prepis
1 Formy energie a druhy energie Kogan I.Sh. 1. Zmätok v definíciách foriem a druhov energie 2. Ako by sa mali nazývať formy energie a druhy energie? 3. Klasifikácia foriem a druhov energie v termodynamike 4. Stručná história vzniku pojmov súvisiacich s energiou 5. Ku každej forme energie patria kinetické a potenciálne energie 6. Koľko druhov energie môže byť? 7. Ako by sa mali nazývať formy a typy výmeny energie? 8. Biologická forma energie a špekulácie okolo nej 1. Zmätok v definíciách foriem a typov energie. Ale v samotnej fyzike tiež nie je jasná otázka systematizácie týchto doplňujúcich slov. A predovšetkým ide o také pojmy, ako sú formy energie a druhy energie. V slovníku Glossary.ru je energia skalárna fyzikálna veličina, ktorá je jedinou mierou rôznych foriem pohybu hmoty a mierou prechodu pohybu hmoty z jednej formy do druhej. (Tu a nižšie je podčiarknutie v úvodzovkách naše - I.K.). TSB tiež hovorí o tom istom: Energia v prírode nevzniká z ničoho a nezaniká; môže sa meniť len z jednej formy do druhej. Vo vyššie uvedených definíciách hovoríme len o formách pohybu a formách energie. Ale možno uviesť aj iné príklady. Populárna metrologická príručka hovorí toto: Rôznym typom energie zodpovedajú rôzne typy pohybu a interakcie hmoty: mechanická (kinetická a potenciálna), vnútorná, elektromagnetická, jadrová atď. Tu hovoríme o typoch pohybu a druhoch energie . V populárnej referenčnej knihe o fyzike je uvedená táto fráza: rôzne typy (formy) energie. Tu sú formy a druhy energie navzájom zrovnoprávnené. Ale v učebnici fyziky sa energia delí len na typy: V súlade s rôznymi formami pohybu hmoty prichádzajú do úvahy rôzne druhy energie - mechanická, vnútorná, elektromagnetická, jadrová atď. A ďalej: Mechanická energia môže byť dvojaká typy – kinetické a potenciálne. Tu už druhy energie zodpovedajú formám pohybu. Článok predstavuje pojmy usporiadané a neusporiadané formy energie, odvodené od usporiadanej činnosti technických zariadení, určených na účelovú premenu niektorých druhov energie na iné, a neusporiadanej činnosti, pri ktorej nedochádza k usporiadanému pohybu fyzikálneho systému. Vyššie uvedené informácie naznačujú, že v modernej fyzike a modernej metrológii sa energia vôbec nerozdeľuje na formy a typy. A ak je rozdelená, formy a typy energie sa interpretujú odlišne. Pojmy ako formy energie a druhy energie však musia byť jednoznačné, a tak sa to robí. 2. Ako sa nazývajú formy energie a druhy energie?
2 Slovník ruského jazyka interpretuje pojmy forma a forma takto: Forma, zariadenie, typ, štruktúra, ktorých povaha je určená obsahom. Druh je pojem označujúci množstvo predmetov, javov s rovnakými vlastnosťami a zahrnutých do všeobecnejšieho pojmu rod. V súlade s týmto výkladom je forma všeobecnejšia a forma je menej všeobecný pojem. Pohľad preto musí byť súčasťou formulára ako jeho neoddeliteľná súčasť. Aplikujme tento záver na koncepciu energie. V TSB v slovníkovom hesle je energia uvedená: V súlade s rôznymi formami pohybu hmoty sa berú do úvahy rôzne formy energie. Toto priamo vyplýva zo zákona zachovania energie, v ktorom sa prírastok energie systému rovná súčtu prírastkov energie vo všetkých formách pohybu systému. Preto v súlade s rôznymi formami pohybu hmoty treba zvážiť aj rôzne formy energie: mechanickú, hydraulickú, tepelnú, elektromagnetickú, jadrovú atď. Aby sme objasnili, čo treba chápať pod typmi energie, uvádzame zovšeobecnené stavová rovnica v tvare: (1) kde dw je prírastok celkovej energie systému; i číslo elementárnej formy pohybu; U i potenciálny rozdiel i-tej formy pohybu; q i je stavová súradnica i-tej formy pohybu systému; n je počet elementárnych foriem pohybu v systéme; k je rád časovej derivácie; m je najvyšší rád uvažovanej časovej derivácie. Rovnica (1) obsahuje ako výraz v zátvorkách rovnicu dynamiky v i-tom tvare pohybu sústavy v tvare: a 0 q i + a 1 (dq i /dt) + a 2 (d 2 q i / dt 2) + = U i, (2) kde a 0, a 1 a a 2 sú koeficienty úmernosti pri deriváciách vzhľadom na čas t, potenciálny rozdiel U i sa považuje za vplyv na fyzikálny systém a pojmy na ľavej strane ako protiakcie systému. V modernej fyzike sa zvyčajne uvažujú len tri rôzne typy protiakcií systému, čo zodpovedá m = 2 v rovnici (1) a protiakcie pre m > 2 sa zanedbávajú. Pri ráde derivácie k = 0 hovoríme o protipôsobení tuhosti systému pri jeho deflorácii, pri k = 1 o disipatívnom protipôsobení média a pri k = 2 o protipôsobení zotrvačnosti systému. systém. Každá z týchto troch protiakcií určuje jednu z troch energetických zložiek i-tej formy pohybu: potenciálnu energiu, disipačnú energiu a kinetickú energiu. Všetky pojmy stavovej rovnice (1) by sa mali nazývať energetické typy. 3. Klasifikácia foriem a druhov energie v termodynamike Mimoriadne dôležité je riešenie problému klasifikácie pojmov súvisiacich s energiou v termodynamike, pretože tam to nemožno urobiť bez klasifikácie takzvaných termodynamických potenciálov. Tie druhé sú svojou fyzikálnou povahou rôznymi druhmi energie a vôbec nie rôznymi potenciálmi, ako naznačuje ich názov.
3 Pomocou definícií z referenčnej knihy, článku a slovníka na obr. 1 je znázornená klasifikačná schéma pre pojmy súvisiace s energiou. Pri písaní definujúcich rovníc v tejto schéme sa používa štandardná notácia. Schéma na obr. 1 sa používa pri systematizácii fyzikálnych pojmov. Ryža. 1 Klasifikácia pojmov súvisiacich s energetikou 4. Stručná história vzniku pojmov súvisiacich s energetikou Vznik pojmov znázornených na obr. 1 sa spája so zavedením W. Thomsona (Kelvina) v roku 1851 konceptu vnútornej energie, z ktorého vyplynulo, že celková energia systému je súčtom vonkajšej a vnútornej energie systému. Vonkajšia energia pozostáva z kinetickej a potenciálnej energie systému ako celku. Vnútorná energia je energia systému, ktorá závisí len od jeho vnútorného stavu a nezahŕňa druhy energie systému ako celku. Zahŕňa energie všetkých foriem pohybu, ktoré existujú v systéme. Prepojenie medzi kompletnými
4 energia a jej zložky sú v diagrame naznačené plnými čiarami. Pravda, v roku 2006 V. Etkin ukázal, že časť vonkajšej energie systému závisí od vnútorného stavu systému. A že delenie energie na vonkajšiu a vnútornú neumožňuje plne reflektovať v terminológii kvalitatívne rozdiely vo formách energie. V roku 1865, po zavedení R. Clausiusa fyzikálnej veličiny S nazývanej entropia, sa objavili ďalšie možnosti. Energia systému sa začala rozlišovať na základe výkonu systému. V y.g. J. Gibbs vyvinul metódu termodynamických potenciálov a zaviedol koncept entalpie (tepelného obsahu) systému, ktorý sa rovná súčtu vnútornej energie systému a práce interakcie s prostredím, ktoré vykonáva. Toto množstvo je v diagrame vyznačené prerušovanými čiarami. Funkčná časť entalpie (Gibbsova energia) sa nazývala voľná entalpia. A nefunkčná časť spojená s chaotickým pohybom častíc, ktoré tvoria systém, sa nazývala viazaná energia. Ide o takzvanú znehodnotenú energiu systému, ktorá sa nazýva aj Helmholtzova energia. Toto množstvo je v diagrame vyznačené bodkovanými čiarami. V roku 1882 zaviedol G. Helmholtz delenie vnútornej energie systému na voľnú a viazanú energiu. Voľná energia je pracovná časť vnútornej energie systému. Helmholtzova klasifikácia je na diagrame znázornená prerušovanými čiarami. V roku 1955 Z. Rant predstavil dva nové koncepty exergie a anergie, určené na rozlíšenie celkovej energie systému len na základe výkonu. Exergia je spracovateľná (technicky vhodná) časť celkovej energie. Podľa TSB ide o maximálnu prácu, ktorú môže systém vykonať pri prechode z daného stavu do rovnováhy s prostredím. Anergia je nespracovateľná (technicky nevhodná) časť celkovej energie. Toto rozdelenie je v diagrame znázornené prerušovanými čiarami s dvoma bodkami. V. Etkin v roku 2006 poukázal na to, že prácu vykonáva systém nielen na úkor energie samotného systému, ale aj životného prostredia (dopĺňaného v procese výmeny tepla s ním) a že exergia tzv. Z. Rant závisí aj od parametrov prostredia. A to robí pojem exergia nejednoznačným a neúplným. V. Etkin navrhol namiesto termínu exergia zaviesť nový koncept inergie pre premeniteľnú (nerovnovážnu) zložku celkovej energie, pričom ju definoval ako schopnosť systému podstupovať vnútorné premeny bez ohľadu na to, ako budú tieto premeny prebiehať. vyjadrené vo výkone užitočnej alebo disipatívnej, vonkajšej alebo vnútornej práce. V. Etkin tvrdí, že informatívnejšie a správnejšie je rozdeliť celkovú energiu systému na inergiu (konvertibilná časť) a anergiu (nevratná časť). V roku 2007 I. Kogan oddelil pojmy forma energie a druhy energie a zverejnil schému znázornenú na obr. 1, kde každá forma energie zodpovedá (m + 1) typom energie zobrazeným v diagrame v poslednom riadku. 5. Kinetická a potenciálna energia patrí ku každej forme energie Je absolútne nesprávne pripisovať kinetickú a potenciálnu energiu iba mechanickej forme pohybu, ako sa to robí napríklad v referenčnej knihe o fyzike. Všetky druhy energie sa týkajú akejkoľvek formy pohybu a akejkoľvek formy energie. Napríklad existuje kinetická elektrická energia, a to nie je to isté ako kinetická mechanická energia.
