אנרגיה היא היכולת של הגוף כדי לבצע פעולה או עבודה, או שינוי או טרנספורמציה, ובא לידי ביטוי כפי שהוא עובר מגוף אחד למשנהו. לחומר יש אנרגיה כתוצאה מתנועתו או ממיקומו ביחס לכוחות הפועלים עליו. מונח זה בא מהביטוי היווני " enérgeia ", והוא מיושם בתחומי מדע שונים כמו כימיה, פיזיקה וכלכלה.
מהי אנרגיה
תוכן עניינים
זוהי יכולתו של החומר לבצע פונקציה כתוצאה מחוקתה (אנרגיה פנימית), תנועתה (קינטיקה) ומיקומה (פוטנציאל). זהו מימד מאוזן עם עבודה, ולכן הוא מוערך באותן יחידות (בג'אול) בתוך המערכת הבינלאומית. בהתאם למערכת הפיזיקלית, או לאופן שבו היא מתבטאת, לוקחים בחשבון צורות שונות שלה: מכניות, תרמיות, חשמליות, כימיות, גרעיניות, אלקטרומגנטיות וכו '.
זה בדרך כלל מדיד או מדיד, בנוסף להיות מעורב בכל סגנונות הפעולה או התגובה. לתגובות כימיות, תזוזה, שינויים במצב החומר, או אפילו מצב המנוחה, חשיפתה בכמות אנרגיה בתוך מעמד מיוחד.
אחד היסודות הבסיסיים מצביע על כך שלא ניתן ליצור ולא להרוס אנרגיה, כפי שנקבע על ידי עיקרון שמירת האנרגיה, אולם ניתן להפוך אותה מסוג אחד למשנהו, בדיוק כפי שקורה כאשר משתמשים באנרגיה חשמלית (ידוע גם כמו אור), כגון זרם חשמלי, חום, קול, אור ותנועה.
לכן האנרגיה הכוללת של מערכת בסופו של דבר נותרת קבועה וביקום, ולכן לא יכולה להיות יצירה או היעלמות שלה, אלא העברה ממערכת אחת לאחרת, או המרה מצורה אחת לאחרת.
לכן, זו תוצאה של פעולה באמצעות אינטראקציות או החלפה של ארבעת סוגי כוחות הטבע החיוניים: גרעין אלקטרומגנטי, גרביטציה, גרעיני חזק וחלש.
משאבי טבע שונים או תופעות טבע מסוגלים לספק ולספק אותו בכל אחת מצורותיה, ולכן הם נחשבים למקורות טבעיים של אנרגיה או משאבי אנרגיה.
ישנם שני סוגים של מקורות מתחדשים, שכאשר משתמשים בהם אינם מיצויים, כגון אור שמש, רוח, גשם, זרמי נהרות וכו '; ומקורות שאינם מתחדשים, שמתרוקנים בעת השימוש בהם, כמו נפט, גז טבעי או פחם.
תופעה זו באה לידי ביטוי סביבנו ללא הרף, והיא מתרחשת בטבע בצורות רבות; קינטיקה (אנרגיה שיש לגוף בתנועה), פוטנציאל (אנרגיה שגוף גרם ממיקומו בחלל), חשמל (המסוגל להדליק נורה או להפעיל מנוע), כימיה (הכלול בסוללות וסוללות, בדלקים או במזון), תרמי, גרעיני, רוח, הידראולי, מכני, קורן או אלקטרומגנטי, בין היתר.
מקורות אנרגיה טבעיים
חקירת מקורות בלתי נדלים ומניעת מדינות מתועשות לחזק את כלכלתן הלאומית, צמצום הצורך בדלקים מאובנים שהצטברו בשטחים זרים וכמעט דלדול המשאבים שלהם, הובילו אותם לקבלת הכוח הגרעיני ובכך אלה המסופקים עם מקורות מים, לניצול הידראולי אינטנסיבי של זרמי המים שלהם.
