Всё, что есть у меня - Ваше
Энергия
Материалы, вещи, животные, люди и все, что имеется в природе и Вселенной, нуждается в энергии для изменения состояния, движения, роста и перемещения. Никакая деятельность невозможна без энергии. Узнай, откуда берется энергия, как ее получают и как используют.
Трудно несколькими словами дать определение энергии. Можно понять, что это такое, рассмотрев ее действие. Приведем пример: наше тело имеет способность накапливать и расходовать энергию, если бы этого не было, мы не смогли бы двигаться, передвигать предметы, учиться, дышать, думать и т. д., поскольку без энергии никакое существо не может меняться и действовать.
Энергия может проявляться в разных формах. Тепло является одной из форм энергии, потому что может производить изменения в предметах: растопить кусок льда, повысить температуру любого материала, растянуть металлы...
Электричество также является формой энергии: производит тепло, холод, свет; движение и т. д. Существуют и другие виды энергии: световая, звуковая, химическая, кинетическая... Все они способны изменить состояние вещей.
Таким образом можно определить энергию как способность производить изменения во всем, что нас окружает.
Человек не может производить энергию, он только может изменить ее. Ни животные, ни машины - никто и ничто не в состоянии создать или уничтожить энергию Вселенной, хотя ее можно изменить или использовать.
Вода, ветер, Солнце обладают огромными запасами энергии, но все эти запасы не были бы использованы, если бы человек не превратил их в полезную энергию.
Так энергию ветра можно трансформировать в электрическую энергию. На велосипедах, снабженных генераторами, движение педалей, то есть кинетическая энергия, преобразуется в электрическую, зажигается лампочка - и нам предоставляется световая энергия. Телевизор преобразует электрическую энергию в световую и звуковую и т.д.
 |
Трудно представить себе человека без огня. Возможно, первые люди были привычны к внешней температуре: они жили в пещерах и приспособили свою жизнь к солнечному свету. Открытие огня внесло огромные изменения в жизнь древних людей. С помощью огня они освещали свои жилища, отпугивали опасных зверей, используя его тепло, они защищались от холода и готовили пищу. Значительно позже благодаря огню они стали обрабатывать металл и делать различные орудия. Кроме того, огонь способствовал налаживанию более тесных отношений между различными группами людей, как, например, на ритуальных праздниках. |
Электричество - это вид энергии, дающий жизнь домашнему очагу, работу фабрикам, магазинам, учреждениям, в том числе и паркам детских аттракционов.
Мы используем электрическую энергию для освещения домов, приготовления пищи, для сохранения свежими продуктов, для работы на компьютерах или для того, чтобы действовали игрушки.
Можно сказать, что после открытия огня начало использования электричества внесло наибольший вклад в прогресс человечества.
Электричество производят на электростанциях. Существуют различные виды электростанций, но самыми распространенными в мире являются тепловые, атомные и гидроэлектростанции.
На тепловых электростанциях электричество получают, сжигая уголь или нефть. При горении топлива вода в огромных котлах нагревается и превращается в пар. Пар воздействует на гигантское колесо, называемое турбиной, и заставляет его вращаться; турбина в свою очередь приводит в действие машину под названием генератор. Когда генератор вращается, вырабатывается электричество.
На гидростанциях вода падает с плотины, построенной на реке, тогда как электростанция расположена ниже по течению. Сила падения воды приводит в движение турбину, а та заставляет вращаться генератор. Таким образом движение падающей воды превращается в электроэнергию.
На атомных станциях используется руда, содержащая уран. После обработки он вырабатывает атомную энергию, согревающую воду в котле. Образующийся пар заставляет вращаться турбину, которая в свою очередь приводит в действие генератор, вырабатывающий электричество.
Солнце является источником всех видов энергии. Конечно, непосредственно от него трудно получить полезную энергию, помимо света и тепла.
Мечтой многих ученых является прямое использование солнечной энергии и превращение ее в электрическую. В течение многих лет они работают над проектом создания солнечной электростанции. Хотя и удалось успешно завершить один из проектов, но этот тип станций очень дорогостоящий и к тому же на них вырабатывается недостаточное количество электричества, поэтому их использование очень ограничено. Эта технология используется на искусственных спутниках и в зонах, куда трудно проложить электрический кабель, а также в виде экспериментов в домах и автомобилях.