5 Samozrejme, každá forma energie je založená na mechanickom pohybe nosičov energie (pohyb elektrónov, iónov, molekúl plynu alebo kvapalín). Ale v mechanickej forme pohybu je zahrnutá energia pohybu tela ako celku, a nie pohyb nosičov energie vo vnútri tela. Preto napríklad kinetická energia pohybu elektrónov nie je kinetická energia pohybu telesa. Podobne potenciálna elektrická energia nie je rovnaká ako potenciálna mechanická energia. Zvyčajne namiesto slov kinetická elektrická energia jednoducho hovoria o elektrickej energii bez toho, aby implikovali slovo kinetická. Ale slovo elektrický definuje formu energie, nie typ energie. Rovnakým spôsobom, keď sa vyslovia dve slová kinetická energia, zvyčajne znamenajú iba kinetickú mechanickú energiu a slovo mechanická sa vynecháva. V zmysle vyššie uvedeného je to nesprávne. V dôsledku miešania pojmov foriem energie a druhov energie vznikajú niekedy nesprávne fyzikálne analógie. Niekedy sa verí, že kinetická mechanická energia môže byť analogická s potenciálnou elektrickou energiou, ale takáto analógia je nesprávna, neodráža fyzikálny obsah javov. Druhy energie môžu prechádzať jeden do druhého, pričom zostávajú patriť do rovnakej formy energie. To nevylučuje prenos akéhokoľvek druhu energie danej formy pohybu do akéhokoľvek druhu energie inej formy pohybu. V rôznych odvetviach fyziky sa pri prechode z jednej formy energie na druhú niekedy mení matematický zápis toho istého druhu energie a niekedy sa mení aj názov. Ale to len sťažuje pochopenie podstaty toho, čo sa deje. 6. Koľko druhov energie môže byť celkovo? Keďže moderná fyzika berie do úvahy iba tri pojmy v rovnici dynamiky, zohľadňujú sa iba tri typy energie (potenciálna, kinetická a disipácia). Ale v rovniciach (1-2) nie je žiadny zákaz existencie typov energie určených rádom časovej derivácie k > 2. Najmä štvrtý typ energie (pri k = 3) je zaujímavý pre výskumníkov. procesov zrýchľovania a spomaľovania motorov v energetike, v doprave, v kozmonautike, v teórii nárazu. V diele sú napríklad veličiny spojené so štvrtým druhom energie zaradené do sústavy fyzikálnych veličín. Nárazoví teoretici označujú faktor a 3 z rovnice (2) ako ostrosť. Piaty typ energie (pre k = 4) môže byť zaujímavý napríklad pre špecialistov na výbušné procesy. Poznamenávame tiež, že disipačná energia je spojená nielen s energetickou protiakciou, ale aj s kvalitatívnou zmenou energie. Mimochodom, niekedy používaný termín disipatívne straty energie je nesprávny, pretože energiu stratiť nemožno. Presnejšie by bolo povedať o stratách disipatívnej energie usporiadaných foriem pohybu. Namiesto termínu disipačná energia (v preklade do ruštiny, rozptylová energia) niektoré vedecké práce používajú termín degradačná energia (v preklade do ruštiny energia degenerácie). Ale ani to nie je presné, nedegeneruje energia, ale schopnosť systému produkovať mechanickú prácu. K počtu protiakcií systému voči externému energetickému vplyvu treba prirátať možné protipôsobenie fyzikálneho poľa spojeného s pohybom systému v tomto poli alebo s jeho možnou rotáciou vzhľadom na siločiary. Táto protiakcia je špecifická zmena iného typu energie, nazývanej vo fyzike potenciálna energia vo fyzikálnom poli alebo skrátene
6 polohová potenciálna energia. Preto by sa typ energie spojenej s odolnosťou voči tuhosti mal nazývať potenciálna energia deformácie. Tento typ potenciálnej energie, na rozdiel od predchádzajúceho, je spojený s vnútorným silovým poľom (poľom elastických síl). 7. Ako by sa mali nazývať formy a typy výmeny energie? Pri prechode energie zo systému do prostredia alebo naopak by sa malo používať všeobecný pojem výmena energie a hovoriť nie o formách a druhoch energie, ale o formách a typoch výmeny energie, čo je znázornené na diagrame. na obr. 2. Ryža. 2 Klasifikácia foriem a druhov výmeny energie Takými všeobecne akceptovanými pojmami ako sila, prenos tepla, množstvo elektriny sú rôzne formy výmeny energie pri rôznych formách pohybu. Každý z nich zodpovedá typom výmeny energie v rámci rovnakej formy výmeny energie (zmena potenciálnej a kinetickej energie, disipatívne
7 výmena energie). Dôvody na zmenu typov výmeny energie sú rôzne druhy protiakcií systému (zmeny tuhosti, odporu, zotrvačnosti). A celková protiakcia systému, rovnaká a v opačnom znamienku ako energetický dopad dw na systém, pozostáva zo súčtu zmien v typoch protiakcií systému. 8. Biologická forma energie a špekulácie okolo nej Formy energie samozrejme zahŕňajú formy energie akéhokoľvek druhu žiarenia, vrátane takzvanej bioenergie. V médiách sa jej pripisuje istý mystický význam, hoci ten možno pripísať jedine túžbe fyzikálnych negramotných novinárov dať svojim článkom príťažlivý a senzačný charakter. Amatéri v oblasti prírodných vied hovoria smerodajne o dobrej a zlej energii, o pozitívnej a negatívnej energii, o energii duše a o energii kozmu. Zároveň sa neobťažujú presne definovať, čo si pod slovami energia a energetika predstavujú. Autor sa márne snaží nájsť jasnú definíciu tohto pojmu v početných publikáciách na tému ľudskej energie, až sa mu to podarí. TSB má definíciu bioenergetiky, ale jednoznačne uvádza, že všetok výskum v oblasti bioenergie je založený na jedinom vedeckom uhle pohľadu, podľa ktorého sú zákony fyziky a chémie plne aplikovateľné na javy života. základné princípy termodynamiky sa aplikujú na premeny energie v tele. V publikáciách o ľudskej energii nič podobné nie je. Hovoriť o energii v zmysle, či je dobrá alebo zlá, znamená priradiť energii vlastnosti, ktoré v prírode chýbajú. Energia je meradlom pohybu, nemá zmysel hovoriť o dobrom alebo zlom pohybe. Novinári a rôzni jasnovidci sa skrátka hrajú s pojmom, ktorému nerozumejú. Táto situácia bola možná z rôznych dôvodov. Po prvé, energia je spojená s ľudskou činnosťou a v tomto zmysle je toto slovo všetkým ľuďom dobre známe, a teda aj mediálne dobre vnímané. Po druhé, v iných oblastiach vedy (nie vo fyzike) sa snažia pojem energie interpretovať inak ako vo fyzike. Rozdielne chápanie toho istého pojmu nie je zriedkavým javom. To je dôvod, prečo musí byť jeden alebo druhý pojem definovaný skôr, ako sa použije. Po tretie, život živých bytostí je skutočne spojený s energiou, najmä s energiou žiarenia, ktoré pochádza z akýchkoľvek živých bytostí a vstupuje do nich zvonku. Na ľudí pôsobí energia magnetického poľa Zeme, Slnka a iných nebeských telies, energia technogénneho pôvodu atď. Ale to je oblasť biofyziky, nie ezoteriky. Ten nedefinuje pojem energie, namiesto toho hovorí o nejakých neurčitých prírodných silách, karme, aure atď. Vplyv vonkajšieho žiarenia na človeka závisí nielen od energie, ale aj od frekvencie žiarenia. A to je ešte dôležitejšie, pretože vnímanie žiarenia má spravidla rezonančný charakter. Energia vonkajšieho žiarenia vnímaná človekom je zvyčajne taká malá, že ju moderné meracie prístroje väčšinou ešte nefixujú pre ich relatívne vysoký prah citlivosti. Ale v akomkoľvek
V tomto prípade energia žiarenia zostáva charakteristikou žiarenia presne vo fyzikálnom zmysle slova a nie v žiadnom inom. Samozrejme, niektoré žiarenia ovplyvňujú pohodu človeka pozitívne, iné negatívne. Rovnaké žiarenie môže pôsobiť na rôznych ľudí rôznymi spôsobmi. Na to existujú vedecké výskumné metódy, vrátane bioenergetických, ktoré nemajú nič spoločné s mágiou, čarodejníctvom a mystikou. Nikto nepopiera múdrosť starovekej orientálnej medicíny, ale jej úspechy by mali dostať prirodzené vedecké vysvetlenie a nepoužívať verbálnu chôdzu po lane. Literatúra 1. Chertov A.G., 1990, Fyzikálne veličiny. Moskva: Vyššia škola, 336 s. 2. Yavorsky B.M., Detlaf A.A., 1990, Handbook of Physics. 3. vyd. M.: Nauka, Fizmatgiz, 624 s. 3. Savelyev I.V., 2005, Kurz všeobecnej fyziky (v 5 knihách). M.: AST: Astrel 4. Etkin V.A., 2008, Dynamika energie (syntéza teórií prenosu a transformácie energie). SPb.: Nauka, Kogan I.Sh., 2007, Systematizácia a klasifikácia definícií a dodatkov k pojmu energia 6. Kogan I.Sh., 1998, O možnom princípe systematizácie fyzikálnych veličín. Legislatívna a aplikovaná metrológia, 5, s. Etkin V.A., 2006, Energia a anergia Pirnat P., 2005, Fyzikálne analógie Kogan I.Sh., 2009, Systematizácia a klasifikácia definícií a dodatkov k pojmu energia. Automatizácia a IT v energetike, 2-3, s.s.
