Съдържание
- Енергия и работа
- Примери за човешка сила
- Видове енергия
- Механично съхранение на енергия
- Бъдещето на съхранението на енергия
Дискусиите за предимствата и недостатъците на човешката енергия и енергия често се въртят главно около опасенията относно замърсяването, безопасността на работниците, енергийната ефективност, степента на предлагане в световен мащаб. По-голямата част от силата, необходима за поддържане на темпото на съвременния глобален живот, се извлича от източници, които отделят нежелани отпадни продукти или създават по друг начин нежелани ситуации.
Повече от всичко друго, дългосрочните и краткосрочните въздействия върху околната среда се въртят наоколо антропогенни (причинени от човека) климатични промени, освен замърсяване в традиционния смисъл (например, видим дим от електроцентрали, работещи с въглища, или отпадъчни води от различни промишлени дейности).
Това е така, защото изгарянето на изкопаеми горива води до добавяне на CO2 (въглероден диоксид) и други „парникови газове“ в земната атмосфера, което води до допълнително улавяне на топлина в близост до повърхността на планетите.
Енергия и работа
Плюсовете и минусите на човешката сила се фокусират върху фактори, различни от замърсяването. Количеството полезна работа, която може да се извърши с помощта на даден процес във връзка с вложената енергия, наречена механична ефективност (разход на енергия, разделен на вложена енергия, изразена като процент), също има значение.
Недостатъците на човешката сила често са просто, че хората сами по себе си могат да вършат работа много по-малко ефективно и за много по-кратък период от време, отколкото може да се извърши подобрена машина.
Енергия във физиката има единици размножена сила на разстояние (произведението на масата и скоростта на промяна на скоростта или ускорението). Тази единица е нютонметърът, който обикновено се използва за работа и също се нарича джаул.
Това устройство се произвежда с помощта на други комбинации от единици; например, линейна кинетична енергия (KE) се получава от формулата (1/2) mv2,, докато потенциалната енергия е под формата mgh, където m = маса, g = ускорението поради гравитацията (9,8 m / s2 на Земята) и h = височина над земята или някаква друга нулева референтна точка).
Примери за човешка сила
мощност във физиката е просто енергия за единица време или скоростта на работа в система, в която енергията се използва за механично използване. Прости примери за човешка сила включват бягане нагоре по хълм или повдигане на тежести; колкото повече енергия за единица време, толкова повече мощност дава.
Ако изкачите даден стълб за 10 секунди, потенциалната ви енергия се променя със същото количество, както ако изкачите стълбите за 5 секунди или 15 секунди. Но силата ви зависи от това колко малко време ви отнема да достигнете върха и във всеки случай сте правили същото количество физическа работа.
Видове енергия
кинетичен и потенциална енергия съставят предмети механична енергия. Обектите имат също така наречената вътрешна енергия, която се отнася главно до бързото вибрационно движение на материите, малки съставни частици на молекулно ниво.
Енергията идва и в редица други форми: химична енергия (съхранява се в връзките на молекулите), електрическа енергия (в резултат на разделянето на зарядите и електрическото поле) и топлина, което е трудно в повечето системи да се използват за работа и вместо това най-вече „разсейва“.
Извличането на енергия от енергия означава изгаряне на гориво (нефт природен газ, въглища; някои биогорива), използвайки кинетичната енергия на течаща вода или вятър (водна или вятърна енергия) или "разделяне" на атоми (ядрена енергия).
Механично съхранение на енергия
Докато Земята има много налично гориво за производство на енергия (най-вече електричество), съхраняването на енергия е значително предизвикателство. Батерии понастоящем не могат да осигурят дори малка част от мощността, необходима за поддържане на производството, комуникационните мрежи и глобалния транспорт за дълго време.
В някои райони, които имат благоприятна география, е възможно да се запази резервоар с вода по-висок от електроцентралата и да се използва гравитационната потенциална енергия в този резервоар за генериране на хидроенергия в краткосрочен план, като се остави да тече от по-високи към по-ниски райони и захранват турбините на електрическите генератори в процеса. Както можете да си представите, тази мярка за спиране няма да работи дълго време в силно населен район.
Бъдещето на съхранението на енергия
Една критика, насочена към възобновяемите енергийни източници, по-специално слънчевата и вятърната енергия, е тяхната ненадеждност поради естеството им на придвижване; се случват спокойни дни или периоди, както и облачните дни.
Благодарение на международния императив да продължат да произвеждат енергия, докато се опитват да намалят вредата за околната среда, група изследователи от Масачузетския технологичен институт близо до Бостън, Масачузетс, започнаха работа през 2018 г., насочена към съхраняване на ефективни количества слънчева енергия.
Групата предложи да се използват резервоари с разтопен силиций, за да се съхранява този вид енергия и да се освободи при поискване, и прогнозира, че в крайна сметка концептуалният им дизайн може да произведе продукт, значително превъзхождащ днешния отраслов стандарт, литиево-йонни батерии.