בכלכלה וטכנולוגיה נאמר שמדובר במשאב טבעי, ממש כמו הטכנולוגיה, הוא מנוצל לשימושו התעשייתי והכלכלי. אנרגיה עצמה אינה טובה לצריכה סופית, אלא היא מתווך להשלמת צרכים אחרים בייצור סחורות ושירותים. בהיותו שירות מוגבל, היסטורית זה היה שורש של סכסוכים רבים לשליטה במשאבי האנרגיה.
על פי חוות דעת זו נאמר כי ישנם שני מקורות אנרגיה גדולים הניתנים לניצול טכנולוגי:
אנרגיה מתחדשת
מקורות מתחדשים הם אלה שאחרי השימוש בהם ניתן לשחזר אותם באופן טבעי או מלאכותי. אחד המקורות המתחדשים הללו כפוף לשלבים המתקיימים באופן קבוע פחות או יותר בטבע.
ישנם סוגים שונים של אנרגיה מתחדשת, כגון:
- הרוח.
- גיאותרמית.
- הידראוליקה.
- גל הגאות.
- השמש.
- ביומסה
- גל הגאות.
- אנרגיה כחולה.
- התרמו-חשמל.
- היתוך הגרעיני.
הלא מתחדש
מקורות שאינם מתחדשים מאופיינים מכיוון שהם מעטים על פני כדור הארץ, וקלילות הצריכה שלהם גבוהה מזו של התחדשותה, הוא נמצא באנרגיה מאובנת, הנובעת מביומסה שהוסבה לפני אלפי שנים והייתה סבל תהליכי הסבה רבים עקב הצטברות כמויות גדולות של פסולת חיה באגני משקע.
בעיקר מדובר באיחוד של מימן ופחמן, עד ליצירת חומר בעל תכולת אנרגיה גבוהה כמו נפט, פחם או גז טבעי.
מקורות שאינם מתחדשים הם:
- פֶּחָם.
- גז טבעי.
- נֵפט.
- הגרעיני או האטומי, הזקוק לאורניום או פלוטוניום.
מצד שני, יש לציין כי כיום מקור האנרגיה העיקרי מגיע מנפט, זכרו כי זהו משאב שאינו מתחדש, ובמוקדם או במאוחר הוא ייגמר. בשל כך מיושמים מקורות חלופיים, כגון מימן, רוח, שמש, גרעינים אטומיים, חום כדור הארץ, כוח האוקיאנוסים, הידרואלקטריות וביו-אנרגיה, אולם חלקם דורשים עלויות כלכליות גבוהות ו עדיין יש להם חסרונות.
על פי קריטריונים אחרים, הם יכולים להיקרא גם "מקורות נקיים" אם הם נחשבים באופן חיובי בתחום האקולוגי (שקשור לאנרגיות מתחדשות); ומצד שני, ישנם מה שמכונה "מקורות מלוכלכים" כאשר הם נחשבים לשליליים (הקשורים למקורות שאינם מתחדשים), למרות העובדה שאף מקור אנרגיה אינו חסר השפעה סביבתית כלשהי בשימוש בו (שיכול להיות שלילי פחות או יותר בהקשרים שונים).
נכסי אנרגיה
לאנרגיה תכונות מסוימות שהן שימושיות למדי, כמו אלה המוזכרות להלן:
- זה מועבר. כלומר, ניתן להעביר אותו מפריט אחד לאחר. לדוגמא: למחבט בתנועה יש אנרגיה מכנית. כאשר הכדור פוגע במחבט, הוא מעביר אליו אנרגיה והכדור לוקח גם את האנרגיה הזו.
- ניתן לאחסן אותו. לדוגמא, סוללות ותאים חוסכים באנרגיה.
- אפשר להעביר אותו. כלומר, ניתן לשלוח אותו ממקום למקום אחר. כמו בחשמל שמועבר דרך כבלים וגם כדלק שמועבר על ידי גונדולות.
- זה יכול להפוך. כלומר, זה יכול להשתנות מסוג אחד למשנהו. ניתן להפוך כימיה של דלק למכונות במכונית. ואת החשמלי ניתן להפוך במהירות לסוגים אחרים כגון: אור, מכני, סונורה, בין היתר. זו הסיבה שזה מתגלה כה שימושי.