Солнечные станции называются фотогальваническими. Эта система состоит из пластин, которые, будучи направлены на Солнце, получают энергию и вырабатывают электрический ток.
Если дотронуться до оголенного электрического провода, когда по нему походит ток, то по телу как будто пропускают разряд, подобный электрическому удару. Если электрические разряды очень сильные, то они могут убить или вызвать серьезные ожоги. Если разряд небольшой, то он ощущается как небольшая судорога.
Необходимо строго выполнять правила обращения с электрическими приборами: нельзя трогать электроприборы, когда у тебя мокрые руки или ноги, поскольку вода увеличивает проводимость тока. Ни в коем случае нельзя сверлить телефонные столбы и уличные фонари, а также приближаться к зоне, где имеется указатель «Опасность» или «Высокое напряжение».
Жизненную энергию, необходимую нам для поддержания жизни, мы получаем в процессе питания. Наше тело накапливает эту энергию, преобразует ее и использует для дыхания, кровообращения и движения.
Когда мы дышим, легкие получают кислород из воздуха, и кровь, постоянно циркулирующая в них, соединяет его со своими красными шариками. Кровь, помимо кислорода, несет растворенные питательные вещества, полученные в результате пищеварения.
И кислород, и питательные вещества поступают во все части тела благодаря кровообращению, вызываемому сердцем, через артерии, сосуды и капилляры. В мышцах кислород используется для расходования или «сжигания» питательных веществ и выработки энергии.
Наше тело имеет систему сохранения энергии, что позволяет нам не есть постоянно.
В процессе пищеварения вырабатывается много глюкозы, которая поступает в кровь. Глюкоза является основным «горючим» тела. Обычно она не используется вся за один раз, поэтому лишнее требуется сохранить.
Печень выполняет функцию сбора излишков глюкозы из крови и ее хранения, преобразуя ее предварительно в вещество, называемое глюкогеном. Эту же задачу выполняют и мышцы.
Когда телу требуется «горючее», печень и мышцы превращают глюкоген обратно в глюкозу. Но хранение глюкогена имеет свой предел. Когда его запасы чрезмерны, питательные вещества превращаются в жир.
А в дальнейшем, если телу требуется «горючее» и нет глюкогена, то накопленный жир превращается в глюкозу.
Наш организм тратит энергию, поступающую с питательными веществами, для выполнения четырех основных задач:
1. Обеспечивает функционирование всех частей тела.
2. Поддерживает температуру тела между 36,5 - 37,0°С в любом климате и при любой внешней температуре.
3. Обеспечивает рост, то есть помогает организму создавать новые ткани. Вполне понятно, что человек растет в детстве и в отрочестве, но организм продолжает изменяться в течение всей жизни.
4. Поддерживает мышечную активность и деятельность. Логично, что люди, более физически нагруженные по роду своей работы или из-за занятий спортом, нуждаются в большем - количестве энергии, чем люди, ведущие сидячий образ жизни.
Большую часть жизненной энергии расходует мозг. Мозг является центром контроля за телом: в нем аккумулируется информация, посылаемая органами чувств, разрабатываются ответы организма на внешние сигналы, отдаются приказы об исполнении, происходит процесс обучения и выполняются многие другие задачи. Весь этот огромный труд требует очень большого количества энергии. Как показали исследования, мозг взрослого человека весом 1,5 кг потребляет пятую часть всей энергии, необходимой организму.
При горении дерева выделяется тепло и вырабатывается свет, то есть мы имеем дело со световой и тепловой энергией.
Дерево получает эту энергию от Солнца. В результате процесса, называемого фотосинтезом, деревья вырабатывают два вещества: глюкозу и целлюлозу, образуемую из глюкозы. Дерево в основном состоит из целлюлозы. Можно сказать, что энергия Солнца сохраняется в дереве в форме целлюлозы и других тканей.
Когда дерево разрушается в результате горения, освобождается энергия, накопленная в целлюлозе.
При горении дерева выделяется тепло и вырабатывается свет, то есть мы имеем дело со световой и тепловой энергией.
