Енергія

もっと見る

Механічні й теплові властивості твердих тіл

Анна Ващукにより

МЕХАНІКА

Ігор Набокаにより

Альтернативні джерела енергії

Сергей Черняковにより

МЕХАНІКА

Ігор Набокаにより

Енергія

Енергія — це фізична величина, що показує, яку роботу може виконати тіло. Енергія позначається літерою Е. У Системі Інтернаціональній енергія вимірюється в джоулях (Дж).

Виробництво електроенергії

Атомна енергетика відіграє важливу роль у сучасному енерговиробництві – частка виробітку електроенергії на АЕС в світі перебуває на рівні 16%.

У таких країнах як Франція, Бельгія, Швеція, Японія, Південна Корея, Фінляндія, що не мають у своєму розпорядженні достатніх власних запасів органічного палива, АЕС стали основним джерелом електричної енергії, забезпечили їм енергетичну стабільність та успішний економічний розвиток.

Найбільше відновлювальне джерело електроенергії

Таблиця порівняння

Електричні явища

Електрика — явище природи, пов'язане з існуванням, рухом і взаємодією електричних зарядів.

Електричні явища лежать в основі сучасних засобів виробництва, транспортування й розподілу енергії, а тому є основою численних застосувань в сучасній технології.

Лампочка

Блискавки

Електричний вугор

Закон збереження енергії

Фундаментальний закон природи : енергія ніколи не виникає з нічого й не зникає в нікуди, вона лише переходить з одного виду в іншій.

Закон збереження механічної енергії

Консервативні сили називаються так тому, що зберігають механічну енергію замкнутої системи тіл. Механічна енергія  тіла дорівнює сумі його кінетичної і потенціальної енергій: 

Механічна енергія системи тіл дорівнює сумі їх кінетичних енергій і потенціальної енергії їх взаємодії один з одним.

Припустимо, що тіло здійснює рух під дією сили тяжіння і/або сили пружності пружини. Будемо вважати, що тертя немає. Нехай в початковому положенні кінетична і потенційна енергії тіла рівні  і , в кінцевому положенні –  і . Роботу зовнішніх сил при переміщенні тіла з початкового положення в кінцеве позначимо .

По теоремі про кінетичну енергію:

Але робота консервативних сил дорівнює різниці потенціальних енергій: 

Звідси отримуємо:

або  

Ліва і права частини даного рівняння являють собою механічну енергію тіла в початковому і кінцевому положенні: 

Отже, при русі тіла в полі сили тяжіння або на пружині механічна енергія тіла залишається незмінною при відсутності тертя.

Жозеф Луї Гей-Люссака

Експеремент

Електростанція

Електрична станція - сукупність установок, обладнання і апаратури, що використовуються безпосередньо для виробництва електричної енергії, а також необхідні для цього споруди та будівлі, розташовані на певній території.

Порівняння ГЕС, ТЕС, АЕС

Види електростанцій

Залежно від джерела енергії розрізняють:

1. ТЕС.
2. ГЕС.
3. АЕС.
4. Сонячні електростанції.
5. Вітрові електростанції.
6. Геотермальні електростанції.

Теплові електростанції (ТЕС) поділяються на: конденсаційні та теплоелектроцентралі (ТЕЦ). На перших відпрацьована водяна пара конденсується і вода надходить у котел. Такі станції виробляють тільки електроенергію якою забезпечують великий район країни. Тому їх інколи називають ДРЕС (державна районна електростанція). ТЕЦ виробляють одночасно електричну і теплову енергію (гарячу воду або пару), яку спрямовують трубами для обігрівання житлових будинків, підприємств. Радіус дії ТЕЦ становить до 35 км.

ДРЕС, як правило, мають значну потужність і розміщуються у районах видобутку палива, поблизу річок, що дають воду для охолодження. Це економічно вигідно, оскільки перевозити паливо у декілька разів дорожче, ніж передавати електроенергію.

Проблеми теплових електростанцій пов'язані з тим, що вони є великими забруднювачами атмосфери. При спалюванні низькосортного вугілля з домішками сірки, утворюється сірчистий газ, який, сполучаючись з водяною парою в повітрі, спричиняє кислотні дощі. Вугілля, до того ж, не повністю згоряє, що зумовлено використанням застарілих технологій спалювання палива. Економічно невигідним і таким, що негативно позначається на довкіллі, є спалювання мазуту. Тому важливим для ТЕС є їхнє модернізація, налагодження очистки викидів у атмосферу, а також використання у господарстві золи і шлаку, які нагромаджуються на цих ТЕС.