Druhy pohybu a formy pohybu v mechanike Kogan I.Sh. OBSAH. 1. Moderná klasifikácia druhov pohybu a jeho nedostatky. 2. Prepracovaná klasifikácia foriem mechanického pohybu. 3. Uhol a
13 Práca a mechanická energia 131 Energia ako univerzálna miera rôznych foriem pohybu a interakcie 132 Práca Kinetická energia 133 Centrálne silové pole 134 Konzervatívne a nekonzervatívne
Štátna rozpočtová vzdelávacia inštitúcia mesta Sevastopoľ "Stredná škola 52 pomenovaná po F.D. Bezrukovovi" Pracovný program na predmet "Fyzika" pre ročník 7 na akademický rok 2016/2017
Kapitola 7 TEÓRIA PORIADKU A CHAOSU. ENTROPIA A INFORMÁCIE 7.1. Plán seminára 1. Reverzibilné a nevratné procesy pre uzavreté a otvorené systémy. 2. Termodynamická pravdepodobnosť daného stavu.
Zákon zachovania energetickej práce a kinetickej energie
Klasifikácia fyzikálnych systémov a ich reálne príklady Kogan I.Sh. OBSAH 1. Pojem nerovnováha medzi fyzickým systémom a prostredím. 2. Klasifikácia fyzikálnych systémov podľa hlavných znakov.
10 PRIAMY ELEKTRICKÝ PRÚD. Ohmov zákon Elektrický prúd je usporiadaný (riadený) pohyb nabitých častíc v priestore. V tejto súvislosti sa volajú aj bezplatné poplatky
Hlavné ustanovenia termodynamiky (podľa učebnice A.V. Gracheva a i. Fyzika: 10. ročník) Termodynamický systém je súbor veľmi veľkého počtu častíc (porovnateľných s Avogadrovým číslom N A 6 10 3 (mol)).
Štúdium predmetu „Fyzika“ v 7. ročníku je venované 70 hodín ročne (2 hodiny týždenne). Na konci každej kapitoly žiaci vypĺňajú test. Celkovo je 5 kontrolných a 10 laboratórnych
Vysvetlivka Tento pracovný program je určený pre študentov 8. a 9. ročníka všeobecných vzdelávacích organizácií a je zostavený v súlade s požiadavkami: 1. Federálnej zložky štátu
Vysvetlivka Pracovný program z fyziky pre 9. ročník bol zostavený v súlade s právnymi a regulačnými dokumentmi: Federálny zákon „O vzdelávaní v Ruskej federácii“ (z 29. februára 2022).
PREDNÁŠKA 15 Štatistická podstata druhého zákona termodynamiky. Nernstova veta. Nedosiahnuteľnosť absolútnej nulovej teploty. II termodynamický zákon, ako sa fyzikálna zákonitosť líši od prvého zákona
Neprehýbajme sa pod meniacim sa svetom, je lepšie, keď sa ohýba pod nami. "Stroj času" Variabilita a negatívna entropia V tomto článku vo svetle hypotézy diskrétnej povahy času navrhujeme
1. KLASIFIKÁCIA MERACÍCH PREVODNÍKOV 1.1. Základné pojmy a definície Meracia transformácia je odrazom veľkosti jednej fyzikálnej veličiny veľkosťou inej fyzikálnej veličiny
Fyzikálne polia (interakčné polia a prenosové polia) Kogan I.Sh. OBSAH 1. Stručná história definícií pojmu "fyzikálne pole". 2. Stručný rozbor histórie predstáv o povahe fyzikálneho poľa.
Chyba Lorentza a Voronežskej skupiny ANALÝZA. Beljajev Viktor Grigorievič, hory. Fastov. [chránený e-mailom] Anotácia. Aplikácia akýchkoľvek transformácií súradníc na Maxwellove rovnice s cieľom dokázať
Chemická termodynamika VZORCE CHEMICKÝCH PROCESOV ENERGIA CHEMICKÝCH REAKCIÍ 1 Základné pojmy a definície Chemická termodynamika je odvetvie chémie, ktoré študuje vzájomné premeny rôznych
Lekcia 8. Termodynamika Možnosť 4 ... Ako sa mení vnútorná energia ideálneho plynu so zvyšujúcou sa teplotou?. Zvyšovanie. Znižuje sa. Nemení sa 4. Sú to nesúvisiace veličiny 4... Tlak
Kogan I.Sh. Klasifikácia prúdov (tokov nábojov) OBSAH 1. Neistota definícií elektrického prúdu. 2. Elektrický prúd je vektorová veličina. 3. Druhy elektrických prúdov a ich názvy 4.
Plánované výsledky štúdia predmetu Absolvent sa naučí: poznať / pochopiť: - význam pojmov: fyzikálny jav, fyzikálny zákon, látka, interakcia, elektrické pole, magnetické pole,
ENERGIA A ANERGIA V.A. Etkin V.A. Diskutuje sa o pokusoch definovať pojem energia a zdôvodňuje sa možnosť vrátiť mu význam miery účinnosti systému ENERGIE A ANERGIE V.A., ktorý je blízky jeho pôvodnému významu.
TÉMA 16 MAXWELLOVY ROVNICE 161 Výtlačný prúd 162 Maxwellova jednotná teória elektrických a magnetických javov Maxwellova sústava rovníc 164 Vysvetlivky k teórii klasickej elektrodynamiky 165 Rýchlosť šírenia
3.. Práca a množstvo tepla. 3... Práca vonkajších síl a práca tela. Zapisujeme prácu da vykonanú vonkajšou silou -F x (mínus znamená, že vonkajšia sila smeruje proti vnútorným silám tlaku plynu)
3 OBSAH Úvod 4 Parametre stavu telesa 5. Merný objem a hustota 5.2 Tlak 5.3 Teplota 6 2 Ideálny plyn, stavová rovnica ideálneho plynu 7 3 Zmesi plynov 9 3. Pojem plynu
VYSVETLIVKA Program je založený na federálnej zložke štátneho štandardu stredoškolského (úplného) všeobecného vzdelávania a na príkladnom programe vo fyzike. Federálne základné vzdelanie
I. POŽIADAVKY NA VÝCVIKOVÚ ÚROVEŇ ŽIAKOV Pri vyučovaní fyziky v 10. ročníku sa využívajú slovné, názorné, technické, moderné informačné učebné pomôcky; problematické a rozvíjajúce sa technológie
Téma 1. Kinematika hmotného bodu a tuhého telesa 1.1. Predmet fyzika. Spojenie fyziky s inými vedami a technikou Slovo „fyzika“ pochádza z gréckeho „fysis“ prírody. To znamená, že fyzika je veda o prírode.
