Aachen are energie - forme de energie

Această pagină este menită să explice principiile științifice ale generării de energie. În interesul înțelegerii generale, precizia fizică este evitată în mod deliberat.

Conţinut:

energie

Energia este abilitatea de a lucra.

Energia vine sub diferite forme:

• Energie kinetică
• Poziția energiei (energie potențială)
• Energie termală
• Putere electrica
• Energia atomică, energia nucleară
• Energie radiantă (unde electromagnetice, energie solară)
• Energie chimica

Diferitele forme de energie pot fi convertite una în alta.

Cu toate conversiile de energie, cantitatea de energie rămâne întotdeauna aceeași (legea fizică). În sens strict fizic, energia nu poate fi distrusă sau generată. Sub Generarea de energie electrică se înțelege prin aceasta conversia unei forme de energie într-o altă formă destul de dorită. Cu toate conversiile de energie, totuși, doar o parte din cantitatea dată de energie poate fi convertită în forma finală dorită. Atunci când se generează electricitate în centrale electrice convenționale, de ex. O parte din energia chimică a combustibilului (petrol, gaz, cărbune) este transformată în energie electrică, aici 30% -45% în funcție de tehnologia centralei electrice. Acest procent este cunoscut sub numele de Eficienţă. Restul de energie este transformat nedorit în căldură. Această parte este numită colocvial Pierderea de energie. Deoarece energia este legată în mare parte de anumite materiale, se vorbește și despre asta Purtători de energie.

Înțelesul formelor individuale de energie

Energie kinetică

Această formă de energie este întotdeauna prezentă atunci când ceva se mișcă, de ex. un vehicul, aerul (energia eoliană), apa (energia în valuri și râuri). Energia cinetică a aerului sau a apei curgătoare este utilizată în morile de vânt și morile de apă. Energia cinetică este adesea ținta conversiilor de energie. Deci z. B. În mașină, energia chimică a combustibilului este transformată mai întâi în căldură și apoi (parțial) în energia cinetică a vehiculului.

energie de poziție mecanică (energie potențială)

Un obiect staționar care este situat la un nivel local care este mai mare decât un alt nivel local are o anumită energie de poziție. Aceasta poate fi convertită înapoi în energie cinetică lăsând obiectul să cadă la un nivel inferior. În rezervoare, de ex. Energia sub formă de energie pozițională. Dacă este necesar, puteți lăsa apa să cadă din nou la un nivel inferior și astfel să transformați energia potențială înapoi în energie cinetică mecanică și în cele din urmă înapoi în energie electrică. Un corp gol umplut cu gaz sub presiune ridicată conține, de asemenea, energie potențială care poate fi recuperată după deschiderea supapei de refulare. Această formă de stocare a energiei este utilizată în caverne mari de sare umplute cu aer comprimat.

Energie termală

Căldura generată atunci când o sursă de energie este arsă este parțial transferată către produsele de ardere, de exemplu către gazele de ardere. Gazele de ardere fierbinți au un nivel ridicat de energie termică. Puteți de ex. utilizat într-un motor auto sau într-o turbină pentru a genera energie mecanică. Valoarea energiei termice depinde în primul rând de nivelul de temperatură. Cu cât temperatura este mai mare (de fapt: diferența de temperatură dintre acumulatorul de căldură și mediu), cu atât este mai mare proporția de căldură care poate fi transformată în energie cinetică sau electrică. Cu temperaturi de câteva sute de grade, pot fi efectuate diverse procese tehnice, de ex. arderea fabricării cimentului sau a oțelului. Temperaturile scăzute sunt potrivite numai pentru încălzirea apartamentelor. Energia termică apare ca „energie reziduală” în aproape toate conversiile de energie, adică este adesea considerată ca o pierdere de energie care nu poate fi utilizată în continuare.

Putere electrica

Energia electrică este foarte practică, deoarece poate fi ușor convertită în aproape toate celelalte forme de energie în dispozitive mici (motor electric, încălzitor, lampă). De asemenea, poate fi transportat cu ușurință pe distanțe mari folosind cabluri. Cu toate acestea, are dezavantajul că poate fi stocat doar în cantități mai mari cu mult efort și trebuie întotdeauna produs din alte forme de energie în momentul consumului. Există adesea pierderi mari de conversie.

