Sadržaj
- Energija i rad
- Primjeri ljudske moći
- Vrste energije
- Mehaničko skladištenje energije
- Budućnost skladištenja energije
Rasprave o prednostima i nedostacima ljudske snage i energije često se vrte oko zabrinutosti zagađenja, sigurnosti radnika, energetske učinkovitosti, razmjera opskrbe širom svijeta. Većina snage koja je potrebna za održavanje ritma suvremenog globalnog života potječe iz izvora koji stvaraju neželjene otpadne proizvode ili stvaraju na drugi način nepoželjne situacije.
Dugoročni i kratkoročni utjecaji na okoliš više se od svega toga vrte antropogene klimatske promjene uzrokovane ljudimaosim zagađenja u tradicionalnom smislu (npr. vidljivi dim iz elektrana na ugljen ili otpadne vode iz različitih industrijskih aktivnosti).
To je zato što izgaranje fosilnih goriva rezultira dodatkom CO2 (ugljični dioksid) i drugi "staklenički plinovi" u Zemljinu atmosferu, što rezultira dodatnim hvatanjem topline u blizini planete.
Energija i rad
Za i protiv ljudske moći fokusiraju se i drugi faktori osim onečišćenja. Količina korisnog rada koja se može obaviti korištenjem određenog procesa u odnosu na unos energije, koji se naziva mehanička učinkovitost (proizvodnja energije podijeljena s unosom energije, izražena u postocima), također je važna.
Nedostaci ljudske moći često su jednostavno u tome što ljudi sami mogu raditi mnogo manje efikasno i mnogo kraće vrijeme nego što se to može strojno poboljšati.
energija u fizici imaju jedinice udaljene umnožene sile (produkt mase i brzine promjene brzine ili ubrzanja). Ova jedinica je mjerač newtona, koji se inače koristi za rad, a naziva se i joule.
Ova jedinica se proizvodi korištenjem drugih kombinacija jedinica; na primjer, linearna kinetička energija (KE) dobiva se iz formule (1/2) mv2,, dok je potencijalna energija u obliku mgh, gdje je m = masa, g = ubrzanje zbog gravitacije (9,8 m / s2 na Zemlji) i h = visina iznad zemlje ili neke druge nulte referentne točke).
Primjeri ljudske moći
Vlast u fizici je jednostavno energija po jedinici vremena, ili brzina rada u sustavu u kojem se energija stavlja u mehaničku upotrebu. Jednostavni primjeri ljudske snage uključuju trčanje uzbrdo ili dizanje utega; više energije po jedinici vremena, više izlazne snage.
Ako se popnete na određeni let stepenicama u 10 sekundi, vaša se potencijalna energija mijenja za istu količinu kao ako se popnete stepenicama u 5 ili 15 sekundi. Ali vaša snaga ovisi o tome koliko vam treba vremena da stignete do vrha, i u svakom ste slučaju radili istu količinu fizičkog rada.
Vrste energije
kinetički i potencijalna energija čine predmete mehanička energija. Predmeti imaju i ono što nazivamo unutarnjom energijom, a odnosi se uglavnom na brzo vibracijsko gibanje tvari sitnih sastavnih čestica na molekularnoj razini.
Dolazi i energija u nizu drugih oblika: kemijska energija (pohranjeno u vezama molekula), električna energija (nastaju razdvajanjem naboja i električnog polja) i toplina, što je u većini sustava teško koristiti za rad i umjesto toga uglavnom se "rasipa".
Izvlačenje energije iz energije podrazumijeva izgaranje goriva (prirodni plin nafte, ugljena; neka biogoriva), koristeći kinetičku energiju tekuće vode ili vjetra (hidro ili vjetroelektrane) ili "cijepanje" atoma (nuklearna energija).
Mehaničko skladištenje energije
Iako Zemlja ima puno dostupnog goriva za proizvodnju energije (uglavnom električne energije), skladištenje energije je značajan izazov. baterije trenutno ne mogu osigurati ni mali dio potrebne energije da se dugotrajno odvijaju proizvodnja, komunikacijske mreže i globalni transport.
U nekim područjima koja imaju povoljnu geografiju moguće je zadržati rezervoar vode veći od termoelektrane i iskoristiti gravitacijsku potencijalnu energiju u ovom rezervoaru za stvaranje hidroelektrane u kratkom roku dopuštajući joj da teče iz viših u niža područja i napajaju turbine generatora električne energije u tom procesu. Kao što možda mislite, ova mjera zaustavljanja dugo neće raditi u visoko naseljenom području.
Budućnost skladištenja energije
Jedna kritika usmjerena na obnovljive izvore energije, posebno solarnu i vjetroelektranu, jest njihova nepouzdanost zbog prirode i odlaska; mirni dani ili razdoblja se događaju, kao i oblačni dani.
Zahvaljujući međunarodnom imperativu da nastave proizvoditi energiju pokušavajući smanjiti štetu okolišu, skupina istraživača s Massachusetts Institute of Technology u blizini Bostona, Massachusetts, započela je s radom 2018. s ciljem spremanja učinkovitih količina solarne energije.
Grupa je predložila korištenje spremnika rastopljenog silicijuma za pohranu ove vrste energije i puštanja na zahtjev, te predviđali da bi na kraju njihov konceptualni dizajn mogao proizvesti proizvod koji je znatno bolji od današnjih industrijskih standarda, litij-ionske baterije.