Premena energie pary v dýzach Obr. 12.1. Prúdenie pary v tryske Energetická rovnica. Teoretický prietok pary z trysiek. Energetická rovnica (jedna zo základných rovníc dynamiky plynov) je
Mestská štátna vzdelávacia inštitúcia "Petrovskaja stredná škola" "Recenzovaná" Metodické združenie MKOU "Petrovskaja stredná škola" / Ryabikina E.I. / Protokol 1 z 30. augusta
SAMOSTATNÁ NEZISKOVÁ VŠEOBECNÁ VZDELÁVACIA ORGANIZÁCIA „ŠKOLA BOROVICE“ SCHVÁLENÁ riaditeľom I.P. Príkaz Guryankina 8 z 29. augusta 2017 Pracovný program na predmet "Fyzika" 11. ročník Stredné všeobecné
1. VYSVETLIVKA Pracovný program z fyziky pre 7. ročník je zostavený na základe nasledujúcich regulačných a inštruktážnych dokumentov: - Federálny zákon z 29. decembra 2012 273-FZ
Adaptovaný pracovný program pre žiakov so zdravotným znevýhodnením v 8. ročníku fyziky Spracovateľ: Petrenko T.A., učiteľ fyziky v roku 2017 1. Vysvetlivka Tento program vychádza z autorovho
M. Petukhovsky Ph.D., laureát štátnej ceny FOTONOVÉ ŽIARENIE A ŠTRUKTÚRA ATÓMU
"Chemická termodynamika" 4. prednáška Disciplína "Všeobecná anorganická chémia" pre študentov denného štúdia Prednáša: Ph.D., Machekhina Ksenia Igorevna * Plán prednášok 1. Základné pojmy. 2. Prvý zákon termodynamiky.
KONTINUÁLNY ELEKTRICKÝ PRÚD Príčiny elektrického prúdu Nabité predmety spôsobujú nielen elektrostatické pole, ale aj elektrický prúd. V týchto dvoch fenoménoch tam
I. PRACOVNÝ PROGRAM z predmetu „Fyzika“ pre ročník 11, 2016 II. Vysvetlivka Pracovný program z fyziky pre 11. ročník bol zostavený na základe „Programu pre všeobecné vzdelávacie inštitúcie.
V technike a vo svete okolo nás sa často musíme potýkať s periodickými (alebo takmer periodickými) procesmi, ktoré sa opakujú v pravidelných intervaloch. Takéto procesy sa nazývajú oscilačné.
Ã. A. Práca 3. vydania, pevná a doplnená a doplnená pre akademického vysokoškoláka, je rovnaká
Vysvetľujúca poznámka stupeň 0. Štandard stredoškolského všeobecného fyzikálneho vzdelania Štúdium fyziky na úrovni stredoškolského všeobecného vzdelania je zamerané na dosiahnutie týchto cieľov: - osvojenie si vedomostí o strojárstve,
PREDNÁŠKA 11 ZÁKONY OCHRANY V KVANTOVEJ MECHANIKE. PULZOVÝ MOMENT 1. Hamiltonovská symetria a zákony zachovania Hamiltonián systému určuje jeho správanie a vlastnosti a môže závisieť od množstva parametrov.
Anotácia k pracovnému programu z fyziky pre 7. – 9. ročník Program bol zostavený v súlade s federálnou zložkou štátnej normy pre základné všeobecné vzdelanie vo fyzike (nariadenie Ministerstva školstva SR).
Anotácia k pracovnému programu z fyziky 10. ročník Pracovný program z fyziky pre 10. ročník je zostavený na základe:
FYZIKÁLNA A KOLOIDNÁ CHÉMIA Krisyuk Boris Eduardovich Základy chemickej termodynamiky. Systém nazveme teleso alebo skupinu telies oddelených od prostredia reálnou alebo mentálnou hranicou. Systém
Zjednotené polia v prestrojení Zjednotené polia v prestrojení Známe rovnice Newtona a Coulomba sú zjednotené rovnice poľa v prestrojení. Bolo to nepochopiteľné
Prednáška 3. Chemická rovnováha. Pojem kinetiky chemických reakcií. Rovnovážny stav je taký stav sústavy, v ktorom: a) sa jej intenzívne parametre v čase nemenia (p, T, C); b)
Vysvetlivka Pracovný program bol vypracovaný na základe federálneho vzorového programu a vzorového programu stredoškolského všeobecného vzdelávania Fyzika 10-11 buniek. Autori L.E. Gendenshtein, Yu.I.Dik, L.A.Kirik.
Federálna agentúra pre vzdelávanie Štátna vzdelávacia inštitúcia vyššieho odborného vzdelávania Štátna univerzita v Irkutsku (GOU VPO ISU) Fakulta fyziky VŠEOBECNÁ FYZIKA
Mestská rozpočtová vzdelávacia inštitúcia "Stredná škola" Pracovný program na predmet "Fyzika" pre 9. ročník na 68 hodín. Zostavené na základe Programu hl
3. prednáška Základná rovnica molekulárnej kinetickej teórie plynov. Boltzmannova konštanta. Teplota a tlak ako štatistické veličiny. Jednou z vlastností fyziky je používanie abstrakcií
Mestská rozpočtová vzdelávacia inštitúcia „Raykovskaja stredná škola pomenovaná po N.I. Nosov"
I. Plánované výsledky zvládnutia predmetu „Fyzika“ Osobné študijné výsledky: formovanie kognitívnych záujmov na základe rozvoja intelektových a tvorivých schopností žiakov;
Pri zostavovaní programu boli federálnou zložkou štátneho štandardu pre stredné (úplné) všeobecné vzdelanie fyziky schváleného v roku 2004 použité nasledovné právne dokumenty pre ročníky 10-11
Vysvetľujúca poznámka. Pracovný program vychádza z: *Federálneho zákona Ruskej federácie z 29. februára 202 č. 273-FZ „O vzdelávaní v Ruskej federácii“ * federálna zložka štátu
Účel práce: LABORATÓRNE PRÁCE 9 MERANIE MODULU MLADÝCH METÓDOU STOJATÉHO VLNANIA V TYČI 1. Štúdium podmienok vzniku pozdĺžnej stojatej vlny v elastickom prostredí.
Účel práce: zoznámiť sa s jednou z metód stanovenia koeficientu vnútorného trenia. Úloha: pomocou meracieho mikroskopu zmerajte priemer loptičiek, zmerajte čas ich pádu a výšku pádu.
Khmelnik SI Matematický model pieskového víru Abstrakt Uvažuje sa nad otázkou zdroja energie v pieskovom víri. Atmosférické javy nemôžu byť jediným zdrojom energie, pretože
6 Prednáška 1 KOLIGATÍVNE VLASTNOSTI RIEŠENÍ Základné pojmy: ideálne riešenie; zníženie tlaku pár rozpúšťadla nad roztokom p; zníženie teploty kryštalizácie (tuhnutia) t s a zvýšenie t
VZNIK EMP POČAS POHYBU VODIČA V MAGNETICKOM POLI M.G. Kolonutov, PhD. tech. vedy, docent Kontakt s autorom: [chránený e-mailom] http://kolonutov.mylivepage.ru Anotácia
Prednáška 4. Dynamika hmotného bodu Obsah 1. Pojem sily a jej meranie 2. Základné interakcie 3. Prvý Newtonov zákon. Inerciálne referenčné systémy (ISO) 4. Druhý Newtonov zákon. Hmotnosť
Imvlomonosov Moskovská štátna univerzita Chemická fakulta Uspenskaya IA Poznámky z fyzikálnej chémie (pre študentov bioinžinierstva a bioinformatiky) wwwchemmsuru/teachg/useskaa/ Moskva
Vymenujte hlavné etapy v histórii využívania ľudskej energie, uveďte ich význam.
Aký je vzťah medzi rozvojom ľudskej civilizácie a spotrebou energie? Vysvetlite povahu ich zmeny v čase a uveďte trendy.
Čo je energetický systém? Jeho hlavným účelom. Aké sú v ňom systémy?
Čo sú palivové a energetické zdroje? Ako sú klasifikované?
Čo sú sekundárne zdroje energie? Pomenujte ich a uveďte, ako ich získať.
Aká je energetická náročnosť primárnych energetických zdrojov? Na čo slúži koncept podmieneného paliva?
Aké sú hlavné trendy globálnej spotreby palív a energetických zdrojov?
Čo je podstatou energetickej krízy 70. rokov. v západnej Európe a v 90. rokoch. v krajinách SNŠ? Aké vidíte spôsoby prekonania energetickej krízy v Bielorusku?
Ako možno vysvetliť intenzívne využívanie ropy v globálnej energetickej bilancii a aké sú vyhliadky jej využívania do budúcnosti?
Vysvetliť možnosti a perspektívy využitia vodíka v energetike.
Čo je energeticky efektívna technológia? Aké sú motívy ich realizácie?
