Соня Иванова
преподава по Физика
в град Враца
Големина на текста:
Да пестим енергия — защо пък?!
Днес от всички страни звучат призиви за пестене на енергия: заливат ни реклами за
енергоспестяващи уреди — лампи, отоплителни уреди, автоматични перални, хладилници
(задължително клас А и дори АА)… Алпинисти висят на въжета и облицоват външните стени на
жилищата ни, за да пестим енергия през зимата, на радиаторите за отопление монтираме
терморегулатори — все за да пестим енергия… Никой обаче не обяснява защо трябва да я
пестим. Само защото е скъпа ли?
Наистина — защо? Нали енергията е нещо, което се запазва? Нали във физиката има закон
за запазване и превръщане на енергията, според който тя нито се губи, нито се създава от
нищо, а само се преобразува, превръща се от един вид в друг. Защо тогава трябва да я пестим?
Въпросът има две страни. Едната е наистина икономическа: енергията е скъп продукт и,
колкото повече енергия употребява човек, толкова повече пари трябва да плаща. А парите за
никого не са в излишък! На всичко отгоре енергията постоянно поскъпва. Поскъпва, защото
нейните основни източници постепенно се изчерпват. За да добиваме въглища, трябва да дълбаем
все по-дълбоко под земята, за да добиваме нефт и газ трябва забиваме сондите все по-на север в
Сибир, все по-дълбоко в морското дъно и все по-далече от бреговете. Не можем да си позволим да
изсечем горите, защото ще превърнем Земята в пустиня. Залежите от уранови руди също са
ограничени. Търсенето на алтернативни и възстановими източници на енергия не дава резултати
толкова бързо, колкото ни се иска… Всичко това очертава пред човечеството бъдеще, което не е
твърде оптимистично — един ден, дори да е след няколко стотици години, ще свършат и нефтът, и
природният газ, и въглищата. А ние, като разумни същества, не можем да не си зададем въпроса,
как ще живеят тогавашните поколения? Ние сме длъжни да им осигурим условия да живеят поне
толкова добре, колкото добре живеем сега. Затова, за да дадем на учените колкото може повече
време за търсене на други източници на енергия, днес ние трябва да я пестим.
Всичко е относително …
За нас нефтът е природно богатство, а получаваният от него бензин — ценен източник на
енергия. Ценността му се определя от факта, че отделеното при изгаряне на 1 kg бензин
количество топлина възлиза на 4,6.10
7
J. От гледна точка на науката обаче нещата могат да
изглеждат и по-различно. Забележете, че енергията се освобождава в процеса на горене! Ако
разполагаме само с бензин, никаква енергия не бихме могли да използваме — необходим е още
кислород, за да има горене. Така че, строго погледнато, освобождаваната енергия принадлежи
не на бензина, а на системата бензин - кислород. Но на кислорода ние не обръщаме внимание,
не го наричаме природно богатство, и то само защото наличието му в атмосферата е в
достатъчни количества.
Представете си обаче, че на Титан, спътника на Сатурн, живеят разумни същества. Както в
края на 2004 г. установи космическият апарат "Касини", там има езера от метан, текат реки от
метан, метан има и в атмосферата. ("Какъв късмет!" — би възкликнал всеки земен шофьор,
който е принуден да плаща все повече и повече, когато пълни резервоара на колата си.) За да
карат колите си обаче, тамошните жители трябва пълнят резервоарите им с кислород! За тях
кислородът ще бъде природно богатство, ще трябва да го добиват от различни минерали или от
лед блоковете, открити по повърхността на спътника. Ако разсъждават като нас, те би трябвало
да говорят за "специфична топлина на изгаряне" на кислорода — техният природен източник на
енергия.
Наистина всичко е относително!
Всичко това е просто и ясно от общочовешка гледна точка, но не дава отговор на
поставения в началото въпрос. Защо трябва да пестим нещо, което, дори да желаем, не можем
да загубим? За да отговорим, трябва да разберем какво става с енергията, която използваме,
къде отива, в какви форми се превръща. Това е гледната точка на физиката.
Висококачествена и нискокачествена енергия
Всяка човешка дейност, всеки процес в природата е свързан с предаване и превръщане на
енергия. Изучаването на всички процеси води до един извод с изключително значение:
Енергията има не само количествено, но и качествено измерение.
Количественото измерение е ясно — количеството енергия мерим с джаули. Въпросът с
качествената страна на енергията е по-сложен. Във физиката се въвежда специална величина,
която характеризира качеството на енергията, но с нея можете да се запознаете само ако
изучавате физика на по-високо равнище в гимназията. (Нейното име — ентропия, бе споменато
в тема 12.)
Обстоятелството, че различните видове енергия наистина се различават по нещо, което
можем да разглеждаме като нейно качество, се убеждаваме, като разгледаме по-подробно
