Динамика мирового энергопотребления

2. Тепловые воздействия на окружающую среду антропогенной деятельности.

В современном мире от энергии зависит буквально все. Энергия обеспечивает движение автомобилей, поездов, полеты самолетов, улетают в космос ракеты. Без энергии невозможно пригото­вить пищу, обогреть жилище, слушать радио, смотреть те­левизор, работать на компьютере и т.п.

Энергия (от греческого energeia - действие, деятель­ность) - общая количественная мера движения и взаимо­действия всех видов материи. Энергия не возникает из ничего и не исчезает, она может только переходить из одной формы в другую. Понятие энергии связывает вое­дино все явления природы. Проявляется как действие, движение, изменение. По-другому энергию можно пред­ставить как способность тела или системы тел совершить определенное количество работы.

Отсюда понятие энергия в буквальном смысле исключает понятие «сбережения» энергии, т.е. обеспечение состояния «покоя».

В настоящее время от буквального смыслового понятия иногда, особенно в экономике, до понятия принятого к оценке какого-либо явления или категории в производственных отношениях, смысловую дистанцию никто не определяет. Её принимают как норму, объединяющую сходные явления и категории. А если рассматривать все-таки смысл экономии затрат энергии, то не лучше ли обратиться к количеству работы под воздействием природных источников энергии, к эффективности расходования этих источников, к эффективности энергетических затрат на выполнение этих работ, эффективности расходования на обеспечение комфорта в быту и на производстве и пр., т.е. к её технико-экономическим основам. И не включить ли в бесконечный ряд категорий добычи, преобразований, производства и потребления количественных показателей энергии, эффективность законы и мероприятия по организации производственных отношений и быта, не нарушив при этом экологическую составляющую.

Виды энергии

Cуществует очень много видов энергии, т.е. проявления способности взаимодействия тел (точнее, материи): механическая, кинетическая, потенци­альная, электромагнитная, ядерная, световая, тепловая и т. д. Однако каждый помнит из курса физики, что Закон сохранения основных форм энергии - механической, тепловой, химической, электромагнитной, гравитационной, ядерной — и превращения их из одной формы в другую является одним из основных законов Мироздания.

Механическая энергия характеризует движение и вза­имодействие тел, является функцией скоростей и взаим­ного расположения тел.

Кинетическая энергия (энергия, проявляющаяся в дви­жении) определяется массами и скоростями рассматри­ваемых тел или частиц.

Потенциальная энергия (энергия положения, покоя) зависит от взаимного расположения (конфигурации) вза­имодействующих друг с другом тел или частиц. Потен­циальной энергией обладает любое тело на Земле.

Электромагнитная энергия определяется интенсивно­стью взаимодействия электрически заряженных частиц. Благодаря этому виду энергии мы имеем возможность передавать информацию на большие расстояния.

Ядерная (атомная) энергия - внутренняя энергия атомного ядра, выделяющаяся в процессе преобразования атомных ядер одних химических элементов в ядра ато­мов других химических элементов.

Световая энергия - это воспринимаемая человеческим гла­зом часть спектра электромагнитного излучения, делаю­щая окружающий мир видимым.

Тепловая энергия - это количество теплоты, которое выделяется (поглощается) в результате химической ре­акции. Определяется температурой вещества, завися­щей от скорости движения его частиц, и измеряется в джоулях(Дж). Для измерения количества теплоты ис­пользуют калории(кал), где 1 кал = 4,18 Дж.

Электрическая энергия является наиболее удобным видом энергии и по праву может считаться основой со­временной цивилизации. Подавляющее большинство тех­нических средств механизации и автоматизации произ­водственных процессов (оборудование, приборы ЭВМ), за­мена человеческого труда машинным в быту несут в себе элек­трическую основу.

В быту электроэнергия (используемая энергия = мощ­ность×время) измеряется в киловатт·часах (кВт·ч), где 1 кВт·ч = 3,6 МДж/ч.

1 кВт·ч - это примерно то количество энергии, которое необходимо, чтобы разогнать 10-тонный грузовик с места до скорости 100 км/ч. Столько же энергии бесполезно расходует за сутки оставленная включенной в пустой комнате 40-ваттная лампа накаливания.

Коэффициент полезного действия (КПД)

О полезном использовании электрических машин можно судить по величине их коэффициента полезного действия.

Коэффициентом полезного действия называют отношение полезной мощности к мощности затрачивае­мой. Коэффициент полезного действия двигателя опреде­ляется отношением полезной механической мощности, получаемой на валу его, к затраченной электрической мощности. Коэффициент полезного действия выражается в про­центах(%) от общей затраченной энергии на преобразование.

Более широкое понятие полезности любой работы заключается в её исполнении без нарушений равновесия природных процессов и ресурсов.

Эксергия – максимально полезная работа, исходящая из движения, однако не нарушающая (поддерживающая) состояние равновесия окружающей среды.

Потенциалы энергии

Электрическая энергия обладает такими свойства­ми, которые делают ее незаменимой в механизации и автоматизации производства и в повседневной жизни человека:

1. Электрическая энергия универсальна, она может быть использована для самых различных целей. В частности, ее очень просто превратить в тепло. Это делается, например, в электрических источниках света (лампах накаливания), в технологических печах, используемых в металлургии, в различных нагревательных и отопительных устройствах. Превращение электрической в механи­ческую энергию производится с помощью электрических двигателей.

2. При потреблении электрической энергии ее можно бесконечно дробить. Так, мощность электрических машин в зависимости от их назначения различна: от долей ватта, до огромных величин, превышающих миллион киловатт.

3. При производстве электрической энергии можно концентрировать ее мощность, увеличивать напряжение и передавать по проводам как на малые, так и на большие расстояния любые количества электроэнергии с электро­станций, где она вырабатывается, всем ее потребителям.

Трансформирование энергии - это повышение или же понижение напряжения в цепи переменного тока.

Коэффициентом трансформации называют отношение напряжения первичной обмотки трансформатора к напряжению на зажи­мах вторичной обмотки.

Трехфазным током называют многофазную систему, которая состоит из трех однофазных токов одинаковой частоты. Эти токи протекают по трем проводам и сдви­нуты по фазе один по отношению к другому на третью часть периода, то есть на угол в 120°Трансформатор может служить как для повышения напряжения, так и для понижения его. В первом случае он называется повышающим, а во втором—понижающим.

Энергетика – область (отрасль) народного хозяйства, охватыва­ющая энергетические ресурсы, выработку, преобразова­ние, передачу и использование различных видов энер­гии.

Энергетические ресурсы (ЭР) - это материальные объек­ты, в которых сосредоточена энергия, пригодная для прак­тического использования.