Téma 2. Druhy energie. Získavanie, premena a využitie energie Prednáška 2. Druhy energie. Získavanie, premena a používanie energie
Základné pojmy:
energie; kinetická a potenciálna energia; druhy energie; energie; napájací systém; elektrický energetický systém; spotrebitelia energie; tradičná a netradičná energia; grafy zaťaženia; spotreba energie na obyvateľa; energetická náročnosť hospodárstva; ukazovateľ energeticko-ekonomickej úrovne výroby.
Energia a jej druhy
Energia je univerzálnym základom prírodných javov, základom kultúry a celej ľudskej činnosti. V rovnakom čase podenergie(grécky - akcia, aktivita) sa chápe ako kvantitatívne hodnotenie rôznych foriem pohybu hmoty, ktoré sa môžu navzájom meniť.
Podľa fyzikálnej vedy je energia schopnosťou tela alebo sústavy telies vykonávať prácu. Existujú rôzne klasifikácie typov a foriem energie. Človek sa vo svojom každodennom živote najčastejšie stretáva s týmito druhmi energie: mechanická, elektrická, elektromagnetická, tepelná, chemická, atómová (vnútrojadrová). Posledné tri typy sa týkajú vnútornej formy energie, t.j. v dôsledku potenciálnej energie interakcie častíc, ktoré tvoria teleso, alebo kinetickej energie ich náhodného pohybu.
Ak je energia výsledkom zmeny pohybového stavu hmotných bodov alebo telies, potom je tzv kinetická ; zahŕňa mechanickú energiu pohybu telies, tepelnú energiu v dôsledku pohybu molekúl.
Ak je energia výsledkom zmeny relatívnej polohy častí daného systému alebo jeho polohy vo vzťahu k iným telesám, potom sa nazýva potenciál ; zahŕňa energiu hmôt priťahovaných zákonom univerzálnej gravitácie, energiu polohy homogénnych častíc, napríklad energiu elastického deformovaného telesa a chemickú energiu.
Energia v prírodných vedách sa v závislosti od prírody delí na nasledujúce typy.
Mechanická energia – prejavuje sa spolupôsobením, pohybom jednotlivých telies alebo častíc.
Zahŕňa energiu pohybu alebo rotácie telesa, energiu deformácie pri ohýbaní, naťahovaní, krútení, stláčaní pružných telies (pružín). Táto energia sa najviac využíva v rôznych strojoch – dopravných a technologických.
Termálna energia je energia neusporiadaného (chaotického) pohybu a interakcie molekúl látok.
Tepelná energia, najčastejšie získavaná spaľovaním rôznych druhov palív, je široko využívaná na vykurovanie, uskutočňovanie mnohých technologických procesov (ohrievanie, tavenie, sušenie, odparovanie, destilácia atď.).
Elektrická energia – energia elektrónov pohybujúcich sa elektrickým obvodom (elektrický prúd).
Elektrická energia sa využíva na získavanie mechanickej energie pomocou elektromotorov a realizáciou mechanických procesov na spracovanie materiálov: drvenie, mletie, miešanie; na uskutočňovanie elektrochemických reakcií; získavanie tepelnej energie v elektrických vykurovacích zariadeniach a peciach; na priame spracovanie materiálov (elektroerozívne spracovanie).
chemická energia – je to energia „uložená“ v atómoch látok, ktorá sa uvoľňuje alebo absorbuje pri chemických reakciách medzi látkami.
Chemická energia sa buď uvoľňuje vo forme tepelnej energie pri exotermických reakciách (napríklad pri spaľovaní paliva), alebo sa premieňa na elektrickú energiu v galvanických článkoch a batériách. Tieto zdroje energie sa vyznačujú vysokou účinnosťou (až 98%), ale nízkou kapacitou.
magnetická energia - energia permanentných magnetov, ktoré majú veľkú zásobu energie, no "dávajú" ju veľmi neochotne. Elektrický prúd však okolo seba vytvára rozšírené silné magnetické polia, preto sa najčastejšie hovorí o elektromagnetickej energii.
Elektrické a magnetické energie sú navzájom úzko prepojené, každú z nich možno považovať za „odvrátenú“ stranu tej druhej.
elektromagnetickej energie je energia elektromagnetických vĺn, t.j. pohybujúce sa elektrické a magnetické polia. Zahŕňa viditeľné svetlo, infračervené, ultrafialové, röntgenové a rádiové vlny.
Elektromagnetická energia je teda energiou žiarenia. Žiarenie nesie energiu vo forme energie elektromagnetických vĺn. Pri pohlcovaní žiarenia sa jeho energia premieňa na iné formy, najčastejšie na teplo.
Jadrová energia - energia lokalizovaná v jadrách atómov rádioaktívnych látok tzv. Uvoľňuje sa pri štiepení ťažkých jadier (jadrová reakcia) alebo syntéze ľahkých jadier (termonukleárna reakcia).
Pre tento druh energie existuje aj starý názov – atómová energia, no tento názov presne nevystihuje podstatu javov, ktoré vedú k uvoľneniu kolosálneho množstva energie, najčastejšie vo forme tepelnej a mechanickej.
Gravitačná energia - energia v dôsledku interakcie (gravitácie) masívnych telies, je badateľná najmä vo vesmíre. V pozemských podmienkach je to napríklad energia „uložená“ telesom zdvihnutým do určitej výšky nad povrchom Zeme – energia gravitácie.
Touto cestou, v závislosti od úrovne prejavu možno vyčleniť energiu makrosveta - gravitačnú, energiu interakcie telies - mechanickú, energiu molekulárnuinterakcie - tepelná, atómová interakčná energia - chemická, energia žiarenia - elektromagnetnuyu, energia obsiahnutá v jadrách atómov - jadrová.
Moderná veda nevylučuje existenciu iných druhov energie, ktoré ešte nie sú stanovené, ale nenarúšajú jednotný prírodno-vedecký obraz sveta a koncepciu energie.
Medzinárodná sústava jednotiek (SI) používa ako jednotku na meranie energie 1 Joule (J). 1 J sa rovná 1 newtonmetru (Nm). Ak sa výpočty týkajú tepelnej, biologickej a mnohých iných druhov energie, potom sa ako jednotka energie používa mimosystémová jednotka - kalória (cal) alebo kilokalória (kcal), 1cal = 4,18 J. Na meranie elektrickej energie sa používa jednotka ako Watt hodina (Wh, kWh, MWh), 1 Wh = 3,6 MJ. Na meranie mechanickej energie sa používa hodnota 1 kg m = 9,8 J.
Energia priamo čerpateľná z prírody(energia paliva, vody, vetra, tepelná energia Zeme, jadrová), a ktoré sa dajú premeniť na elektrické, tepelné, mechanické, chemické je tzv. primárny. V súlade s klasifikáciou energetických zdrojov na základe vyčerpateľnosti možno klasifikovať aj primárnu energiu. Na obr. 2.1 znázorňuje schému klasifikácie primárnej energie.
Ryža.2.1. Primárna energetická klasifikácia
Pri klasifikácii primárnej energie emitujú tradičné a nekonvenčné druhy energie. Tradičné druhy energie zahŕňajú tie druhy energie, ktoré človek vo veľkej miere využíva už mnoho rokov. Medzi netradičné druhy energie patria tie druhy, ktoré sa začali využívať relatívne nedávno.
Medzi tradičné druhy primárnej energie patria: organické palivo (uhlie, ropa atď.), riečna vodná energia a jadrové palivo (urán, tórium atď.).
Energia prijatá osobou po premene primárnej energie na špeciálnych zariadeniach - staniciach, nazývané sekundárne (elektrická energia, energia pary, teplá voda atď.).
Výhody elektrickej energie. Elektrická energia je najpohodlnejším druhom energie a možno ju právom považovať za základ modernej civilizácie. Drvivá väčšina technických prostriedkov mechanizácie a automatizácie výrobných procesov (zariadenia, počítačové prístroje), nahradenie ľudskej práce strojovou prácou v každodennom živote, má elektrický základ.
O niečo viac ako polovica všetkej spotrebovanej energie sa využíva ako teplo na technické potreby, vykurovanie, varenie, zvyšok - vo forme mechanickej, predovšetkým v dopravných zariadeniach, a elektrická energia. Navyše podiel elektrickej energie každým rokom rastie (obr. 2.2).
Elektrická energia - všestrannejšia forma energie. Našiel široké uplatnenie v každodennom živote a vo všetkých odvetviach národného hospodárstva. Existuje viac ako štyristo druhov elektrospotrebičov pre domácnosť: chladničky, práčky, klimatizácie, ventilátory, televízory, magnetofóny, osvetľovacie zariadenia atď. Nie je možné si predstaviť priemysel bez elektrickej energie. V poľnohospodárstve sa využívanie elektriny neustále rozširuje: kŕmenie a napájanie zvierat, starostlivosť o ne, kúrenie a vetranie, inkubátory, ohrievače, sušičky atď.
