Зміст
- Енергія та робота
- Приклади людської сили
- Види енергії
- Механічне зберігання енергії
- Майбутнє зберігання енергії
Обговорення переваг та недоліків людської сили та енергії часто обертаються в основному навколо занепокоєння щодо забруднення, безпеки працівників, енергоефективності, масштабів світового постачання. Більшість сил, необхідних для підтримання темпів сучасного світового життя, отримують з джерел, які дають небажані відходи або створюють небажані ситуації.
Більше, ніж усе інше, довгострокові та короткотермінові впливи на навколишнє середовище обертаються навколо антропогенні (спричинені людиною) зміни кліматукрім забруднення в традиційному розумінні (наприклад, видимий дим від електростанцій, що працюють на вугіллі, або стічні води від різних виробничих заходів).
Це пояснюється тим, що згоряння викопних палив призводить до додавання CO2 (вуглекислий газ) та інші «парникові гази» в атмосферу Землі, внаслідок чого додається пастка тепла біля поверхні планет.
Енергія та робота
Плюси і мінуси влади людини орієнтуються на інші фактори, крім забруднення. Обсяг корисної роботи, який можна виконати за допомогою заданого процесу стосовно енергозатрат, який називається механічним ККД (енерговиділення, поділене на введення енергії, виражене у відсотках), також має значення.
Недоліки людської сили часто просто полягають у тому, що людина сама по собі може виконувати роботу набагато менш ефективно та за набагато коротший проміжок часу, ніж це може бути виконана машинно-покращеною роботою.
Енергія у фізиці є одиниці відстані, помноженої сили (добуток маси і швидкості зміни швидкості або прискорення). Цей блок - це ньютон-метр, який зазвичай використовується для роботи, а також його називають джоулем.
Цей блок виготовляється з використанням інших комбінацій одиниць; наприклад, лінійна кінетична енергія (KE) отримується з формули (1/2) mv2,, тоді як потенційна енергія знаходиться у вигляді mgh, де m = маса, g = прискорення за рахунок сили тяжіння (9,8 м / с2 на Землі) і h = висота над землею або якась інша нульова точка).
Приклади людської сили
Потужність у фізиці - це просто енергія за одиницю часу, або швидкість роботи в системі, в якій енергія передається в механічне використання. Прості приклади сили людини включають біг в гору або підняття ваг; чим більше енергії в одиницю часу, тим більше енергії, яку вона подає.
Якщо ви піднімаєтесь даним сходів за 10 секунд, ваша потенційна енергія змінюється на стільки ж, як якщо ви піднімаєтесь сходами за 5 секунд або 15 секунд. Але ваша сила залежить від того, як мало часу вам потрібно, щоб досягти вершини, і в кожному випадку ви робили однакову кількість фізичної роботи.
Види енергії
Кінетична і потенційна енергія складають предмети механічна енергія. Об'єкти також мають внутрішню енергію, що стосується, головним чином, швидкого коливального руху матерій крихітних складових частинок на молекулярному рівні.
Енергія надходить і в ряді інших форм: хімічна енергія (зберігається у зв’язках молекул), електрична енергія (в результаті поділу зарядів і електричного поля) і тепло, що у більшості систем важко використовувати для роботи і натомість здебільшого "розсіюється".
Виведення енергії з енергії означає спалювання палива (нафтовий природний газ, вугілля; деякі біопалива), використовуючи кінетичну енергію проточної води або вітру (гідро- або вітроенергетика) або "розщеплення" атомів (атомна енергетика).
Механічне зберігання енергії
Хоча на Землі є багато доступного палива для виробництва енергії (в основному електроенергії), зберігання енергії є суттєвим завданням. Акумулятори В даний час не вдається забезпечити навіть незначну частину енергії, необхідної для того, щоб виробництво, комунікаційні мережі та глобальні перевезення продовжували працювати дуже довго.
У деяких районах, що мають сприятливу географію, можна утримувати водойму вище, ніж електростанція, і використовувати гравітаційну потенційну енергію в цьому резервуарі для отримання гідроенергетики в короткий термін, дозволяючи їй текти з вищих в нижчі райони і живлять турбіни генераторів електроенергії. Як ви можете собі уявити, цей захід зупинки не буде працювати дуже довго у високонаселеній місцевості.
Майбутнє зберігання енергії
Однією з критик, що стосується відновлюваних джерел енергії, зокрема, сонячної та вітрової енергетики, є їх ненадійність через їх природу; спокійні дні або періоди трапляються, як і похмурі дні.
Завдяки міжнародному імперативу продовжувати виробляти енергію, намагаючись зменшити шкоду навколишньому середовищу, група дослідників Массачусетського технологічного інституту поблизу Бостона, штат Массачусетс, розпочала роботу 2018 року, спрямовану на зберігання ефективних кількостей сонячної енергії.
Група запропонувала використовувати резервуари з розплавленим кремнієм для зберігання такого виду енергії та випуску його на вимогу, і передбачила, що в кінцевому підсумку їх концептуальна конструкція може виробити продукт, що значно перевершує сучасний галузевий стандарт, літій-іонні акумулятори.