง และการใช้พลังงาน บรรยายที่ 2 ประเภทของพลังงาน การได้มา การแปลง และการใช้พลังงาน

แนวคิดพื้นฐาน:

พลังงาน; พลังงานจลน์และศักย์ ประเภทของพลังงาน พลังงาน; ระบบพลังงาน; ระบบไฟฟ้ากำลัง ผู้ใช้พลังงาน พลังงานดั้งเดิมและพลังงานนอกระบบ แผนภูมิการโหลด; การใช้พลังงานต่อหัว ความเข้มของพลังงานของเศรษฐกิจ ตัวบ่งชี้ระดับการผลิตทางเศรษฐกิจและพลังงาน

พลังงานและประเภทของมัน

พลังงานเป็นพื้นฐานสากลของปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ พื้นฐานของวัฒนธรรม และกิจกรรมของมนุษย์ทั้งหมด ในเวลาเดียวกัน ภายใต้พลังงาน(กรีก - การกระทำ กิจกรรม) เป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นการประเมินเชิงปริมาณของรูปแบบต่างๆ ของการเคลื่อนที่ของสสาร ซึ่งสามารถแปลงสิ่งหนึ่งเป็นอีกสิ่งหนึ่งได้

ตามแนวคิดของวิทยาศาสตร์กายภาพ พลังงานคือความสามารถของร่างกายหรือระบบของร่างกายในการทำงาน มีการจำแนกประเภทและรูปแบบของพลังงานที่หลากหลาย บุคคลในชีวิตประจำวันมักพบกับพลังงานประเภทต่อไปนี้: เครื่องกล, ไฟฟ้า, แม่เหล็กไฟฟ้า, ความร้อน, เคมี, อะตอม (ภายในนิวเคลียร์) สามประเภทสุดท้ายหมายถึงรูปแบบภายในของพลังงานเช่น เนื่องจากพลังงานศักย์ของปฏิกิริยาของอนุภาคที่ประกอบเป็นร่างกาย หรือพลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่แบบสุ่มของพวกมัน

ถ้าพลังงานเป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงสภาพการเคลื่อนที่ของวัตถุหรือวัตถุ เรียกว่า จลนศาสตร์ ; ประกอบด้วยพลังงานกลของการเคลื่อนที่ของร่างกาย พลังงานความร้อนเนื่องจากการเคลื่อนที่ของโมเลกุล

ถ้าพลังงานเป็นผลจากการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งสัมพัทธ์ของส่วนต่างๆ ของระบบที่กำหนด หรือตำแหน่งของมันที่สัมพันธ์กับวัตถุอื่น พลังงานนั้นจะเรียกว่า ศักยภาพ ; มันรวมถึงพลังงานของมวลที่ถูกดึงดูดโดยกฎความโน้มถ่วงสากล พลังงานของตำแหน่งของอนุภาคที่เป็นเนื้อเดียวกัน ตัวอย่างเช่น พลังงานของวัตถุยืดหยุ่นที่บิดเบี้ยว และพลังงานเคมี

พลังงานในวิทยาศาสตร์ธรรมชาติขึ้นอยู่กับธรรมชาติแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้

พลังงานกล - แสดงออกในปฏิสัมพันธ์ การเคลื่อนไหวของร่างกายแต่ละส่วนหรืออนุภาค

ซึ่งรวมถึงพลังงานของการเคลื่อนไหวหรือการหมุนของร่างกาย พลังงานของการเปลี่ยนรูประหว่างการดัด การยืด การบิด การอัดของตัวยางยืด (สปริง) พลังงานนี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องจักรต่าง ๆ - การขนส่งและเทคโนโลยี

พลังงานความร้อน เป็นพลังงานของการเคลื่อนไหวที่ไม่เป็นระเบียบ (วุ่นวาย) และปฏิสัมพันธ์ของโมเลกุลของสาร

พลังงานความร้อนซึ่งส่วนใหญ่มักได้รับจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงประเภทต่างๆ ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อให้ความร้อน ดำเนินการตามกระบวนการทางเทคโนโลยีมากมาย (การทำความร้อน การหลอม การอบแห้ง การระเหย การกลั่น ฯลฯ)

พลังงานไฟฟ้า – พลังงานของอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านวงจรไฟฟ้า (กระแสไฟฟ้า)