Elektrifikácia - základ technického pokroku ktoréhokoľvek odvetvia národného hospodárstva. Umožňuje vám nahradiť energetické zdroje, ktoré nie sú vhodné na použitie, univerzálnym druhom energie - elektrickou energiou, ktorá sa môže prenášať na akúkoľvek vzdialenosť, premeniť na iné druhy energie, napríklad mechanickú alebo tepelnú, a rozdeliť medzi spotrebiteľov. Elektrina - veľmi pohodlná a ekonomická forma energie.
Ryža. 2.2. Dynamika spotreby elektrickej energie
Elektrická energia má také vlastnosti, ktoré ju robia nenahraditeľnou pri mechanizácii a automatizácii výroby a v každodennom živote človeka:
1. Elektrická energia je univerzálna, možno ju využiť na rôzne účely. Najmä je veľmi jednoduché premeniť ho na teplo. Deje sa tak napríklad v elektrických svetelných zdrojoch (žiarovky), v technologických peciach používaných v hutníctve, v rôznych vykurovacích a vykurovacích zariadeniach. Premena elektrickej energie na mechanickú sa využíva v pohonoch elektromotorov.
2. Pri spotrebe elektrickej energie sa môže donekonečna drviť. Výkon elektrických strojov je teda v závislosti od ich účelu odlišný: od zlomkov wattu v mikromotoroch používaných v mnohých odvetviach techniky a vo výrobkoch pre domácnosť až po obrovské hodnoty presahujúce milión kilowattov v generátoroch elektrární.
3. V procese výroby a prenosu elektrickej energie je možné koncentrovať jej výkon, zvyšovať napätie a prenášať vodičmi na krátke aj veľké vzdialenosti akékoľvek množstvo elektrickej energie z elektrárne, kde sa vyrába, všetkým jej odberateľom .
V súčasnosti existuje vedecky podložená klasifikácia druhov energie. Je ich veľa - asi 20.
Typy energie, ktoré sa v súčasnosti najčastejšie používajú v každodennom živote a vo vedeckom výskume:
- 1. Jadrová energia - väzbová energia neutrónov a protónov v jadre, uvoľnená v rôznych formách pri štiepení ťažkých a syntéze ľahkých jadier; v druhom prípade sa nazýva termonukleárna.
- 2. Chemická (logickejšie - atómová) energia - energia sústavy dvoch alebo viacerých látok navzájom reagujúcich. Táto energia sa uvoľňuje v dôsledku preskupovania elektrónových obalov atómov a molekúl počas chemických reakcií. Keď hovoríme - jadrová elektráreň (atómová elektráreň), je to sotva správne. Presnejšie by išlo o jadrovú elektráreň (atómovú elektráreň).
- 3. Elektrostatická energia - potenciálna energia interakcie elektrických nábojov, t.j. energetická rezerva elektricky nabitého telesa nahromadená v procese prekonávania síl elektrického poľa.
- 4. Magnetostatická energia - potenciálna energia interakcie "magnetických nábojov", alebo energetická rezerva akumulovaná telesom, ktoré je schopné prekonať sily magnetického poľa v procese pohybu proti smeru týchto síl. Zdrojom magnetického poľa môže byť permanentný magnet, elektrický prúd.
- 5. Elastická energia - potenciálna energia mechanicky elasticky upraveného telesa (stlačená pružina, plyn), ktorá sa uvoľňuje pri odľahčení, najčastejšie vo forme mechanickej energie.
- 6. Tepelná energia - časť energie tepelného pohybu častíc telies, ktorá sa uvoľňuje za prítomnosti teplotného rozdielu medzi daným telesom a telesami prostredia.
- 7. Mechanická energia - kinetická energia voľne sa pohybujúcich telies a jednotlivých častíc.
- 8. Elektrická (elektrodynamická) energia - energia elektrického prúdu vo všetkých jeho formách.
- 9. Elektromagnetická (fotónová) energia - energia pohybu fotónov elektromagnetického poľa.
Biologická energia je často izolovaná do špeciálneho typu energie. Biologické procesy sú špeciálnou skupinou fyzikálnych a chemických procesov, do ktorých sa však zapájajú rovnaké druhy energie ako do iných.
Existuje aj psychická energia. Bez motivačnej, a teda „psychoenergetickej“ podpory, ktorej zdrojom je fyzikálno-chemická energia organizmu, sa nemôže uskutočniť ani jeden akt ľudskej činnosti. Ale toto je téma na samostatnú diskusiu.
Zo všetkých známych druhov energie, ako aj tých, ktoré sú uvedené vyššie, sa v praxi priamo používajú iba štyri typy: tepelná (asi 70 - 75%), mechanická (asi 20 - 22%), elektrická - asi 3 - 5%, elektromagnetické - svetlo ( menej ako 1%). Okrem toho, elektrická energia, ktorá je široko vyrábaná, dodávaná drôtmi do domov, do obrábacích strojov, hrá hlavne úlohu nosiča energie.
Zatiaľ hlavným zdrojom priamo využiteľných druhov energie je chemická energia minerálnych organických palív (uhlie, ropa, zemný plyn a pod.), ktorých zásoby, ktoré predstavujú zlomky percenta všetkých energetických zásob na Zemi, sa dajú len ťažko byť nekonečný (t. j. obnoviteľný).
V decembri 1942 bol uvedený do prevádzky prvý jadrový reaktor a objavilo sa jadrové palivo. V súčasnosti množstvo krajín čoraz viac využíva obnoviteľné zdroje energie (vietor, riečna voda).
Takmer každý technologický proces využíva niekoľko druhov energie. V tomto prípade sa palivové a energetické bilancie zostavujú spravidla podľa druhov používaných palív, druhov energií pre každý technologický cyklus (spracovanie) samostatne. To neumožňuje objektívne porovnanie rôznych technologických postupov výroby rovnakého druhu výrobku.
Pre komplexné výpočty energetickej náročnosti akéhokoľvek technologického produktu bolo navrhnuté klasifikovať všetky druhy energie do troch skupín:
- 1. Primárna energia E1 - chemická energia fosílneho primárneho paliva s prihliadnutím na energetické náklady na ťažbu, prípravu (obohacovanie), dopravu.
- 2. Derivačná energia E2 - energia premenených nosičov energie, napr.: para, horúca voda, elektrina, stlačený vzduch, kyslík, voda s prihliadnutím na náklady na ich premenu.
- 3. Latentná energia E3 - energia vynaložená v predchádzajúcich technológiách a obsiahnutá v surovinách procesu, technologická, energia. zariadenia, kapitálové štruktúry, nástroje, rovnaká forma energie zahŕňa náklady na energiu na udržiavanie zariadení v prevádzkovom stave (opravy), energetické náklady na vnútropodnikovú a medzizávodnú dopravu a iné pomocné operácie.
Pri mnohých masovo vyrábaných produktoch je hodnota nákladov na energiu vo forme latentnej energie, t. j. vnesenej zariadeniami a kapitálovými štruktúrami, relatívne nevýznamná v porovnaní s ostatnými dvoma druhmi energie, a preto sa ako prvé priblíženie dá zahrnuté do výpočtu podľa hrubého odhadu.
Celková spotreba energie na výrobu jednotky akéhokoľvek produktu v tomto prípade môže byť zapísaná ako:
E súčet \u003d E 1 + E 2 + E 3 - E 4,
kde E4 je energia druhotných energetických zdrojov, ktorá vzniká pri výrobe tohto produktu, ale odovzdáva sa na využitie v inom technologickom procese.
Celková spotreba energie sa nazýva aj technologické číslo paliva (TFC) konkrétneho typu produktu (oceľ, tehla).
To znamená, že ak chcete zistiť, ako môžete ušetriť energiu, musíte jasne definovať, čo je pojem „energia“?
Energia (grécky - akcia, aktivita) - všeobecná kvantitatívna miera rôznych foriem pohybu hmoty.
Z tejto definície vyplýva:
Energia je niečo, čo sa prejavuje len vtedy, keď sa mení stav (poloha) rôznych objektov sveta okolo nás;
Energia je niečo, čo sa môže meniť z jednej formy na druhú (obrázok 1.1);
Energia sa vyznačuje schopnosťou produkovať užitočnú prácu pre človeka;
Energia je niečo, čo sa dá objektívne definovať, kvantifikovať.
|
Energia vo forme A |
Energia vo forme B |
||
Ryža. 1.1. Schéma transformácie energie z jedného typu na druhý
Energia v prírodných vedách sa v závislosti od prírody delí na nasledujúce typy.
Mechanická energia – prejavuje sa spolupôsobením, pohybom jednotlivých telies alebo častíc.
Zahŕňa energiu pohybu alebo rotácie tela, energiu deformácie pri ohýbaní, naťahovaní, krútení,
Stláčanie elastických telies (pružín). Táto energia sa najviac využíva v rôznych strojoch – dopravných a technologických.
Tepelná energia je energia neusporiadaného (chaotického) pohybu a interakcie molekúl látok.