- נשמר. הוא נשמר כאשר הוא מועבר מחומר אחד למשנהו, או כאשר סוג אחד של אנרגיה הופך למשנהו. נכס זה ידוע כעקרון של שמירת אנרגיה: אנרגיה לא נהרסת ולא נוצרת, היא הופכת רק.
- דרגות. ישנן מערכות שימושיות יותר מאחרות (בהיבט המאפשר לייצר יותר טרנספורמציות).
לאחר שהאנרגיה כבר נוצלה בהמרה נתונה, חלק מתועלת שלה פוחת. ואז אומרים שהוא הושפל או הפחית את איכותו (לא נאמר שהוא הוצא). לדוגמא: התנגדות חשמלית מייצרת חום, אך לא סביר שתצליח להפוך את החום הזה בחזרה לזרם חשמלי.
סוגי אנרגיה
ישנם כיום ארבעה עשר סוגים שונים של אנרגיה, המוזכרים להלן:
אנרגיה קינטית
כאשר גוף נמצא בתנועה אנו אומרים שהוא מייצר או מכיל אנרגיה קינטית, במילים אחרות, זו האנרגיה הקשורה לאובייקטים הנמצאים בתנועה. המונח "קינטי" הוא ממוצא יווני ונגזר מהמילה "קינסיס" שמשמעותה היא תנועה. אנרגיה זו כוללת שימוש בכוח או בעבודה על אובייקט שנמצא במצב של מנוחה, מספיק כדי לקדם את האצתו ולגרום לו לנוע.
לאחר שהשגנו כי האצה היא מה שמכונה קינטיקה, היא לא תשתנה, אלא שמהירות האובייקט הנע משתנה, אם נחשף כוח חיצוני על הגוף, הוא יכול לשנות את כיוונו ומהירותו וכתוצאה מכך גם את כוח קינטי. בכדי לגרום לעצם האמור לעצור (לחזור למצב מנוחתו) יש צורך להפעיל כוח מנוגד או שלילי, אשר חייב להיות שווה לכמות או גודל האנרגיה הקינטית שיש לו באותו רגע.
אנרגיית רוח
זה שנוצר דרך הרוח, סוג זה נחשב לאחד העתיקים ביותר ששימשו את האנושות יחד עם זה התרמי, יש לחזור ל -3,000 לפני הספירה כדי להבין את השימוש הראשון ברוח כמקור אֵנֶרְגִיָה.
רק באמצע המאה התשע עשרה הופיעה אנרגיה, הודות לטורבינות הרוח הראשונות, שהתבססו על צורה ותפעול של טחנות רוח.
כתוצאה מהמהפכה התעשייתית ויצירת מנוע הקיטור איבדו הטחנות את משמעותן, כאשר מקור אנרגיית הרוח היה הצעד הבא בהיסטוריה שהגיע בתחילת המאה התשע עשרה. כוח הרוח במאה ה -21 מתפתח ללא מעצור, במיוחד במדינות כמו ספרד, שם חלה התפתחות רבה, וזאת אחת המדינות הראשונות מתחת לגרמניה ברמה אירופית או בקנה מידה עולמי, המשתמשת באנרגיה מסוג זה.
אנרגיה גיאותרמית
זהו סוג של מקור אנרגיה מתחדשת המאופיין בניצול החום שמקורו בתת - הקרקע, במטרה למזגן ולהשיג מים חמים סניטריים בצורה אקולוגית.
חשוב לציין שבאזור הפנימי של כוכב הלכת כדור הארץ, הליבה שלו ממוקמת, זהו מסה ליבון שמקרין חום מבפנים כלפי חוץ, וזו הסיבה שככל שאנו נכנסים עמוק יותר לכדור הארץ, הטמפרטורה תעלה בהתקדמות של 2 עד 4 מעלות צלזיוס על כל 100 מטר שהיא מעמיקה.