พลังงานไฟฟ้าถูกใช้เพื่อให้ได้พลังงานกลด้วยความช่วยเหลือของมอเตอร์ไฟฟ้าและการนำกระบวนการทางกลไปใช้ในการแปรรูปวัสดุ: การบด, การบด, การผสม; สำหรับการทำปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี รับพลังงานความร้อนในอุปกรณ์ทำความร้อนไฟฟ้าและเตาเผา สำหรับการแปรรูปวัสดุโดยตรง (การแปรรูปด้วยไฟฟ้า)

พลังงานเคมี – เป็นพลังงาน "สะสม" ในอะตอมของสารซึ่งถูกปล่อยหรือดูดซับระหว่างปฏิกิริยาเคมีระหว่างสาร

พลังงานเคมีถูกปล่อยออกมาในรูปของพลังงานความร้อนระหว่างปฏิกิริยาคายความร้อน (เช่น การเผาไหม้เชื้อเพลิง) หรือถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าในเซลล์กัลวานิกและแบตเตอรี่ แหล่งพลังงานเหล่านี้มีลักษณะเฉพาะที่มีประสิทธิภาพสูง (สูงถึง 98%) แต่มีความจุต่ำ

พลังงานแม่เหล็ก - พลังงานของแม่เหล็กถาวรซึ่งมีแหล่งพลังงานมาก แต่ "ให้" อย่างไม่เต็มใจนัก อย่างไรก็ตาม กระแสไฟฟ้าสร้างสนามแม่เหล็กแรงสูงรอบตัวมันเอง ดังนั้น ส่วนใหญ่มักจะพูดถึงพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า

พลังงานไฟฟ้าและแม่เหล็กเชื่อมต่อถึงกันอย่างใกล้ชิด ซึ่งแต่ละพลังงานถือได้ว่าเป็นด้าน "ย้อนกลับ" ของอีกด้านหนึ่ง

พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า คือ พลังงานของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า กล่าวคือ การเคลื่อนที่ของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก ประกอบด้วยแสงที่มองเห็นได้ อินฟราเรด อัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์ และคลื่นวิทยุ

ดังนั้นพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าจึงเป็นพลังงานของรังสี รังสีนำพาพลังงานในรูปของพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อรังสีถูกดูดกลืน พลังงานของรังสีนั้นจะถูกแปลงเป็นรูปแบบอื่น ซึ่งส่วนใหญ่เป็นความร้อน

พลังงานนิวเคลียร์ - พลังงานที่มีการแปลในนิวเคลียสของอะตอมของสารกัมมันตภาพรังสีที่เรียกว่า มันถูกปล่อยออกมาในระหว่างการแตกตัวของนิวเคลียสหนัก (ปฏิกิริยานิวเคลียร์) หรือการสังเคราะห์นิวเคลียสของแสง (ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์)

นอกจากนี้ยังมีชื่อเก่าสำหรับพลังงานประเภทนี้ - พลังงานปรมาณู แต่ชื่อนี้ไม่ได้สะท้อนถึงแก่นแท้ของปรากฏการณ์ที่นำไปสู่การปลดปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลอย่างแม่นยำ ซึ่งส่วนใหญ่มักจะอยู่ในรูปแบบของความร้อนและกลไก

พลังงานโน้มถ่วง - พลังงานอันเนื่องมาจากปฏิสัมพันธ์ (ความโน้มถ่วง) ของวัตถุขนาดใหญ่นั้นสังเกตได้ชัดเจนเป็นพิเศษในอวกาศ ในสภาพพื้นโลก นี่คือตัวอย่าง พลังงานที่ "สะสม" โดยร่างกายที่ยกสูงขึ้นเหนือพื้นผิวโลก - พลังงานแห่งแรงโน้มถ่วง

ทางนี้, ขึ้นอยู่กับระดับของการสำแดง เราสามารถแยกแยะพลังงานของโลกมาโคร - แรงโน้มถ่วง พลังงานปฏิสัมพันธ์ของร่างกาย - กลไก พลังงานของโมเลกุลปฏิกิริยา - ความร้อน พลังงานปฏิสัมพันธ์ของอะตอม - เคมี พลังงานรังสี - แม่เหล็กไฟฟ้าnuyu พลังงานที่มีอยู่ในนิวเคลียสของอะตอม - นิวเคลียร์

