Περιεχόμενο
- Ενέργεια και εργασία
- Παραδείγματα ανθρώπινης εξουσίας
- Τύποι ενέργειας
- Μηχανική αποθήκευση ενέργειας
- Το μέλλον της αποθήκευσης ενέργειας
Οι συζητήσεις σχετικά με τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της ανθρώπινης δύναμης και ενέργειας συχνά περιστρέφονται κυρίως γύρω από τις ανησυχίες σχετικά με τη ρύπανση, την ασφάλεια των εργαζομένων, την ενεργειακή απόδοση, την έκταση της παγκόσμιας προσφοράς. Το μεγαλύτερο μέρος της δύναμης που απαιτείται για να διατηρηθεί ο ρυθμός της σύγχρονης παγκόσμιας ζωής προέρχεται από πηγές που παράγουν ανεπιθύμητα απορρίμματα ή με άλλο τρόπο δημιουργούν ανεπιθύμητες καταστάσεις.
Πάνω απ 'όλα, οι μακροπρόθεσμες και βραχυπρόθεσμες περιβαλλοντικές επιπτώσεις έρχονται να περιστρέφονται γύρω ανθρωπογενείς (προκαλούμενες από τον άνθρωπο) κλιματικές αλλαγές, εκτός από τη ρύπανση με την παραδοσιακή έννοια (π.χ. ορατός καπνός από μονάδες ηλεκτροπαραγωγής με άνθρακα ή απόβλητα από διάφορες βιομηχανικές δραστηριότητες).
Αυτό συμβαίνει επειδή η καύση ορυκτών καυσίμων έχει ως αποτέλεσμα την προσθήκη CO2 (διοξείδιο του άνθρακα) και άλλα "αέρια θερμοκηπίου" στη γήινη ατμόσφαιρα, με αποτέλεσμα την πρόσθετη παγίδευση θερμότητας κοντά στην επιφάνεια των πλανητών.
Ενέργεια και εργασία
Τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της ανθρώπινης ενέργειας επικεντρώνονται σε άλλους παράγοντες εκτός από τη ρύπανση Το ποσό της χρήσιμης εργασίας που μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας μια δεδομένη διαδικασία σε σχέση με την κατανάλωση ενέργειας, που ονομάζεται μηχανική αποδοτικότητα (η παραγωγή ενέργειας διαιρείται με την κατανάλωση ενέργειας, εκφρασμένη ως ποσοστό), έχει επίσης σημασία.
Τα μειονεκτήματα της ανθρώπινης δύναμης είναι συχνά απλά ότι οι άνθρωποι από μόνα τους μπορούν να δουλέψουν πολύ λιγότερο αποτελεσματικά και για πολύ μικρότερο χρονικό διάστημα από ό, τι μπορεί να γίνει εργασία με μηχανές.
Ενέργεια στη φυσική έχει πολλαπλασιασμένη δύναμη μονάδων απόστασης (το προϊόν της μάζας και το ρυθμό μεταβολής της ταχύτητας ή της επιτάχυνσης). Αυτή η μονάδα είναι το νεομετρικό μετρητή, το οποίο συνήθως χρησιμοποιείται για εργασία, και ονομάζεται επίσης joule.
Αυτή η μονάδα παράγεται χρησιμοποιώντας άλλους συνδυασμούς μονάδων. για παράδειγμα, η γραμμική κινητική ενέργεια (ΚΕ) λαμβάνεται από τον τύπο (1/2) mv2,, ενώ η δυνητική ενέργεια είναι στη μορφή mgh, όπου m = μάζα, g = η επιτάχυνση λόγω βαρύτητας (9,8 m / s2 στη Γη) και h = ύψος πάνω από το έδαφος ή κάποιο άλλο μηδενικό σημείο αναφοράς).
Παραδείγματα ανθρώπινης εξουσίας
Εξουσία στη φυσική είναι απλά η ενέργεια ανά μονάδα χρόνου ή ο ρυθμός εργασίας σε ένα σύστημα στο οποίο η ενέργεια τίθεται σε μηχανική χρήση. Τα απλά παραδείγματα ανθρώπινης δύναμης περιλαμβάνουν την εκκένωση ενός λόφου ή την ανύψωση βαρών. όσο περισσότερη ενέργεια ανά μονάδα χρόνου, τόσο περισσότερη ισχύ εξόδου εμφανίζεται.
