Полезная работа и роль окружающей среды в определении доступной для использования энергии

Единицы измерения энергии

Для возможности сравнивать величины энергии мы должны знать единицы ее измерения и уметь переходить от одних единиц к другим. В системе международных единиц энергия измеряется в Джоулях. В химии очень часто используются удельные величины Дж/кг и Дж/моль.

Одной из наиболее часто употребляемой внесистемной единицей измерения энергии является калория. Калория – это количество теплоты для нагрева 1 грамма воды на 1°С вблизи 15°С (1 кал = 4.184 Дж). 1 БТЕ = 1055.056 Дж

В Великобритании для описания тепла используется Британская Тепловая Единица (БТЕ): это количество теплоты необходимое для нагревания 1 фунта воды (0.4536 кг) на 1 фаренгейт при температуре 39.2 фаренгейта.

Помимо единиц измерения энергии часто использую производные единицы измерения от мощности (Ватт это мощность при которой работа в 1 Дж совершается за 1 секунду) – кВт·ч=3600 кДж. Данная единица чаще всего используется при расчетах электрической энергии.

Лошадиная сила (для описания мощности двигателя)

Для измерения мощности паровых машин Уатт ввел понятие <лошадиная сила>, которая в качестве общепринятой единицы измерения используется до настоящего времени. Ее появление объясняется следующим.

Одну из машин Уатта купил пивовар, чтобы заменить ею лошадь, которая приводила в действие водяной насос. При выборе необходимой мощности паровой машины, пивовар определил рабочую силу лошади как восьмичасовую безостановочную работу до полного изнеможения. Расчет показал, что каждую секунду лошадь поднимала 75 килограммов воды на высоту 1 метр, что и было принято за единицу мощности в 1 л.с.

Соответственно 1 лошадиная сила=75 кг·9.80665 м/с²/1 с=735.5 Вт

Таблица пересчета различных единиц энергии:

Энергия	БТЕ	фут-фунт	Джоуль	ккал	КВт·ч
1 БТЕ		7.779·10^2	1.055·10^3	0.252	2.930·10^-4
1 фут-фунт	1.285·10^-3		1.356	3.240·10^-4	3.766·10^-7
1 Джоуль	9.481·10^-4	0.7376		2.390·10^-4	2.778·10^-7
1 ккал	3.968	3.086·10^3	4.184·10^3		1.163·10^-3
1 кВт·ч	3.412·10^3	2.655·10^6	3.6·10^6	8.602·10^2

Соответствующая таблица для единиц мощности:

Мощность	БТЕ/ч	фут-фунт/с	л.с.	ккал/с	Вт
1 БТЕ/ч		0.2161	3.929·10^-4	7.0·10^-5	0.2930
1 фут-фунт/с	4.628		1.818·10^-3	3.239·10^-4	1.356
1 л.с.	2.545·10^3	5.5·10^2		0.1782	7.457·10^2
1 ккал/с	1.429·10^4	3.087·10^3	5.613		4.184·10^3
1 Вт	3.413	0.7376	1.341·10^-3	2.390·10^-4

Полезная работа – это та часть энергии, которая может перейти в работу. Энштейн E=mc². Тепловая энергия не используется для построения белков.

Энергетические кризисы исходят из 1-го закона термодинамики (2-ой подтверждает), т.к. часть энергии рассеивается.

Нас интересуют энергоносители – такие системы, которые способны совершать работу или отдавать теплоту. Но как это осуществить?

Нефть (сама по себе) не энергоноситель. Газ зависит от давления: при стандартных условиях он не является энергоресурсом.

Энергоресурс – это обобщенная система, состоящая из рассматриваемой системы и внешнего окружения при наличии между ними неравновесности по какому-либо параметру. (1 кг нефти с ххх)

Под внешним окружением понимают окружающую среду (р=1атм, Т=20°С)

Степень ХХХ энергоресурса – степень неравновесности системы. Чем выше неравновесность тем ценнее энергоресурс.

Мазут – по теплоте сгорания 1 кг чем выше тем он ценнее.

В термодинамике для описания ценноти используется параметр КПД.

Дата добавления: 2015-06-27