วิทยาศาสตร์สมัยใหม่ไม่ได้ยกเว้นการมีอยู่ของพลังงานประเภทอื่นที่ยังไม่ได้รับการแก้ไข แต่อย่าละเมิดภาพวิทยาศาสตร์ธรรมชาติแบบครบวงจรของโลกและแนวคิดของพลังงาน

ระบบหน่วยสากล (SI) ใช้ 1 จูล (J) เป็นหน่วยวัดพลังงาน 1 J เท่ากับ 1 นิวตันเมตร (Nm) หากการคำนวณเกี่ยวข้องกับความร้อน ชีวภาพ และพลังงานประเภทอื่นๆ อีกมากมาย หน่วยนอกระบบจะถูกใช้เป็นหน่วยของพลังงาน - แคลอรี (cal) หรือกิโลแคลอรี (kcal), 1cal = 4.18 J. เพื่อวัดพลังงานไฟฟ้า , หน่วยเช่น วัตต์ ถูกใช้ ชั่วโมง (Wh, kWh, MWh), 1 Wh=3.6 MJ. ในการวัดพลังงานกลใช้ค่า 1 กก. m = 9.8 J

พลังงานที่สกัดจากธรรมชาติโดยตรง(พลังงานเชื้อเพลิง น้ำ ลม พลังงานความร้อนของโลก นิวเคลียร์) และซึ่งสามารถแปลงเป็นไฟฟ้า ความร้อน เครื่องกล เคมีได้ เรียกว่า หลัก. พลังงานปฐมภูมิสามารถจำแนกได้ตามการจำแนกแหล่งพลังงานโดยพิจารณาจากความสามารถในการระบายออกได้ ในรูป 2.1 แสดงโครงร่างการจำแนกพลังงานหลัก

ข้าว.2.1. การจำแนกพลังงานเบื้องต้น

เมื่อจำแนกพลังงานปฐมภูมิ พวกมันจะปล่อย แบบดั้งเดิม และ แหกคอก ประเภทของพลังงาน พลังงานแบบดั้งเดิมรวมถึงพลังงานประเภทที่มนุษย์ใช้กันอย่างแพร่หลายมาหลายปี ประเภทของพลังงานที่ไม่ใช่แบบดั้งเดิมรวมถึงประเภทที่เริ่มใช้เมื่อไม่นานนี้

พลังงานปฐมภูมิแบบดั้งเดิม ได้แก่ เชื้อเพลิงอินทรีย์ (ถ่านหิน น้ำมัน ฯลฯ) พลังงานน้ำจากแม่น้ำ และเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ (ยูเรเนียม ทอเรียม ฯลฯ)

พลังงานที่ได้รับจากบุคคลหลังจากการแปลงพลังงานหลักในการติดตั้งพิเศษ - สถานี เรียกว่ารอง (พลังงานไฟฟ้า พลังงานไอน้ำ น้ำร้อน ฯลฯ)

ข้อดีของพลังงานไฟฟ้าพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานประเภทที่สะดวกที่สุดและถือได้ว่าเป็นพื้นฐานของอารยธรรมสมัยใหม่ วิธีการทางเทคนิคส่วนใหญ่อย่างท่วมท้นของการใช้เครื่องจักรและระบบอัตโนมัติของกระบวนการผลิต (อุปกรณ์, อุปกรณ์คอมพิวเตอร์) การแทนที่แรงงานมนุษย์ด้วยแรงงานเครื่องจักรในชีวิตประจำวันนั้นมีพื้นฐานทางไฟฟ้า

มากกว่าครึ่งหนึ่งของพลังงานที่ใช้ไปเล็กน้อยถูกใช้เป็นความร้อนสำหรับความต้องการด้านเทคนิค การให้ความร้อน การทำอาหาร ส่วนที่เหลือ - อยู่ในรูปแบบของเครื่องจักรกล ส่วนใหญ่ใช้ในการติดตั้งการขนส่งและพลังงานไฟฟ้า นอกจากนี้ สัดส่วนพลังงานไฟฟ้ายังเพิ่มขึ้นทุกปี (รูปที่ 2.2)