גיבס אנרגיה
אנרגיה חופשית של גיבס או אנטלפיה חופשית משמשים בכימיה כדי להסביר אם תגובה תתרחש באופן ספונטני או לא. כדי לחשב אנרגיה חופשית של גיבס, היא יכולה להתבסס על: עלייה או ירידה באנטרופיה הקשורה לתגובה, וסכום החום הנדרש או משוחרר על ידה.
המדדים החשובים באנרגיית גיבס לחישוב אם תגובה מתרחשת באופן ספונטני או לא, הם למשל: וריאציה האנתלפיה (ΔH) המסבירה אם התגובות הן אנדותרמיות או אקסותרמיות; אם הם אנדותרמיים ΔH יהיה גדול מאפס, ההפך מאקסותרמי יהיה פחות מאפס.
כוח הידרואלקטרי
זה שמקורו בשימוש במים נופלים מגובה מסוים. המים הנופלים מועברים על ידי טורבינות הגורמות לתנועה סיבובית, ההופכת אותם לאנרגיה מכנית, ואז כל אותה אנרגיה עוברת דרך גנרטורים הממירים אותם לאנרגיה חשמלית.
בין היתרונות שמציע סוג זה הוא שמדובר באנרגיה המייצרת יעילות אנרגטית גבוהה. זמינותו בלתי נדלית. זו אנרגיה שלא מייצרת פליטות רעילות במהלך פעולתה. מנגד, הסכרים או המאגרים שנבנו משמשים בתורם לאגירת מים לצורך ביצוע פעילויות פנאי ולאספקת מערכות השקיה.
אנרגיית אור
זה שמגיע מהאור ועובר דרכו. בעת תנועה התנהגותו דומה לזו של גל אלקטרומגנטי. למרות שהוא פועל גם כחלקיק, שכן יש לו את היכולת לתקשר עם החומר. היחידה של מערכת המדידות הבינלאומית המשמשת למדידת מעמד זה היא הלומן השני.
ניתן להעביר חלק מאנרגיית האור לגופים אחרים איתם האור בא במגע. למשטחים מסוימים יש תכונות פיזיקליות וכימיות המאפשרות להם לספוג אנרגיה מסוג זה. כיוון האובייקט ביחס לאור וצורתו הגיאומטרית משפיעים גם על יכולת הקליטה שלו.
אנרגיה מכנית
זוהי תנועת גופים והמיקום שהם מייצגים לפני אחר חשובה מאוד. מכניקה היא התוצאה המתקבלת בסיכום הקינטיקה, האלסטיות והפוטנציאל שגוף נע יכול להציג, הדבר נראה יותר מכל בהכשרה האקדמית של אנשים הלומדים פיזיקה.
באותו אופן נאמר גם כי אנרגיה מכנית מייצגת את היכולת של גופים מסוימים עם מסה לבצע עבודה. זכרו תמיד שהוא לא נוצר או נהרס, הוא הופך או נשמר, ולכן המכניקה נשארת קבועה לאורך זמן, בגלל האינטראקציה של כוח מכני בין חלקיקים שמתערבים בכוח הזה.
אנרגיה גרעינית
זהו סוג שמשתחרר במהלך ביקוע או היתוך של גרעינים אטומיים. כמות האנרגיה המתקבלת בתהליכים אלה גבוהה בהרבה מזו המתקבלת בתהליכים כימיים.
נכון לעכשיו ידועים כ 40 יסודות רדיואקטיביים טבעיים, שלרובם ערך אטומי גבוה יותר (Z) של 83. אלה עוברים תגובות גרעיניות כמו ריקבון ספונטני או טרנספורמציה גרעינית (הפצצת הגרעין עם נויטרונים, פרוטונים וגרעינים אחרים).
אנרגיה פוטנציאלית
סוג זה מייצג את הפרופורציה הכי מרחיקת לכת בפיזיקה, מכיוון שהוא מאפשר לדמיין את הדינמיקה של הגופים, תלוי בסוג האינטראקציה שנחשבת, בכוח המשיכה הכימי ובמיקום שבו נמצאים הגופים. דוגמה פשוטה לכך מתרחשת: כאשר עצם כבד מוחזק למעלה, תהיה לו אנרגיה פוטנציאלית, בשל מיקומו ביחס לקרקע.
