Энергия

 

Наш организм, наши дома, автомобили и фабрики зависят от поступающей извне энергии. Источник почти всей необходимой на Земле энергии — Солнце. Не будь энергии, ничто не могло бы жить, двигаться или изменяться. Мощность, выраженная в ваттах, показывает скорость, с которой тратится энергия. Мощность в 1 ватт (Вт) означает, что каждую секунду расходуется 1 джоуль энергии. Солнце «работает» на ядерной энергии. Ее запасов хватит для того, чтобы Солнце сияло еще 5 млрд лет. 7 млн т домашнего мусора содержат такое же количество энергии, как 2 млн т каменного угля. На гидроэлектростанции используют быстро текущую воду, чтобы вращать генераторы, вырабатывающие электроэнергию. Это возобновляемый источник энергии, поскольку запасы воды постоянно пополняются дождями. Среднему 11-летнему ребенку необходимо получать около 10 000 килоджоулей (кДж) пищевой энергии ежедневно. (1 килоджоуль равен 1000 джоулей).

Нелегко ехать на велосипеде вверх по склону или переносить тяжелые вещи. В любом случае, когда под действием какой-либо силы что-либо переместилось с одного места на другое, ученые говорят, что совершена работа. Чем больше приложенная сила и чем дальше перенесен предмет, тем больше проделанная работа. Если что-либо обладает энергией, это значит, что может быть совершена работа. Автомобильный двигатель использует энергию топлива, чтобы автомобиль двигался. В аккумуляторной батарее хранится энергия, необходимая для запуска электромотора. Ветры могут нести энергию, которой хватает, чтобы с корнем выворачивать деревья. Горячие предметы также обладают энергией. В любом веществе мельчайшие частицы (атомы), из которых оно состоит, всегда находятся в движении. Если вещество нагревается, его атомы начинают двигаться быстрее. Ученые измеряют энергию в джоулях (Дж). В литре бензина содержится около 35 млн джоулей. Но эта энергия — не что-то вещественное. Это просто мера работы. Энергия может быть потрачена на движение, которое можно увидеть (скажем, ускорение автомобиля), а также на те микроскопически малые движения, которые увидеть нельзя (например, более быстрые движения атомов при нагревании какого-либо предмета).

Превращения энергии:

Энергия существует во многих различных видах. Все то, что движется, скажем автомобили или ветры, обладает кинетической энергией. Пружины или другие растянутые или сжатые предметы обладают потенциальной энергией. Этот же вид энергии у всего того, что может упасть. Когда горячие вещества остывают, они выделяют тепло, или тепловую энергию.

В пище, топливе и батарейках хранится химическая энергия — она высвобождается при химических реакциях. Свет и звук обладают энергией излучения. Электрический ток несет электрическую энергию. А энергию, которая может выделяться из ядер атомов, называют ядерной энергией.

Энергия может переходить из одного вида в другой. Когда ты ударяешь ногой по мячу, твои мышцы переводят химическую энергию съеденной тобой пищи в кинетическую энергию мяча. Когда мяч летит по воздуху или катится по земле, трение замедляет его движение, и кинетическая энергия мяча переходит в тепловую энергию (теплоту). Ученые обнаружили, что, хотя энергия может переходить из одной формы в другую, ее нельзя создать или уничтожить. Можно, конечно, говорить об использовании энергии, но в действительности ее никогда нельзя израсходовать. Она просто переходит в другой вид. В конечном счете большая часть энергии превращается в тепло, но оно так сильно рассеивается, что его невозможно ни обнаружить, ни использовать.

Энергия ископаемого топлива:

Людям необходимо огромное количество энергии для снабжения ею домов, автомобилей и заводов. Более 80% этой энергии получают от сжигания каменного угля, нефти и природного газа. Эти виды топлива называют ископаемым топливом, поскольку они образовались из остатков растений и очень мелких морских животных, живших на Земле много миллионов лет назад, и находятся в толще земной коры. К этим же видам топлива относятся продукты переработки нефти: бензин, дизельное топливо и горючее для реактивных самолетов. Большинство крупных электростанций работает на ископаемых видах топлива. Теплом, выделяющимся при сгорании топлива, кипятят воду, получая пар. Сила пара приводит в действие турбины, которые вращают генераторы. При использовании ископаемого топлива возникают две главные проблемы. Во- первых, выделяющиеся при сгорании топлива газы отравляют атмосферу. В число этих газов входит углекислый газ, который улавливает солнечное тепло и тем самым может вызвать глобальное потепление климата. Во-вторых, ископаемое топливо не возобновляется. Запасы его могут закончиться, и людям придется искать ему замену.

Ядерное топливо, которое используется на ядерных электростанциях, не горит. Его энергия выделяется в виде тепла в ходе ядерных реакций. Ядерные электростанции не выбрасывают никаких отработанных газов, но их строительство обходится дорого. Кроме того, в результате деятельности ядерных электростанций образуются опасные радиоактивные отходы, которые необходимо хранить в безопасном виде столетиями. Аварии на ядерных электростанциях очень редки, но, когда они все же происходят, могут выделиться радиоактивные газ и пыль. Эти вещества, вызывающие раковые заболевания, могут поразить близлежащие области, а ветер может разнести их за тысячи километров от места аварии. В развивающихся странах основной вид топлива для 2 млрд человек — древесина. В отличие от ископаемого и ядерного видов топлива, древесина — возобновляемый источник энергии, поскольку на смену срубленным деревьям вырастают новые. Правда, в наши дни деревьев высаживают значительно меньше, чем их вырубают для строительства, производства бумаги и в качестве топлива.

Другие виды энергии:

Чтобы уменьшить потребление ископаемого и ядерного топлива, необходимо найти другие источники энергии. Для этого существует много разных возможностей. На гидроэлектрических станциях электричество вырабатывается с использованием энергии воды, текущей из запруды над дамбой. Солнечные панели используют энергию солнечного излучения для нагревания воды, а солнечные элементы с помощью этой энергии производят электричество. На ветряных электростанциях генераторы вращаются гигантскими ветряными турбинами (ветряками). Биотопливо производится из растительного или животного материала. В Бразилии многие автомобили работают на спирте из сахарного тростника. Газы, исходящие из сточных вод и гниющего мусора, тоже можно использовать как топливо, а на некоторых электростанциях в качестве топлива сжигают мусор.

Все перечисленные источники энергии возобновляемы, но оказывают то или иное вредное воздействие на окружающую среду. Так, создание запруды для гидроэлектростанции изменяет ландшафт и разрушает среду обитания животных и растений. К тому же ни один из этих источников не может произвести достаточно энергии, чтобы удовлетворить наши потребности.

Многие считают, что необходимо экономить энергию: шире пользоваться общественным транспортом и велосипедами вместо личных автомобилей, улучшать теплоизоляцию домов, производить товары, которые служат дольше.

Типичные мощности:

• Электролампочка — 60 ватт (60 джоулей в секунду).
• Телевизор — 120 ватт.
• Электроплитка — 1500 ватт.
• Двигатель небольшого автомобиля — 45 киловатт (45 000 джоулей в секунду).

• Реакция деления
• Рене Декарт (1596–1650)
• Андрей Николаевич Колмогоров (1903–1987)
• Пьер Симон Лаплас (1749–1827)
• Эмилий Христианович Ленц (1804–1865)

Понравилась статья? Расскажи друзьям!

< Предыдущая		Следующая >