พลังงานไฟฟ้า - รูปแบบพลังงานที่หลากหลายมากขึ้น ได้พบการประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในชีวิตประจำวันและในทุกภาคส่วนของเศรษฐกิจของประเทศ เครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนมีมากกว่าสี่ร้อยประเภท: ตู้เย็น เครื่องซักผ้า เครื่องปรับอากาศ พัดลม โทรทัศน์ เครื่องบันทึกเทป อุปกรณ์ให้แสงสว่าง ฯลฯ เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงอุตสาหกรรมที่ไม่มีพลังงานไฟฟ้า ในการเกษตร การใช้ไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง: การให้อาหารและการให้น้ำสัตว์ การดูแลพวกมัน การทำความร้อนและการระบายอากาศ ตู้ฟักไข่ เครื่องทำความร้อน เครื่องอบผ้า ฯลฯ

ไฟฟ้า - พื้นฐานของความก้าวหน้าทางเทคนิคของสาขาเศรษฐกิจของประเทศใด ๆ ช่วยให้คุณสามารถเปลี่ยนแหล่งพลังงานที่ไม่สะดวกในการใช้งานกับพลังงานประเภทสากล - พลังงานไฟฟ้าซึ่งสามารถส่งผ่านในทุกระยะทาง แปลงเป็นพลังงานประเภทอื่น ๆ เช่นพลังงานกลหรือความร้อนและแบ่งระหว่างผู้บริโภค ไฟฟ้า - รูปแบบพลังงานที่สะดวกและประหยัดมาก

ข้าว. 2.2. พลวัตของการใช้พลังงานไฟฟ้า

พลังงานไฟฟ้ามีคุณสมบัติดังกล่าวที่ทำให้ขาดไม่ได้ในการใช้เครื่องจักรและระบบอัตโนมัติของการผลิตและในชีวิตประจำวันของมนุษย์:

1. พลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานสากล นำไปใช้ได้หลากหลายวัตถุประสงค์ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มันง่ายมากที่จะเปลี่ยนเป็นความร้อน ทำได้ตัวอย่างเช่นในแหล่งกำเนิดแสงไฟฟ้า (หลอดไส้) ในเตาเผาเทคโนโลยีที่ใช้ในโลหะวิทยาในอุปกรณ์ทำความร้อนและความร้อนต่างๆ การแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานกลใช้ในการขับเคลื่อนของมอเตอร์ไฟฟ้า

2. เมื่อใช้พลังงานไฟฟ้าสามารถถูกบดขยี้ได้อย่างไม่สิ้นสุด ดังนั้นพลังของเครื่องจักรไฟฟ้าจึงแตกต่างกันไปตามวัตถุประสงค์: จากเศษส่วนของวัตต์ในไมโครมอเตอร์ที่ใช้ในเทคโนโลยีหลายสาขาและในผลิตภัณฑ์ในครัวเรือน ไปจนถึงค่ามหาศาลที่เกินล้านกิโลวัตต์ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าของโรงไฟฟ้า

3. ในกระบวนการผลิตและการส่งพลังงานไฟฟ้า เป็นไปได้ที่จะรวมกำลังของมัน เพิ่มแรงดันไฟฟ้า และส่งผ่านสายไฟทั้งในระยะทางสั้นและทางไกลของพลังงานไฟฟ้าจำนวนเท่าใดก็ได้จากโรงไฟฟ้าที่ผลิตให้กับผู้บริโภคทั้งหมด .

ในการเชื่อมต่อกับการพัฒนาเทคโนโลยีการผลิตและการเสื่อมสภาพของสถานการณ์ด้านสิ่งแวดล้อมในหลายภูมิภาคของโลก มนุษยชาติต้องเผชิญกับปัญหาในการหาแหล่งพลังงานใหม่ ในด้านหนึ่ง ปริมาณพลังงานที่ผลิตได้ควรจะเพียงพอสำหรับการพัฒนาการผลิต วิทยาศาสตร์ และภาคส่วนในประเทศ ในทางกลับกัน การผลิตพลังงานไม่ควรส่งผลเสียต่อสิ่งแวดล้อม

การกำหนดคำถามนี้นำไปสู่การค้นหาแหล่งพลังงานทางเลือกที่เรียกว่า - แหล่งที่ตรงตามข้อกำหนดข้างต้น ด้วยความพยายามของวิทยาศาสตร์โลก แหล่งข้อมูลดังกล่าวจำนวนมากถูกค้นพบ ในขณะนี้ส่วนใหญ่มีการใช้งานกันอย่างแพร่หลายไม่มากก็น้อย นี่คือภาพรวมโดยย่อของพวกเขา:

พลังงานแสงอาทิตย์

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์มีการใช้งานอย่างแข็งขันในกว่า 80 ประเทศ โดยแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นพลังงานไฟฟ้า มีหลายวิธีในการแปลงดังกล่าวและดังนั้นโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ประเภทต่างๆ สถานีทั่วไปส่วนใหญ่ที่ใช้ตัวแปลงโฟโตอิเล็กทริก (โฟโตเซลล์) รวมกันเป็นแผงโซลาร์เซลล์ การติดตั้งโซลาร์เซลล์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกส่วนใหญ่ตั้งอยู่ในสหรัฐอเมริกา

พลังงานลม

โรงไฟฟ้าพลังงานลม (ฟาร์มกังหันลม) มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในสหรัฐอเมริกา จีน อินเดีย และในบางประเทศในยุโรปตะวันตก (เช่น ในเดนมาร์กซึ่งมีการผลิตไฟฟ้า 25% ด้วยวิธีนี้) พลังงานลมเป็นแหล่งพลังงานทางเลือกที่น่าสนใจมาก ปัจจุบัน หลายประเทศกำลังขยายการใช้โรงไฟฟ้าประเภทนี้อย่างมีนัยสำคัญ

เชื้อเพลิงชีวภาพ

ข้อได้เปรียบหลักของแหล่งพลังงานนี้เหนือเชื้อเพลิงประเภทอื่นๆ คือความเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและการนำกลับมาใช้ใหม่ ไม่ใช่เชื้อเพลิงชีวภาพทุกประเภทที่จัดเป็นแหล่งพลังงานทดแทน: ฟืนแบบดั้งเดิมยังเป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ แต่ก็ไม่ใช่แหล่งพลังงานทางเลือก เชื้อเพลิงชีวภาพทางเลือกอาจเป็นของแข็ง (พีท งานไม้ และของเสียจากการเกษตร) ของเหลว (ไบโอดีเซลและไบโอมาสุต เช่นเดียวกับเมทานอล เอทานอล บิวทานอล) และก๊าซ (ไฮโดรเจน มีเทน ก๊าซชีวภาพ)

พลังงานน้ำขึ้นน้ำลงและคลื่น

ต่างจากไฟฟ้าพลังน้ำแบบดั้งเดิมซึ่งใช้พลังงานจากกระแสน้ำ ไฟฟ้าพลังน้ำทางเลือกยังไม่แพร่หลาย ข้อเสียเปรียบหลักของโรงไฟฟ้าพลังน้ำคือต้นทุนการก่อสร้างที่สูงและการเปลี่ยนแปลงพลังงานรายวัน ซึ่งแนะนำให้ใช้โรงไฟฟ้าประเภทนี้เป็นส่วนหนึ่งของระบบไฟฟ้าที่ใช้แหล่งพลังงานอื่นด้วย ข้อได้เปรียบหลักคือเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมสูงและต้นทุนการผลิตพลังงานต่ำ

พลังงานความร้อนของโลก

ในการพัฒนาแหล่งพลังงานนี้ โรงไฟฟ้าพลังความร้อนใต้พิภพถูกนำมาใช้ซึ่งใช้พลังงานของน้ำใต้ดินที่มีอุณหภูมิสูง เช่นเดียวกับภูเขาไฟ ในปัจจุบัน พลังงานความร้อนใต้พิภพเป็นเรื่องปกติมากขึ้น โดยใช้พลังงานจากแหล่งใต้ดินร้อน พลังงานปิโตรเทอร์มอลจากการใช้ความร้อน "แห้ง" ของภายในโลกกำลังพัฒนาได้ไม่ดี ปัญหาหลักคือความสามารถในการทำกำไรต่ำของวิธีการผลิตพลังงานนี้

ไฟฟ้าในบรรยากาศ

(สายฟ้าแลบบนพื้นผิวโลกเกิดขึ้นเกือบพร้อมกันในสถานที่ต่างๆ บนโลก)

พลังงานพายุฝนฟ้าคะนองซึ่งอิงจากการดักจับและสะสมพลังงานฟ้าผ่านั้นยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น ปัญหาหลักของพลังงานพายุฝนฟ้าคะนองคือการเคลื่อนที่ของหน้าพายุฝนฟ้าคะนองรวมถึงความเร็วของการปล่อยไฟฟ้าในบรรยากาศ (ฟ้าผ่า) ซึ่งทำให้สะสมพลังงานได้ยาก