Загальні відомості про енергію, паливо

Енергія – від грецького energeia, що означає дію, діяльність – загальна міра різних форм руху матерії, що розглядаються у фізиці.

Одиниця енергії – джоуль (Дж).

Види енергії: внутрішня, механічна, магнітна, ядерна, кінетична, потенціальна, квант енергії.

Внутрішня енергія системи залежить від її внутрішнього стану.

Від внутрішньою енергією звичайно розуміють тільки ті її складові, які змінюються у процесах, що розглядаються змінюючи стан системи.

Механічна енергія – енергія механічного руху і взаємодії тіла бо їх частин. Механічна енергія системи дорівнює сумі кінетичної енергії і потенціальної енергії цієї системи.

Магнітна енергія – енергія магнітного поля. Відношення магнітної енергії до об’єму магнітного поля називається об'ємною щільністю магнітної енергії . Наприклад, для магнітного поля в ізотропному не феромагнітному середовищі , де і – магнітна індукція і напруженість магнітного поля.

Ядерна енергія –внутрішня енергія атомного ядра, пов’язана з рухом і взаємодією утворюючих ядро нуклонів. Ядерна енергія змінюється при ядерних перетвореннях. Енергія виділяється, якщо в результаті ядерних перетворень утворюються ядра, що володіють великою питомою енергією зв’язку . У відповідності з характером залежності від масового числа можливі два способи одержання ядерної енергії: в результаті ланцюгової ядерної реакції поділу важких ядер або при термоядерній реакції синтезу легких ядер.

Ядерне горюче є природне – ізотоп урану і вторинне паливо, що штучно одержують в реакторі ядерне паливо або .

Кінетична енергія – міра механічного, руху, дорівнює для матеріальної точки половині добутку маси т цієї точки на квадрат її швидкості v: . Кінетична енергія системи матеріальних точок дорівнює арифметичній сумі кінетичних енергій усіх точок, що утворять систему. Наприклад, для твердого тіла, що рухається поступально, , де – маса тіла, v – його швидкість. Для твердого тіла, що обертається навколо нерухливої осі, , де – момент інерції тіла відносно осі обертання, – кутова швидкість тіла. Зміна кінетичної енергії механічної системи дорівнює алгебраїчній, сумі робіт над системою всіх зовнішніх сил (тобто сил, прикладених. до системи з боку тіл, що не входять до складу системи) і всіх внутрішніх сил (тобто сил взаємодії між частинами системи). При дуже великих швидкостях руху v, порівнянних зі швидкістю світла у вакуумі , кінетична енергія матеріальної точки

,

де – маса спочиваючої точки, т – маса тієї ж точки, що рухається зі швидкістю v.

Потенціальна енергія — частина енергії механічної системи, що залежить від її конфігурації, тобто від взаємного розташування частинок системи і їхніх положень у зовнішньому силовому полі. Потенціальна енергія системи дорівнює роботі, яку здійснюють потенціальні сили (зовнішні і внутрішні.), що діють на всі частинки системи, при переході від розглянутої конфігурації системи до так званої нульової конфігурації, для якої Потенціальну енергію системи умовно приймають рівній нулю. Вибір початку відліку потенціальної енергії, тобто нульової конфігурації, зовсім довільний.

До теплових двигунів відносяться: парова машина, двигун внутрішнього згоряння, парова і газова турбіни, реактивний двигун. Їх паливом є тверде і рідинне паливо, сонячна енергія і атомна енергія.

Так, наприклад, при використанні водяного потоку з перепадом у 10 м енергоємність води складає 10 кг×м/кг. Джерело теплової енергії – паливо має в багато разів більшу енергоємність. Так 1 кг вугілля з теплопродуктивністю 7500 ккал/кг має енергоємність виражену в одиницях механічної роботи 7500´427»3 200 000 кг×м/кг, тобто в сотні тисяч разів більшу енергоємність чим вода. 1 кал=4,187 Дж (Н×м). 1 кал=4,187:9,81=0,427 кг×м, 1 ккал=0,427´1000=427 кг×м тобто механічний еквівалент теплоти – 427 кг×м/ккал.

Тепловий еквівалент роботи дорівнює .

Перехід електричної енергії у механічну

1 Джоуль=0,102 кг×м і електричний еквівалент роботи .

потужність

1 к.с.=75 кг×м/с

1 кВт==1,36 к.с.

Теплопродуктивна спроможність деяких джерел енергії, ккал/кг

Нафта Гас Бензин Спирт

Нафта – 10000;

Бензин – 10200 ккал/кг

Гас – 10300

Структура виробництва електроенергії на електростанціх Росії у 2000 році:

ТЕС – 67 %; 582,4 ГВт×ч;

ГЕС – 19 %; 164,4 ГВт×ч;

АЕС – 15 %; 128,9 ГВт×ч;

Середня електростанція витрачає за добу 100…200 вагонів вугілля. У 2000 році у паливному балансі електроенергетики Росії перше місце (54 %) займає газ – з урахуванням того, що у Росії знаходиться 38 % його світового запасу. На долю вугілля приходиться 31 %, у 2020 році буде 37 %, а потужність вугільних електростанцій зросте ще замітніше.

Заменители нефтяного топлива (1986 г.)

Специалисты Великобритании, оценивая перспективы использования в ближайшие 15…20 лет таких заменителей нефтяных видов топлива на автомобильном транспорте, как сжиженные нефтяные газы, метан, спирты и водород, пришли к выводу, что первостепенное значение среди них будут иметь спирто-бензиновые смеси. Вместе с ними все шире будут применяться сжиженные нефтяные газы (прежде всего пропан), природный газ и чистые спиртовые виды топлива. Мало вероятно, чтобы сколько-нибудь значительным было использование водорода в качестве автомобильного топлива.

Использование сжиженных нефтяных газов вкачестве автомобильного топлива в последние годы увеличилось в странах Западной Европы с 680 до 2300 тыс. т (в среднем за год потребность в них возрастает на 12 %).

Дата добавления: 2014-01-03