Дерево получает эту энергию от Солнца. В результате процесса, называемого фотосинтезом, деревья вырабатывают два вещества: глюкозу и целлюлозу, образуемую из глюкозы. Дерево в основном состоит из целлюлозы. Можно сказать, что энергия Солнца сохраняется в дереве в форме целлюлозы и других тканей.
Когда дерево разрушается в результате горения, освобождается энергия, накопленная в целлюлозе.
Солнце согревает землю, горы, почву, песок. Воздух, соприкасаясь с этими разогретыми материалами, тоже нагревается. Теплый воздух становится легче и поднимается в высокие слои атмосферы, тогда как более холодный воздух этих слоев перемещается, чтобы занять место, откуда поднялся теплый воздух. Это движение воздуха называется ветром.
Циркуляция ветров постоянна на нашей планете, поскольку всегда есть теплые зоны и холодные. Энергию ветра (эолийскую энергию) можно использовать для вращения лопастей ветряной мельницы и выработки электричества. В таком случае энергия Солнца превращается в электрическую движущей или механической энергией, производимой движением лопастей.
Когда вода морей, озер, рек нагревается, она начинает испаряться. Пар поднимается в более высокие слои атмосферы, где охлаждается и образует облака. Когда происходит понижение температуры, вода в облаках превращается в дождь и падает на землю, образуя ручьи и водные потоки. Вода, скользящая по земной поверхности, течет по склонам и неровностям земли и образует в свою очередь лощины, ущелья и расщелины, отрывая и увлекая за собой камни и песок. Попадая на ровную поверхность, вода теряет скорость и силу и оставляет более тяжелые материалы (в этой фазе своего течения реки обычно создают большие повороты, называемые излучинами), но продолжает тащить с собой глину, тину и песок, оставляя их в устье, где иногда образуются дельты.
Солнце подобно огромному костру, горение которого поддерживается при очень высокой температуре газами, в основном водородом и гелием.
Земля получает солнечную энергию в течение 4600 миллионов лет. До XX века ученые не могли объяснить тот факт, что Солнце продолжает гореть, как гигантский костер, и не израсходовало все свое горючее. Наука дала ответ на этот вопрос в начале XX века: Солнце получает свою энергию в результате процесса, называемого ядерным синтезом. Этот процесс в основном состоит в том, что атомы водорода объединяются и образуют атомы гелия. Это соединение выделяет столько энергии, что дает возможность Солнцу посылать ее на Землю и другие планеты в течение многих миллионов лет, и это будет продолжаться еще очень долго.
Земля, одна из самых маленьких планет Солнечной системы, является, несомненно, местом, где имеется самое большое число видов энергии.
Если мы посмотрим вокруг себя в парке, на площади, в поле, в море, в школе, в городе, мы заметим, что все вокруг находится в движении: двигаются люди, животные, самолеты, кометы... Движутся ветер, морская вода, река... Также находится в движении то, чего мы не видим: бактерии, атомы... Все это двигается, поскольку обладает энергией, энергия является двигателем всего.
Энергия, выражающаяся в движении, называется кинетической энергией.
В реактивном двигателе сжигается керосин, являющийся горючим, как и бензин. Газы, образующиеся в процессе горения, вылетают наружу вместе с воздухом через заднюю часть двигателя и на выходе образуют такую силу, которая и толкает самолет вперед. Энергия, необходимая для движения самолета, преобразуется в двигателе из химической энергии керосина.
Автомобиль двигается благодаря энергии, которая образуется в процессе сгорания бензина.
Бензин получают из нефти, и, подобно ей, он обладает солнечной энергией, накопленной в форме химической энергии. Когда бензин сгорает в камере, называемой цилиндром двигателя, происходит взрыв, и выделяемые газы приводят в движение поршень, соединенный посредством сложной системы с коленчатым валом. При движении вала вращаются колеса, и автомобиль перемещается. Вся химическая энергия бензина превращается в тепловую энергию, а она в свою очередь - в кинетическую или двигательную.
Движение, как и любая иная энергия, может трансформироваться в другую энергию. Так, например, на электростанциях движение генератора производит электрическую энергию, и аналогично динамо велосипеда получает электрическую энергию благодаря движению педалей.
Когда мы тащим волоком тяжелую вещь, между полом и нею возникает энергия, называемая трением, преобразующая часть движения в тепло. Так, например, когда точат нож или когда колеса поезда при торможении едут, не вращаясь, по рельсам, образуется тепло. Также можно получить тепло, если тереть два предмета один о другой или ударять друг о друга камни. В таких случаях появляются искры, несущие с собой световую энергию.