Позитивною стороною АЕС є невеликі обсяги палива, які вона споживає (декілька вагонів за рік), а також те, що Україна багата на ядерне паливо (уранові руди). 

Геотермальна енергетика

Перші електричні прилади

Перший електричний прилад був винайдений Томасом Едісоном у 1879 — це була лампа розжарювання.

Диск Фарадея

Лейденська банка

Лампочка Едісона

Історія відкриття

Томас Юнг - англійський фізик, медик, у 1808 р. вперше застосував термін «енергія» у сучасному фізичному розумінні. До того вживався термін «життєва сила». Майкл Фарадей - англійський фізик, основоположник вчення про електромагнітне поле.

Основоположниками науки

Основоположниками науки про електрику є:

1. Французький фізик Андре Марі Ампер, 1775-1836, який працював з електромагнетизму. Одиниця струму в системі СІ - ампер, названа на його честь.
2. Французький фізик Чарльз Августин з Кулона, 1736-1806, який був піонером у дослідженнях тертя та в'язкості, розподілу заряду на поверхнях та законів електричної та магнітної сили. Його ім'ям названо одиницю заряду в системі СІ — кулон і закон Кулона. 
3. Італійський фізик Алессандро Вольта, 1745-1827, який винайшов джерело постійного струму, нагороджений Нобелівською премією з фізики 1921 року, в системі СІ одиниця напруги — вольт, названа на його честь.
4. Георг Симон Ом, 1789-1854, німецький фізик, першовідкривач, що вплинув на розвиток теорії електрики, зокрема закону Ома. У системі СІ одиниця опору - ом, названа на його честь. 
5. Густав Роберт Кірхгоф, 1824-1887, німецький фізик, який зробив внесок у фундаментальне розуміння електричних кіл, відомий своїми двома законами з теорії ланцюгів.
6. Генріх Герц, 1857-1894, німецький фізик, який демонструє існування електромагнітних хвиль. У системі СІ одиниця частоти - Герц названа на його честь. 
7. Джеймс Клерк Максвелл, 1831-1879, шотландський математик і фізик, сформулював систему рівнянь про основні закони електрики та магнетизму, названу рівняннями Максвелла.
8. Майкл Фарадей, 1791-1867, англійський хімік та фізик, основоположник закону індукції. Один із найкращих експериментаторів в історії науки, його зазвичай вважають батьком електротехніки. Одиниця ємності у системі СІ — стала Фарадея, названа на його честь. 
9. Томас Едісон, 1847-1931, американський винахідник, що має понад 1000 патентів, найбільш відомий розробкою лампи розжарювання.

Ісаак Ньютон

Встановив закон опору й основний закон внутрішнього тертя в рідинах і газах, дав формулу для швидкості поширення хвиль.

Ньютон створив фізичну картину світу, що тривалий час панувала в науці (ньютонівська теорія простору і часу). Простір і час він вважав абсолютним, постулюючи це у своїх «Началах». З таким розумінням простору і часу тісно пов’язана його ідея дальнодії — миттєвої передачі дії від одного тіла до іншого на відстань через порожній простір без допомоги матерії. Ньютонівська теорія дальнодії та його схема світу панували до початку 20 ст. Вперше її обмеженість виявили Майкл Фарадей і Джеймс Клерк Максвелл, показавши незастосовність її до електромагнітних явищ, а теорія відносності, що виникла на початку 20 ст., остаточно довела обмеженість класичної фізики Ньютона — фізики малих швидкостей і макроскопічних масштабів. Але спеціальна теорія відносності не відкинула зовсім закономірностей, установлених класичною механікою Ньютона, а лише уточнила і доповнила її для випадку руху зі швидкостями, порівнянними зі швидкістю світла у вакуумі. “Нині місце ньютонівської схеми дальнодіючих сил, — писав Альберт Ейнштейн, — зайняла теорія поля, випробували зміни і його закони, але усе, що було створено після Ньютона є подальшим органічним розвитком його ідей і методів".