някои процеси на преобразуване на енергия.
Като първи пример ще припомним, че според механиката при удари между идеално
еластични тела кинетичната енергия се запазва. Ако еластична топка с маса m, движеща се със
скорост v, удари също такава, но неподвижна топка, движещата се топка спира, а
неподвижната придобива скорост v — кинетичната енергия на системата от двете топки се е
запазила. Първата топка е предала кинетичната си енергия на втората изцяло. Но — само при
идеално еластични топки. А ако топките са реални? В този случай неизбежно част от
кинетичната енергия (може би много малка, но в никой случай не нула) се преобразува във
вътрешна енергия — топките малко се загряват. Загуба на енергия няма — просто част от
механичната (кинетична) енергия на топките се преобразува в кинетична енергия на
градивните им частици, в енергия на тяхното хаотично движение.
Като втори пример ще припомним, че когато тяло с маса m се намира на височина h над
земната повърхност, то притежава гравитационна потенциална енергия Е
п
= mgh. Ако го
оставим да пада свободно, то достига земята със скорост
т. е. кинетичната му енергия ще бъде:
гравитационната потенциална енергия изцяло се е преобразувала в кинетична енергия.
Обратно, ако от земята хвърлим нагоре тялото с начална скорост v, то достига височина
където потенциалната му енергия е равна на кинетичната енергия, която сме му придали при
хвърлянето. В този случай пък кинетичната енергия изцяло се превръща в гравитационна
потенциална енергия.
Този втори пример показва, че кинетичната и гравитационната потенциална енергия могат
да се превръщат една в друга изцяло — но отново при определено условие. В случая
условието е падането да бъде свободно, т. е. съпротивлението на въздуха да е пренебрежимо
малко. В реалния случай, поради неизбежното съпротивление, част от механичната енергия на
системата, образувана от тялото и Земята, се превръща във вътрешна енергия — и въздухът, и
тялото се загряват. Отново механичната енергия се превръща в енергия на хаотичното
движение на градивните частици (на въздуха и на тялото). В резултат падащото тяло достига
земята със скорост, по-малка от
а хвърленото нагоре тяло не достига височина
Ако падащото тяло се удари и отскочи от земната повърхност, поради това, че ударът никога не
е идеално еластичен, то ще отскочи с още по-малка скорост, ще се издигне на още по-малка
височина, и т. н. — в края на краищата, след известен брой удари в земната повърхност, тялото
ще остане неподвижно върху нея. В резултат цялата начална механична енергия на системата
се превръща в енергия на хаотичното движение на градивните частици на тялото, на въздуха и
на повърхността, в която се удря.
Изводът от този и множество други подобни примери е, че механичната енергия на една
система може изцяло да се превърне във вътрешна енергия — в енергия на
хаотичното движение на градивните частици на системата.
Изцяло във вътрешна енергия може да се превърне и електроенергията - тъкмо това прави
всеки електрически нагревател. Изцяло във вътрешна енергия може да се превърнат и
светлинната енергия, и лъчистата енергия, когато се поглъщат от телата или в средата, в която
се разпространяват. Ако проследим детайлно всички процеси в един организъм, ще се убедим,
че в края на краищата метаболизмът води до преобразуване на запасената в хранителните
вещества енергия във вътрешна енергия — повишава се температурата и на самия организъм, и
на околната среда.
Изброените примери показват, че съществуват случаи, в които определен вид енергия
изцяло се е превърнала във вътрешна енергия на разглежданата система.
Нека разгледаме сега възможен ли е обратният процес — възможно ли е вътрешната
енергия, енергията на хаотичното движение на частиците на едно тяло, да се превърне изцяло
например в механична енергия на тялото. Този въпрос е особено важен за нас, защото за
нашите нужди ние твърде често използваме именно механична енергия — механична е
енергията на движещите се превозни средства, на въртящите се ротори на генераторите на
електроенергия и т. н.
За целта да си припомним какви преобразувания на енергията се осъществяват в една ТЕЦ
например. В нея за сметка на енергията на горивото се нагрява вода и се получава водна пара
с температура до 540 °С. Така в началото разполагаме с един резервоар с висока температура,
поради което кинетичната енергия на хаотичното движение на водните молекули е голяма, в
работното тяло — парата, е натрупано голямо количество вътрешна енергия. По-нататък парата
удря лопатките на парната турбина, извършва работа и турбината се завърта (ето я желаната
механична енергия). А в резултат парата се охлажда и в края на краищата кондензира — остава
гореща вода.