Движение таким образом может трансформироваться в электричество, тепло и т. д. Все эти проявления являются видами энергии.
 |
 |
Нефть, уголь и природный газ называются природным топливом, поскольку образовались из остатков растений и морских животных много миллионов лет назад.
Уголь образовался из деревьев и других растений, которые использовали солнечную энергию для своего роста и развития.
Позднее деревья и растения были покрыты глиной и песком, спрессовавшими их. Глина и песок со временем все более уплотнялись, пока не превратились в камни. Под весом камней в растительных организмах начался медленный процесс горения, превративший их в результате в уголь.
Нефть была образована из крошечных растений и морских животных, которые после смерти упали на морское дно. Там они были покрыты слоем глины и песка, превратившихся постепенно в камни, и спустя миллионы лет эти крошечные растения и морские животные превратились в нефть.
Природный газ имеет то же происхождение, что и нефть, и встречается в огромных складках, расщелинах гор, иногда под скалами на морском дне.
Ядерная или атомная энергия является внутренней энергией, имеющейся во всей материи и происходящей от энергии, которую накопила Земля за время своего формирования.
В некоторых веществах этой энергии недостаточно или ее трудно использовать, тогда как из других ее легко получить, как, например, из урана. Уран входит в состав некоторых руд и горных пород. Он образован из очень тяжелых атомов, чье ядро или центральная часть разрывается при получении соответствующего «воздействия». Это разделение называется ядерным расщеплением.
Процесс расщепления освобождает огромнейшие количества энергии и проходит в камере, называемой ядерным реактором.
Энергия, образующаяся в результате расщепления, используется для образования водяного пара, и тот, направленный определенным образом, приводит в движение турбину, которая в свою очередь заставляет вращаться генератор, где вырабатывается ток.
Кинетическая энергия ветра используется для выработки электрической энергии с помощью аппаратов, называемых аэрогенераторами.
Аэрогенераторы состоят в основном из трех элементов: пропеллера, или ротора, ладьи и башни.
Схема действия следующая: ветер приводит в движение лопасти пропеллера, и это движение передается на вал и затем на генератор, производящий электроэнергию. Использование ветряной энергии не наносит вреда окружающей среде, но установка аэрогенераторов требует большой площади, и они в значительной мере портят пейзаж.
Солнце посылает свою энергию к Земле в виде волн, очень похожих на те, что появляются на воде после того, как бросить туда камень. Эта форма передачи энергии с помощью волн называется радиацией или электромагнитным излучением.
Большая часть излучений теряется в пространстве в высоких слоях атмосферы, а на Землю проникают световые и тепловые (инфракрасные).
Инфракрасные лучи согревают нас, а благодаря световым лучам мы видим и различаем цвета.
Свет и тепло, поступающие к нам от Солнца, делают жизнь возможной и приятной, но тепло непостоянно и зависит от времени суток, времени года и географического положения. Так на экваторе Земли тепло в любое время дня, тогда как на полюсах всегда холодно. Для получения тепла в любое время необходимо преобразовать солнечную энергию. Например, для получения теплой воды менее 70°С для обогрева и домашних нужд используется простое приспособление, состоящее из ряда пластин или панелей, покрытых материалом, способным поглощать тепло, и закрытых стеклом. Эти пластины, направленные на Солнце, хорошо нагреваются, и их тепло передается потоку воды, циркулирующему внутри них.
Теплая вода поступает в изолированный резервуар, чтобы при необходимости можно было ею пользоваться. Если же требуется получить более высокую температуру, используют приспособление с зеркалами, концентрирующими солнечную энергию в одной точке, что позволяет поднять температуру до 4000°С. Эту систему применяют в промышленности.
Электричество, вырабатываемое в генераторе электростанции, по толстым кабелям поступает в электросеть. Электрический ток выходит из генератора с напряжением в 10000 вольт и проходит через трансформатор, повышающий напряжение до 75000 вольт. Затем электролинии, проходящие по столбам и вышкам, которые мы видим в окрестностях городов, доставляют электричество на фабрики, в дома, школы, парки и т. д.