Αν ανεβείτε σε μια δεδομένη πτήση σκαλοπατιών σε 10 δευτερόλεπτα, η πιθανή σας ενέργεια αλλάζει με το ίδιο ποσό σαν να ανεβείτε στις σκάλες σε 5 δευτερόλεπτα ή 15 δευτερόλεπτα. Αλλά η εξάρτησή σας εξαρτάται από το πόσο λίγο χρόνο σας χρειάζεται να φτάσετε στην κορυφή και σε κάθε περίπτωση έχετε κάνει το ίδιο σωματικό έργο.
Τύποι ενέργειας
Κινητικός και δυνητική ενέργεια συνθέτουν ένα αντικείμενο μηχανική ενέργεια. Τα αντικείμενα έχουν επίσης αυτό που ονομάζεται εσωτερική ενέργεια, το οποίο σχετίζεται κυρίως με την ταχεία δόνηση των μικροσκοπικών συστατικών σωματιδίων σε μοριακό επίπεδο.
Η ενέργεια έρχεται είναι και μια σειρά άλλων μορφών: χημική ενέργεια (που αποθηκεύονται στους δεσμούς μορίων), ηλεκτρική ενέργεια (που προκύπτει από το διαχωρισμό των φορτίων και ενός ηλεκτρικού πεδίου) και θερμότητα, το οποίο στα περισσότερα συστήματα είναι δύσκολο να χρησιμοποιηθεί για εργασία και αντ 'αυτού «διαλύεται».
Η παραγωγή ενέργειας από την ενέργεια σημαίνει καύση καυσίμου (πετρέλαιο φυσικού αερίου, άνθρακα, μερικά βιοκαύσιμα), χρησιμοποιώντας την κινητική ενέργεια ρέοντος νερού ή αιολικής ενέργειας (υδροηλεκτρικής ή αιολικής ενέργειας) ή ατόμων "διάσπασης" (πυρηνικής ενέργειας).
Μηχανική αποθήκευση ενέργειας
Ενώ η Γη διαθέτει πολλά διαθέσιμα καύσιμα για την παραγωγή ενέργειας (κυρίως ηλεκτρικής ενέργειας), η αποθήκευση ενέργειας είναι μια σημαντική πρόκληση. Μπαταρίες αυτή τη στιγμή δεν μπορεί να προσφέρει ούτε ένα μικρό κλάσμα της ισχύος που απαιτείται για να διατηρηθεί η κατασκευή σε όλο τον κόσμο, τα δίκτυα επικοινωνιών και οι παγκόσμιες μεταφορές για πολύ καιρό.
Σε ορισμένες περιοχές που έχουν ευνοϊκή γεωγραφία, είναι δυνατό να διατηρηθεί μια δεξαμενή νερού υψηλότερη από μια μονάδα παραγωγής ενέργειας και να χρησιμοποιηθεί η βαρυτική δυναμική ενέργεια σε αυτή τη δεξαμενή για την παραγωγή υδροηλεκτρικής ενέργειας βραχυπρόθεσμα επιτρέποντάς της να ρέει από υψηλότερες προς χαμηλότερες περιοχές και τροφοδοτεί τους στρόβιλους των γεννητριών ηλεκτρικής ενέργειας στη διαδικασία. Όπως ίσως φανταστείτε, αυτό το μέτρο stopgap δεν θα λειτουργούσε για πολύ καιρό σε μια ιδιαίτερα πυκνοκατοικημένη περιοχή.
Το μέλλον της αποθήκευσης ενέργειας
Μια κριτική για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, ιδίως για την ηλιακή και την ηλιακή ενέργεια, είναι η αναξιοπιστία τους λόγω της φύσης τους. ήρεμες ημέρες ή περιόδους συμβαίνουν, όπως και οι θολό ημέρες.
Χάρη στη διεθνή επιταγή να συνεχίσει να παράγει ενέργεια ενώ προσπαθεί να μειώσει τη βλάβη στο περιβάλλον, μια ομάδα ερευνητών στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης κοντά στη Βοστόνη της Μασαχουσέτης ξεκίνησε το 2018 με στόχο την αποθήκευση αποτελεσματικών ποσοτήτων ηλιακής ενέργειας.
Η ομάδα πρότεινε τη χρήση δεξαμενών τετηγμένου πυριτίου για την αποθήκευση αυτού του είδους της ενέργειας και την απελευθέρωσή της σε απαίτηση και προέβλεπε ότι τελικά ο εννοιολογικός σχεδιασμός τους θα μπορούσε να παράγει ένα προϊόν πολύ ανώτερο από το σημερινό βιομηχανικό πρότυπο, μπαταρίες ιόντων λιθίου.