Energia atomică, energia nucleară

Atunci când se utilizează energia atomică, spre deosebire de toate celelalte forme de energie, nucleii atomici reacționează, care eliberează cantități foarte mari de energie. Cu toate acestea, se produce și radioactivitate, care este foarte dăunătoare pentru oameni și de care nu se poate proteja decât cu mare efort. În plus, problema miilor de ani de depozitare finală a deșeurilor radioactive nu a fost încă rezolvată nicăieri în lume. Când se transformă în energie electrică, aproximativ 70% din căldură se pierde, ceea ce duce la încălzirea râurilor. Radiația solară este produsă de reacțiile nucleare asupra soarelui.

Energie radiantă (lumină, energie solară)

Energia luminii poate fi văzută în arsurile solare. Energia luminii soarelui este forma de energie care curge în cantități mari din exterior pe pământ. Cantitatea de energie pe metru pătrat (densitatea energiei) este relativ mică. Toate celelalte forme regenerabile (regenerabile) de energie, cu excepția energiei geotermale, sunt create din energia solară prin conversie. Cu toate acestea, apariția energiei solare pe pământ este, în special în Germania, foarte dependentă de vreme, ritmul zi/noapte și anotimp. Astrofizicienii estimează că soarele va continua să strălucească timp de aproximativ 5 miliarde de ani.

Energie chimica

Această formă de energie se găsește în toți combustibilii și alimentele. Energia legată chimic poate fi convertită în alte forme de energie prin arderea cărbunelui, lemnului, petrolului, gazului sau reciclării acestuia în ființe vii. De regulă, se eliberează și căldură, care este utilizată direct pentru încălzire sau transformată ulterior în energie mecanică (motor auto) sau energie electrică (centrală electrică pe cărbune). Energia poate fi stocată deosebit de bine sub formă de energie chimică (volum mic, greutate redusă → densitate mare de energie).

Clasificare în funcție de pașii de conversie

Formele de energie care apar direct în natură sunt denumite Energia primară. Prin conversia energiei, posibil pe mai mulți pași (energie secundară), apare forma de energie dorită de ființa umană, Energia finală. De fapt, însă, nu energia în sine este scopul tuturor activităților, ci ceea ce oamenii își doresc Beneficii energetice, de exemplu. o cameră caldă. Acest lucru se poate face adesea fără a utiliza energie, de ex. realizează printr-o izolare termică mai bună.

Bilanțul energetic al pământului

Pe lângă energia provenită din dezintegrarea radioactivă din interiorul pământului, energia solară este singura formă de energie care este alimentată la suprafața pământului în cantități mari. O parte din energia care a curs pe pământ în câteva milioane de ani este stocată în scoarța terestră sub formă de combustibili fosili (cărbune, petrol, gaze naturale). Omenirea consumă în prezent această energie într-un ritm rapid. Nu poate fi restaurat în timpul omului. Aproape toate conversiile de energie duc în cele din urmă la energie termică. Această energie termică este eliberată înapoi în spațiu de pe pământ. Radiațiile energetice de la soare și producția de energie sunt în echilibru, astfel încât temperatura de pe pământ să nu se schimbe.

Când combustibilii fosili sunt arși, se produce dioxid de carbon. Acesta nu este un poluant creat de reacții secundare care pot fi reduse prin luarea măsurilor adecvate, ci alături de apă produsul real de arsură și astfel să nu fie prevenită.

combustibil fosil + oxigen în aer → dioxid de carbon + apă (vapori)

Creșterea dioxidului de carbon în atmosferă, ca un pulover, adaugă izolație termică suplimentară pământului, ceea ce crește temperatura pe pământ. Acest lucru duce la schimbări climatice cu consecințe greu de gestionat.

Una peste alta, formele regenerabile de energie care apar pe pământ sunt un multiplu al energiei folosite de oameni.

Măsurarea cantităților de energie

Cantitățile de energii sunt date în diferitele forme de energie de către diferite unități, care pot fi convertite toate una la alta. Pentru a ilustra, sunt date câteva activități în care se folosește aproximativ această cantitate de energie.

---