Tepelná energia, najčastejšie získavaná spaľovaním rôznych druhov palív, je široko využívaná na vykurovanie, uskutočňovanie mnohých technologických procesov (ohrievanie, tavenie, sušenie, odparovanie, destilácia atď.).
Pre porovnanie rôznych druhov palív a celkové zúčtovanie jeho zásob bola prijatá zúčtovacia jednotka - referenčné palivo, ktorého výhrevnosť bola braná ako 29,3 MJ / kg (7000 kcal / kg) (tabuľka 1.1). "
Elektrická energia je energia elektrónov pohybujúcich sa po elektrickom obvode (elektrický prúd).
Elektrická energia sa využíva na získavanie mechanickej energie pomocou elektromotorov a realizáciou mechanických procesov na spracovanie materiálov: drvenie, mletie, miešanie; na uskutočňovanie elektrochemických reakcií; získavanie tepelnej energie v elektrických vykurovacích zariadeniach a peciach; na priame spracovanie materiálov (elektroerozívne spracovanie).
Chemická energia je energia „uložená“ v atómoch látok, ktorá sa uvoľňuje alebo absorbuje pri chemických reakciách medzi látkami.
Chemická energia sa buď uvoľňuje vo forme tepelnej energie pri exotermických reakciách (napríklad pri spaľovaní paliva), alebo sa premieňa na elektrickú energiu v galvanických článkoch a batériách. Tieto zdroje energie sa vyznačujú vysokou účinnosťou (až 98%), ale nízkou kapacitou.
Magnetická energia – energia permanentných magnetov, ktoré majú veľkú zásobu energie, no „dávajú“ ju veľmi neochotne. Elektrický prúd však okolo seba vytvára rozšírené silné magnetické polia, preto sa najčastejšie hovorí o elektromagnetickej energii.
Elektrické a magnetické energie sú navzájom úzko prepojené, každú z nich možno považovať za „odvrátenú“ stranu tej druhej.
Elektromagnetická energia je energia elektromagnetických vĺn, t.j. pohybujúcich sa elektrických a magnetických polí. Zahŕňa viditeľné svetlo, infračervené, ultrafialové, röntgenové a rádiové vlny.
Elektromagnetická energia je teda energiou žiarenia. Žiarenie nesie energiu vo forme energie elektromagnetických vĺn. Pri pohlcovaní žiarenia sa jeho energia premieňa na iné formy, najčastejšie na teplo.
Jadrová energia je energia lokalizovaná v jadrách atómov takzvaných rádioaktívnych látok. Uvoľňuje sa pri štiepení ťažkých jadier (jadrová reakcia) alebo syntéze ľahkých jadier (termonukleárna reakcia).
Pre tento druh energie existuje aj starý názov – atómová energia, no tento názov presne nevystihuje podstatu javov, ktoré vedú k uvoľneniu kolosálneho množstva energie, najčastejšie vo forme tepelnej a mechanickej.
Gravitačná energia je energia spôsobená interakciou (gravitáciou) masívnych telies, je viditeľná najmä vo vesmíre. V pozemských podmienkach je to napríklad energia „uložená“ telesom zdvihnutým do určitej výšky nad povrchom Zeme – energia gravitácie.
V závislosti od úrovne prejavu teda možno vyčleniť energiu makrosveta - gravitáciu, energiu interakcie telies - mechanickú, energiu molekulárnych interakcií - tepelnú, energiu atómových interakcií - chemickú, energiu žiarenia. - elektromagnetická, energia obsiahnutá v jadrách atómov - jadrová.
Moderná veda nevylučuje existenciu iných druhov energie, ktoré ešte nie sú stanovené, ale nenarúšajú jednotný prírodno-vedecký obraz sveta a koncepciu energie.
Celkovo je pojem energie a jej predstava umelý a vytvorený špeciálne ako výsledok našich úvah o svete okolo nás. Na rozdiel od hmoty, o ktorej sa dá povedať, že existuje, je energia plodom myšlienky človeka, jeho „vynálezom“, postaveným tak, že by bolo možné opísať rôzne zmeny okolitého sveta a zároveň rozprávať o stálosti, ktorej zachovanie - to, čo sa nazýva energia, aj keď sa naša predstava o energii bude z roka na rok meniť.
Jednotkou energie je 1 J (Joule). Zároveň sa na meranie množstva tepla používa "stará" jednotka - 1 kal (kalória) = 4,18 J, na meranie mechanickej energie použite hodnotu 1 kgm = 9,8 J, elektrická energia - 1 kWh = 3,6 MJ, zatiaľ čo 1 J = = 1 W-S.
Je potrebné poznamenať, že v prírodovednej literatúre sa tepelná, chemická a jadrová energia niekedy kombinuje s pojmom vnútorná energia, t. j. energia obsiahnutá v látke.
Energia je univerzálnym základom prírodných javov, základom kultúry a celej ľudskej činnosti. V rovnakom čase pod energie(grécky - akcia, aktivita) sa chápe ako kvantitatívne hodnotenie rôznych foriem pohybu hmoty, ktoré sa môžu navzájom meniť.Podľa fyzikálnej vedy je energia schopnosťou tela alebo sústavy telies vykonávať prácu. Existujú rôzne klasifikácie typov a foriem energie. Človek sa vo svojom každodennom živote najčastejšie stretáva s týmito druhmi energie: mechanická, elektrická, elektromagnetická, tepelná, chemická, atómová (vnútrojadrová). Posledné tri typy sa týkajú vnútornej formy energie, t.j. v dôsledku potenciálnej energie interakcie častíc, ktoré tvoria teleso, alebo kinetickej energie ich náhodného pohybu.
Ak je energia výsledkom zmeny pohybového stavu hmotných bodov alebo telies, potom je tzv kinetická ; zahŕňa mechanickú energiu pohybu telies, tepelnú energiu v dôsledku pohybu molekúl.
Ak je energia výsledkom zmeny relatívnej polohy častí daného systému alebo jeho polohy vo vzťahu k iným telesám, potom sa nazýva potenciál ; zahŕňa energiu hmôt priťahovaných zákonom univerzálnej gravitácie, energiu polohy homogénnych častíc, napríklad energiu elastického deformovaného telesa a chemickú energiu.
Energia v prírodných vedách sa v závislosti od prírody delí na nasledujúce typy.
Mechanická energia – prejavuje sa spolupôsobením, pohybom jednotlivých telies alebo častíc.
Zahŕňa energiu pohybu alebo rotácie telesa, energiu deformácie pri ohýbaní, naťahovaní, krútení, stláčaní pružných telies (pružín). Táto energia sa najviac využíva v rôznych strojoch – dopravných a technologických.
Termálna energia je energia neusporiadaného (chaotického) pohybu a interakcie molekúl látok.
Tepelná energia, najčastejšie získavaná spaľovaním rôznych druhov palív, je široko využívaná na vykurovanie, uskutočňovanie mnohých technologických procesov (ohrievanie, tavenie, sušenie, odparovanie, destilácia atď.).
Elektrická energia – energia elektrónov pohybujúcich sa elektrickým obvodom (elektrický prúd).
Elektrická energia sa využíva na získavanie mechanickej energie pomocou elektromotorov a realizáciou mechanických procesov na spracovanie materiálov: drvenie, mletie, miešanie; na uskutočňovanie elektrochemických reakcií; získavanie tepelnej energie v elektrických vykurovacích zariadeniach a peciach; na priame spracovanie materiálov (elektroerozívne spracovanie).
chemická energia – je to energia „uložená“ v atómoch látok, ktorá sa uvoľňuje alebo absorbuje pri chemických reakciách medzi látkami.
Chemická energia sa buď uvoľňuje vo forme tepelnej energie pri exotermických reakciách (napríklad pri spaľovaní paliva), alebo sa premieňa na elektrickú energiu v galvanických článkoch a batériách. Tieto zdroje energie sa vyznačujú vysokou účinnosťou (až 98%), ale nízkou kapacitou.
magnetická energia - energia permanentných magnetov, ktoré majú veľkú zásobu energie, no "dávajú" ju veľmi neochotne. Elektrický prúd však okolo seba vytvára rozšírené silné magnetické polia, preto sa najčastejšie hovorí o elektromagnetickej energii.
Elektrické a magnetické energie sú navzájom úzko prepojené, každú z nich možno považovať za „odvrátenú“ stranu tej druhej.
elektromagnetickej energie je energia elektromagnetických vĺn, t.j. pohybujúce sa elektrické a magnetické polia. Zahŕňa viditeľné svetlo, infračervené, ultrafialové, röntgenové a rádiové vlny.
Elektromagnetická energia je teda energiou žiarenia. Žiarenie nesie energiu vo forme energie elektromagnetických vĺn. Pri pohlcovaní žiarenia sa jeho energia premieňa na iné formy, najčastejšie na teplo.