לאובייקט האמור תהיה יכולת לבצע עבודה, מכיוון שאם הוא ישתחרר, הוא ייפול לקרקע כתוצאה מכוח המשיכה, ויוכל לבצע עבודות על עצם אחר שמתערב בנפילתו.
אנרגיה כימית
זהו הסוג שנוצר כתוצאה מתגובה כימית. לדוגמא שריפת עץ או פחם מייצרת אנרגיה כימית. באותו אופן, ניתן לומר שהוא נוצר, נוצר או הופק החל מאינטראקציות בין אטומים ומולקולות.
חשוב לציין שכל מה שקיים נחשב לחומר ואחת התכונות של החומר היא שיש לו תכונות כימיות, וכששני גופים חיצוניים מתקשרים זה לזה, מתרחשת תגובה ומשנה את מצבה הראשוני או הטבעי ("שינוי" זה מה שהוא המכונה אנרגיה כימית).
אנרגיה סולארית
זהו מקור מתחדש המסופק על ידי הכוכב הגדול ביותר והכי קרוב לכדור הארץ. לקרניים האלקטרומגנטיות הבוקעות מהשמש יש יכולת לספק מספיק כוח למכשירים המשתמשים בחשמל לעבוד לפרק זמן מסוים.
כעת, על מנת לנצל זאת, פותחו חפצי היי-טק שונים אשר יקלו על השגתם בהרבה; לדוגמא, לוחות זכוכית גדולים אחראים לאיסוף אנרגיית השמש, שתופץ ותאוחסן, כך שתוכל להשתמש בה בלילה.
הצורך הגובר לדאוג לסביבה סיפק קבלת פנים בברכה לפיתרון חדש זה. עם השימוש באנרגיה מהשמש, נמנעת פליטת גזים מזהמים על ידי חברות חשמל או זיהום ובזבוז מים על ידי חברות הידרואלקטריות.
אנרגיה טלורית
הם הרשתות או הרשתות המקיפות את כדור הארץ ומשמשות לפריקת חלק מהאנרגיה שנוצרת בפנים שלו, שמגיעה מהקוסמוס ומהזיהום האלקטרומגנטי המלאכותי שבסופו של דבר חודר לכדור הארץ. כולם נקראים על שם מגלהם, ואנחנו יכולים רק לראות בשניים החשובים כמזיקים: רשת הרטמן ורשת קארי.
הם באים, מסתובבים ונובעים ברציפות מעל פני האדמה והקרקע, וקשורים קשר הדוק עם הווריאציות האנרגטיות של הגיאו-מגנטוספירה, המוליכות האלקטרונית של הקרקע וההשפעות הכבידות-מגנטיות של השמש ושאר כדור הארץ.
אנרגיית תרמית
ידוע גם בשם קלורי, הוא נמצא בתוך מערכת תרמודינמית מאוזנת ומזוהה עם הסמל "U". זה מופץ על פי הטמפרטורה המוחלטת שלו, זה בדרך כלל עולה או יורד על ידי העברת אנרגיה, זה נעשה בדרך כלל בצורה של חום או עבודה בתהליכים תרמודינמיים.
אנרגיית מי ים
זהו השם שניתן לו המתקבל מעלייה וירידה מתמדת בגובה פני הים, שעבורם מוחל השימוש באלטרנטורים, על מנת לייצר חשמל, להמיר אותו לאנרגיה חשמלית, מה שהופך אותו למקור נקי ובטוח. ניתן לומר שזה מסוג מתחדש, מכיוון שלא ניתן לסיים את המקור של אותו בגלל השימוש בו במקרה ספציפי זה, לעומת זאת, הוא נחשב נקי מאחר ולא נוצר ממנו שום סוג. של פסולת רעילה.
למרות זאת, יש לה נקודה נגדה והיא כמות האנרגיה שנוצרת ממנה, בנוסף לעלות התקנת הציוד.
