Сущность энергии и ее виды
Понятие энергии
Энергия — это скалярная физическая величина, показывающая, какую работу может совершить тело или какое количество теплоты выделить.
Такое определение ввёл в 1807 году английский учёный Томас Юнг. Понятие энергии определяется как мера движения материи. Такое движение представляет собой любые изменения, происходящие с материальными объектами в результате их взаимодействий. Например, тепловое движение атомов или молекул, механическое движение шара по плоскости и т. д. Можно сделать вывод, что виды энергии имеют отличия в форме движения материи. Но также существуют типы, названия которых исходят из описания свойств, нежели из физического контекста: геотермальная, ветровая и тому подобное.
Человек постоянно сталкивается с различными видами энергии. Можно с уверенностью сказать, что развитие технического прогресса – это преобразование одного вида в другой. Технологическая цепочка включает в себя переход из одной формы энергии в другую. Например, тепловая энергия топлива в топке паровоза переходит в тепловую энергию пара в котле, расположенного левее топки. Она же, в свою очередь, преобразуется в механическую энергию поршня, который прикреплён к колёсам. Он передаёт механическую энергию на колёса.
Стоит учитывать, что в любой такой цепочке часть энергии уходит на преодоление сил сопротивления и рассеивается в окружающую среду. И поэтому учёные и инженеры ломают головы, чтобы использование энергии было самым эффективным.
Виды энергии
Как уже было сказано выше, виды энергии различаются по форме движения материи. Разберем из подробнее:
- Механическая
- Тепловая
- Химическая
- Электрическая
- Световая
- Ядерная
- Магнитная
Теперь поговорим поподробнее про каждую из них.
Механическая
Она же делится на кинетическую (энергию движения) и потенциальную (энергию взаимодействия). Сумма кинетической и потенциальной энергии и есть механическая.
Потенциальной является энергия, которая определяется взаимным положение взаимодействующих тел или частей одного и того же тела. К примеру, тело, поднятое относительно поверхности Земли, обладает потенциальной энергией, так как она (энергия) определяется положением тела и Земли, то есть зависит от этого (А. В. Пёрышкин, физика, 7 класс). Огромной потенциальной энергией обладает вода в реках, удерживаемая плотинами. Падая вниз, вода совершает работу, приводя в движение мощные турбины электростанции.
Вычислить такую энергию (обозначается Eп) можно, зная массу тела (m) и высоту, на которой он расположен: Eп = mgh или Eп = Fh, так как mg = F.
Кинетическая энергия — это энергия, которой тело обладает вследствие его движения. Движущаяся вода, приводя во вращение колесо водяной мельницы расходует свою кинетическую энергию и совершает работу.
Кинетической энергией обладает и движущийся воздух – ветер, заставляющий вращаться флюгеры на крышах.
На мощных ГЭС кинетическую энергию воды используют для получения электричества.
Эта величина прямо пропорциональна массе тела и его скорости. Обозначается Ек. Формула имеет вид: Ек = (mv2) / 2.
Тепловая
Тепловой является энергия движения частиц. Но такое определение не совсем точное, так как теплота – это только способ передачи энергии, как и работа. В промышленности и в повседневной жизни человека получила огромное значение: каждый день мы кипятим воду на чай или кофе, греем блюда на плите и т. д. Промышленники используют её для осуществления различных физических операций, не требующих химических превращений. К такому роду деятельности относятся: плавление, нагревание, сушка и т. д.
Вычислить её можно по многим формулам:
\[\mathrm{Q}=\mathrm{cm} \Delta \mathrm{t}, \mathrm{Q}=\mathrm{Lm}, \mathrm{Q}=\mathrm{qm}, \mathrm{Q}=\lambda \mathrm{m}\], где q — удельная теплота сгорания топлива, L — удельная теплота парообразования, c — удельная теплоёмкость, λ — удельная теплота плавления.
Химическая
Химическая энергия возникает в результате реакций между молекулами и атомами одного и того же или разных веществ. В результате реакций экзотермического характера выделяется тепло — для этого её и используют. Также химическая энергия нашла огромное применение в аккумуляторах и гальванических элементах. В данном случае она перетекает в электрическую.
Электрическая
А это, можно сказать, один из главных и основных видов энергии в использовании в повседневной жизни. Без неё наша планета обратится в хаос и мрак в прямом смысле. Ведь нет в жизни человека деятельности, где бы не применялась электрическая энергия… Это и освещение в домах, и работа компьютеров, и систем видеонаблюдения, геолокации, управления базами данных, безопасности. Ради неё работает весь энергетический комплекс. Она вырабатывается на атомных, приливных, геотермальных, солнечных и гидро-, ветро-, тепло- электростанциях.
Световая
Световой является энергия видимого излучения, переносимая потоком квантов. Её применяют в солнечных батареях для преобразования световой энергии в электрическую. Пульт управления ТВ, кондиционерами, умным домом и т. п. использует световую энергию инфракрасного излучения.
Нет времени решать самому?
Наши эксперты помогут!
Контрольная
| от 300 ₽ |
Реферат
| от 500 ₽ |
Курсовая
| от 1 000 ₽ |
Ядерная
Ядерная энергия — это энергия, которая содержится в атомных ядрах и выделяемая при радиоактивном распаде и ядерных реакциях. В основном применяется в атомном оружии, на атомных станциях.
Магнитная
Магнитная энергия — это энергия, которая содержится в магнитном поле.
Магнитное поле генерируется движением электрических токов. Её применяют при погрузке металлолома на металлургических предприятиях при помощи мощных электромагнитов. Использование магнитных сепараторов позволяет обогащать руду. Также сепараторы применяют для разделения зерна и сорняков.
Источники энергии
Источники энергии — это вещества и процессы, которые встречаются в природе. Они позволяют получить человеку энергию. Их делят на не возобновляемые и альтернативные (возобновляемые).
Поговорим о не возобновляемых. К ним в основном относят полезные ископаемые: газ, нефть, торф, уголь, сланцы. Они не могут использоваться повторно.
Источники энергии характеризуются энергетической ценностью. Она определяется количеством энергии, которую мы получим при использовании источника.
Эксплуатация энергетических ресурсов определяется запасом и географическим положением. Например, электростанции строят вблизи залежей полезных ископаемых (уголь, газ). Атомные в основном стоят в основном там, где потребность в энергии велика, так как заправка топливом осуществляется один раз на несколько лет.
Но использование возобновляемых источников пагубно сказывается на окружающей среде, поэтому человечество стало задумываться об этом и искать альтернативные источники.
Альтернативные источники энергии
Сейчас во всём мире наряду с традиционными источниками строят электростанции с возобновляемыми источниками энергии: энергия солнца, ветра, приливов, термальных вод (у меня есть учебник по географии за 9 класс, Дронов и Савельева. Взял оттуда). Но такие электростанции не могут конкурировать с обычными электростанциями: энергия дорога, не всегда удаётся получить. В России пока мало таких станций, их больше в Европе. Но развитие и финансирование проектов идёт полным ходом.