Jadrová energia - energia lokalizovaná v jadrách atómov rádioaktívnych látok tzv. Uvoľňuje sa pri štiepení ťažkých jadier (jadrová reakcia) alebo syntéze ľahkých jadier (termonukleárna reakcia).
Pre tento druh energie existuje aj starý názov – atómová energia, no tento názov presne nevystihuje podstatu javov, ktoré vedú k uvoľneniu kolosálneho množstva energie, najčastejšie vo forme tepelnej a mechanickej.
Gravitačná energia - energia v dôsledku interakcie (gravitácie) masívnych telies, je badateľná najmä vo vesmíre. V pozemských podmienkach je to napríklad energia „uložená“ telesom zdvihnutým do určitej výšky nad povrchom Zeme – energia gravitácie.
Touto cestou, V závislosti od úrovne prejavu možno rozlišovať energiu makrosveta - gravitáciu, energiu interakcie telies - mechanickú, energiu molekulárnych interakcií - tepelnú, energiu atómových interakcií - chemickú, energiu žiarenia - elektromagnetickú. , energia obsiahnutá v jadrách atómov - jadrová.
Moderná veda nevylučuje existenciu iných druhov energie, ktoré ešte nie sú stanovené, ale nenarúšajú jednotný prírodno-vedecký obraz sveta a koncepciu energie.
Medzinárodná sústava jednotiek (SI) používa ako jednotku na meranie energie 1 Joule (J). Ekvivalent 1 J
1 newtonmeter (Nm). Ak sa výpočty týkajú tepelnej, biologickej a mnohých iných druhov energie, potom sa ako jednotka energie používa mimosystémová jednotka - kalória (cal) alebo kilokalória (kcal), 1cal = 4,18 J. Na meranie elektrickej energie sa používa jednotka ako Watt hodina (Wh, kWh, MWh), 1 Wh = 3,6 MJ. Na meranie mechanickej energie sa používa hodnota 1 kg m = 9,8 J.
Energia priamo čerpateľná z prírody(energia paliva, vody, vetra, tepelná energia Zeme, jadrová), a ktoré sa dajú premeniť na elektrické, tepelné, mechanické, chemické je tzv. primárny. V súlade s klasifikáciou energetických zdrojov na základe vyčerpateľnosti možno klasifikovať aj primárnu energiu. Na obr. 2.1 znázorňuje schému klasifikácie primárnej energie.
Ryža. 2.1. Primárna energetická klasifikácia
Pri klasifikácii primárnej energie emitujú tradičné
a nekonvenčné
druhy energie. Tradičné druhy energie zahŕňajú tie druhy energie, ktoré človek vo veľkej miere využíva už mnoho rokov. Medzi netradičné druhy energie patria tie druhy, ktoré sa začali využívať relatívne nedávno.
Medzi tradičné druhy primárnej energie patria: organické palivo (uhlie, ropa atď.), riečna vodná energia a jadrové palivo (urán, tórium atď.).
Energia prijatá osobou po premene primárnej energie na špeciálnych zariadeniach - staniciach, nazývané sekundárne
(elektrická energia, energia pary, teplá voda atď.).
Výhody elektrickej energie. Elektrická energia je najpohodlnejším druhom energie a možno ju právom považovať za základ modernej civilizácie. Drvivá väčšina technických prostriedkov mechanizácie a automatizácie výrobných procesov (zariadenia, počítačové prístroje), nahradenie ľudskej práce strojovou prácou v každodennom živote, má elektrický základ.
O niečo viac ako polovica všetkej spotrebovanej energie sa využíva ako teplo na technické potreby, vykurovanie, varenie, zvyšok - vo forme mechanickej, predovšetkým v dopravných zariadeniach, a elektrická energia. Navyše podiel elektrickej energie každým rokom rastie.
(obr. 2.2).
Elektrická energia
- všestrannejšia forma energie. Našiel široké uplatnenie v každodennom živote a vo všetkých odvetviach národného hospodárstva. Existuje viac ako štyristo druhov elektrospotrebičov pre domácnosť: chladničky, práčky, klimatizácie, ventilátory, televízory, magnetofóny, osvetľovacie zariadenia atď. Nie je možné si predstaviť priemysel bez elektrickej energie. V poľnohospodárstve sa využívanie elektriny neustále rozširuje: kŕmenie a napájanie zvierat, starostlivosť o ne, kúrenie a vetranie, inkubátory, ohrievače, sušičky atď.
Elektrifikácia
- základ technického pokroku ktoréhokoľvek odvetvia národného hospodárstva. Umožňuje vám nahradiť energetické zdroje, ktoré nie sú vhodné na použitie, univerzálnym druhom energie - elektrickou energiou, ktorá sa môže prenášať na akúkoľvek vzdialenosť, premeniť na iné druhy energie, napríklad mechanickú alebo tepelnú, a rozdeliť medzi spotrebiteľov. Elektrina
- veľmi pohodlná a ekonomická forma energie.
Ryža. 2.2. Dynamika spotreby elektrickej energie
Elektrická energia má také vlastnosti, ktoré ju robia nenahraditeľnou pri mechanizácii a automatizácii výroby a v každodennom živote:
1. Elektrická energia je univerzálna, možno ju využiť na rôzne účely. Najmä je veľmi jednoduché premeniť ho na teplo. Deje sa tak napríklad v elektrických svetelných zdrojoch (žiarovky), v technologických peciach používaných v hutníctve, v rôznych vykurovacích a vykurovacích zariadeniach. Premena elektrickej energie na mechanickú sa využíva v pohonoch elektromotorov.
2. Pri spotrebe elektrickej energie sa môže donekonečna drviť. Výkon elektrických strojov je teda v závislosti od ich účelu odlišný: od zlomkov wattu v mikromotoroch používaných v mnohých odvetviach techniky a vo výrobkoch pre domácnosť až po obrovské hodnoty presahujúce milión kilowattov v generátoroch elektrární.
3. V procese výroby a prenosu elektrickej energie je možné koncentrovať jej výkon, zvyšovať napätie a prenášať vodičmi na krátke aj veľké vzdialenosti akékoľvek množstvo elektrickej energie z elektrárne, kde sa vyrába, všetkým jej odberateľom .
Zákon zachovania energie
Pri akejkoľvek diskusii o otázkach súvisiacich s využívaním energie je potrebné rozlišovať medzi energiou usporiadaného pohybu, v technike známou ako voľná energia (mechanická, chemická, elektrická, elektromagnetická, jadrová) a energiou chaotického pohybu, t.j. teplo.Akákoľvek forma voľnej energie sa dá takmer úplne využiť. Zároveň sa chaotická energia tepla pri premene na mechanickú energiu opäť stráca vo forme tepla. Nie sme schopní úplne nariadiť náhodný pohyb molekúl, premieňajúc ich energiu na voľnú. Navyše v súčasnosti prakticky neexistuje spôsob priamej premeny chemickej a jadrovej energie na elektrickú a mechanickú energiu, ako sú tie najpoužívanejšie. Vnútornú energiu látok je potrebné premieňať na teplo a následne na mechanickú alebo elektrickú energiu s veľkými nevyhnutnými tepelnými stratami.
Všetky druhy energie sa teda po vykonaní užitočnej práce premenia na teplo s nižšou teplotou, ktoré je na ďalšie využitie prakticky nevhodné.
Rozvoj prírodných vied počas celého života ľudstva nezvratne dokázal, že bez ohľadu na to, aké nové druhy energie boli objavené, čoskoro bolo odhalené jedno veľké pravidlo. Súčet všetkých druhov energie zostal konštantný, čo nakoniec viedlo k vyhláseniu: energia nikdy nevzniká z ničoho a nezničí sa bez stopy, iba prechádza z jednej formy do druhej.
V modernej vede a praxi je táto schéma taká užitočná, že je schopná predpovedať vznik nových druhov energie.
Ak sa zistí zmena energie, ktorá nie je zahrnutá v zozname v súčasnosti známych druhov energie, ak sa ukáže, že energia zmizne alebo sa objaví z ničoho, potom sa najprv „vynájde“ a potom nájde nový typ energie, ktorý bude brať do úvahy túto odchýlku od stálosti energie t.j. zákon zachovania energie.
Zákon zachovania energie našiel potvrdenie v rôznych oblastiach – od newtonovskej mechaniky až po jadrovú fyziku. Navyše zákon zachovania energie nie je len výplodom fantázie alebo zovšeobecnením experimentov. Preto možno plne súhlasiť s výrokom jedného z najväčších teoretických fyzikov Poincarého: „Keďže nedokážeme dať všeobecnú definíciu energie, princíp jej zachovania znamená, že existuje niečo, zostávajúce konštantné. Preto bez ohľadu na to, k akým novým myšlienkam o svete nás budúce experimenty privedú, vopred vieme: zostane v nich niečo stále, čo možno nazvať ENERGIOU.
Vzhľadom na vyššie uvedené by bolo terminologicky správne povedať nie „úspora energie“, keďže nie je možné „ušetriť“ energiu, ale „efektívne využívať energiu“.
atď.................