Това е само предварителен преглед

За да разгледате всички страници от този документ натиснете тук.
КОМЕНТАРИ
(1-10 от 1)
reslava14 написа на 27 мар 2008 ОТГОВОРИ
ученик от Ихтиман , СОУ "Христо Ботев"
винаги сам искама като напиша за някво есе да ми излиза есе точно на тази тема
 
Подобни материали
 

Топлинни машини

12 май 2011
·
316
·
10
·
310
·
869
·
1

Принцип на действие на топлинните машини, коефициент на полезно действие (КПД)...
 

Слънчевата система

03 дек 2007
·
362
·
3
·
816
·
419
·
2

Счита се, че Слънчевата система се е формирала преди 4.6 млрд. години в резултат на гравитационен колапс на слънчевата мъглявина - облак от междузвезден прах, газове и лед.
 

Двигатели с вътрешно горене

02 ное 2011
·
64
·
13
·
459

През последните години все по-често се говори за глобално затопляне, увеличение на озоновата дупка, наличие на киселинни дъждове и др. За един от основните виновници се сочат вредните емисии от автомобилите с двигатели с вътрешно горене...
 

Сила на триене

03 дек 2007
·
254
·
1
·
183
·
511

Урок за силата на триене. Кога възниква. Защо възниква. Какви видове сила на триене има.
 

Топлинни машини. Двигатели с вътрешно горене

09 яну 2011
·
184
·
19
·
985
·
588

Топлинен двигател или топлинна машина е устройство, което преобразува топлинна енергия в механична работа. Това става чрез пренос на топлина от по- топло към по-студено тяло, като при този процес част от пренасяното количество топлина...
 
Онлайн тестове по Физика
Тест по физика за 7-ми клас
изходен тест по Физика за Ученици от 7 клас
Тестът съдържа 25 въпроса по физика за 7-ми клас. Всеки въпрос има само един верен отговор.
(Лесен)
25
395
1
04.12.2013
Термодинамика
изпитен тест по Физика за Студенти от 2 курс
Предназначен за студентите от университети с инженерно обучение, като упражнение за изпита по физика. Включва въпроси от термодинамиката - закони на термодинамиката, флуиди, цикъл на Карно, топлинен капацитет. Въпросите са затворени и имат само един верен отговор.
(Труден)
42
14
1
7 мин
03.10.2014
» виж всички онлайн тестове по физика

Да пестим енергия - защо ?!

Материал № 12313, от 14 дек 2006
Свален: 470 пъти
Прегледан: 287 пъти
Качен от:
Предмет: Физика
Тип: Есе
Брой страници: 6
Брой думи: 1,863
Брой символи: 15,697

Потърси помощ за своята домашна:

Имаш домашна за "Да пестим енергия - защо ?!"?
Намери бързо решение, с помощтта на потребители на Pomagalo.com:

Намери частен учител

Гергана Атанасова
преподава по Физика
в град София
с опит от  16 години
73

Соня Иванова
преподава по Физика
в град Враца
с опит от  24 години
8

виж още преподаватели...
Последно видяха материала
Сродни търсения