Но прежде чем поступить в города, электричество проходит через трансформаторные станции, где снижается напряжение. Последнее снижение, соответствующее использованию, производится непосредственно у места потребления.
В дома электрический ток поступает с напряжением в 300 вольт, а на небольшие фабрики в 10000 или 12000 вольт.
Электричество является самым чистым и удобным в использовании видом энергии, не оставляющей отходов и нерадиоактивной.
Конечно, выработка электроэнергии в определенной мере наносит вред окружающей среде из-за последствий использования сырья в процессе производства, а, кроме того, оборудование и другие технические средства, используемые в электросети, ухудшают пейзаж.
Море является источником энергии, но ее очень трудно извлекать. В некоторых очень древних производствах применяли технику, использовавшую энергию приливов и отливов на ограниченных площадях.
В настоящее время эту энергию используют для выработки электричества, но с недостаточной эффективностью.
Для использования приливов и отливов в устье реки строят дамбу с целью создания искусственного озера. Когда море поднимается, озеро наполняется, а когда опускается, оно осушается. Поток воды в озеро и из него используется для приведения в движение генераторного механизма, производящего электричество.
В большинстве домов имеется центральное отопление, состоящее из котла, нагревающего воду, термостата, регулирующего температуру, и различных радиаторов. Распределение тепла по всем комнатам и помещениям дома происходит следующим образом:
1. Котел нагревает воду в системе до желательной температуры: 70, 80, 90 и даже 100°С.
2
. Теплая вода с помощью насоса поступает в трубы и по ним доходит до радиаторов, установленных в жилых помещениях.3. Тепло от радиаторов способствует нагреванию воздуха в помещении.
4
. Когда котел отключается, вода в радиаторе понемногу остывает.5
. Вода, циркулирующая внутри системы, охлаждается.В конце цепи радиатора она становится холодной и выходит через трубу, находящуюся внизу радиатора, а затем возвращается в котел, где опять нагревается и начинается новый цикл.
Каждый раз, когда мы включаем свет или пользуемся бытовыми электроприборами, мы потребляем энергию.
Со временем человечество нуждается во все большем количестве энергии. Прогресс развивается, и с ним растут энергетические потребности. В более технически развитых странах большое количество энергии тратится впустую. Без необходимости люди пользуются автомобилем, хотя общественный транспорт более экономичен, злоупотребляют при использовании света, обогревателей и кондиционеров... Этого чрезмерного потребления энергии можно избежать, если население, промышленность и государство будут соблюдать меры по экономии энергии.
Можно экономить энергию очень простыми средствами: не включать более одной лампочки» не оставлять включенными несколько электроприборов одновременно (телевизор, компьютер, магнитофон...) и т. д. Еще одной очень простой мерой экономии является заделка щелей в окнах во избежание утечки кондиционированного воздуха или тепла, а также применение менее мощных лампочек.
|
|
|
|
|
|
|
Ездить на общественном транспорте значительно дешевле, к тому же загрязнение окружающей среды в этом случае значительно меньше, чем отличного транспорта. Тогда как на автобусе или поезде могут путешествовать десятки и десятки людей, в автомобиле помещаются только четверо или пятеро. И топлива в расчете на одного человека расходуется значительно меньше в случае пользования общественным транспортом. К тому же существуют транспортные средства, такие, как поезда, метро или трамваи, использующие вместо топлива электричество и поэтому не загрязняющие окружающую среду.
Тепловые электростанции сжигают природное топливо для выработки электроэнергии.
И уголь, и нефть при сгорании выделяют двуокись углерода и водяной пар. А они, в свою очередь, скапливаются в низких слоях атмосферы. Двуокись углерода «захватывает» тепло, исходящее от земли, создавая так называемый парниковый эффект — процесс, вызывающий потепление климата планеты.
Атомные станции не выделяют вредных газов, но оставляют огромное количество радиоактивных отходов, которые трудно уничтожить и хранить.
Гидроэлектростанции, ветряные и солнечные станции не загрязняют окружающую среду, но их огромное оборудование портит пейзаж. В случае аэрогенераторов, использующих ветряную энергию, следует рассмотреть еще одну форму загрязнения - акустическую, поскольку движение пропеллеров производит очень сильный шум.
|
|
|
|
|
