Indhold
- Energi og arbejde
- Eksempler på menneskelig kraft
- Typer af energi
- Mekanisk energilagring
- Fremtiden for energilagring
Diskussioner om fordele og ulemper ved menneskelig kraft og energi drejer sig ofte hovedsageligt om bekymringer om forurening, arbejdstageres sikkerhed, energieffektivitet, omfanget af den verdensomspændende forsyning. Størstedelen af kraften, der kræves for at opretholde tempoet i det moderne globale liv, stammer fra kilder, der giver uønskede affaldsprodukter eller på anden måde skaber uønskede situationer.
Mere end noget andet er de langtids- og kortvarige miljøpåvirkninger kommet til at dreje sig om menneskeskabte (menneskeskabte) klimaændringerbortset fra forurening i traditionel forstand (f.eks. synlig røg fra kuldrevne elektricitetsanlæg eller spildevand fra forskellige industrielle aktiviteter).
Dette skyldes, at forbrænding af fossile brændstoffer resulterer i tilføjelse af CO2 (kuldioxid) og andre "drivhusgasser" i jordens atmosfære, hvilket resulterer i tilføjet indfangning af varme nær planetens overflade.
Energi og arbejde
Fordele og ulemper ved menneskelig magt koncentrerer sig om andre faktorer end forurening. Mængden af nyttigt arbejde, der kan udføres ved hjælp af en given proces i forhold til energiindgang, kaldet den mekaniske effektivitet (energiudbytte divideret med energiinput, udtrykt i procent), betyder også noget.
Mangler af menneskelig magt er ofte blot, at mennesker alene kan arbejde meget mindre effektivt og i en meget kortere periode end maskinforbedret arbejde kan udføres.
Energi i fysik har enheder af afstand multipliceret kraft (produktet af masse og hastighed for ændring i hastighed eller acceleration). Denne enhed er Newton-meteren, der normalt bruges til arbejde, og også kaldet joule.
Denne enhed er produceret ved hjælp af andre kombinationer af enheder; for eksempel opnås lineær kinetisk energi (KE) fra formlen (1/2) mv2,, mens potentiel energi er i form mgh, hvor m = masse, g = accelerationen på grund af tyngdekraften (9,8 m / s2 på Jorden) og h = højde over jorden eller et andet nul-referencepunkt).
Eksempler på menneskelig kraft
Strøm i fysik er simpelthen energi pr. enhedstid eller arbejdshastigheden i et system, hvor energi bruges til mekanisk brug. Enkle eksempler på menneskelig kraft inkluderer at løbe op ad en bakke eller løfte vægte; jo mere energi pr. enhedstid, jo mere strøm er det til stede.
Hvis du klatrer op på en given trappeopgang på 10 sekunder, ændres din potentielle energi med det samme beløb, som hvis du klatrer op ad trappen inden for 5 sekunder eller 15 sekunder. Men din magt er afhængig af, hvor lidt tid det tager dig at nå toppen, og i hvert tilfælde har du udført den samme mængde fysisk arbejde.
Typer af energi
Kinetic og potentiel energi udgøre en genstande mekanisk energi. Objekter har også, hvad der kaldes intern energi, som hovedsageligt vedrører den hurtige vibrationsbevægelse af små, små bestanddele af partikler på molekylært niveau.
Energi kommer er en række andre former også: kemisk energi (opbevaret i bindinger af molekyler), elektrisk energi (som følge af adskillelse af ladninger og et elektrisk felt) og varme, hvilket er vanskeligt i de fleste systemer at bruge til arbejde og i stedet for det meste "spredes."
At udlede energi fra energi betyder forbrænding af brændstof (olie, naturgas, kul; nogle biobrændstoffer), ved hjælp af den kinetiske energi fra strømmende vand eller vind (hydro- eller vindkraft) eller "opsplitning" atomer (atomkraft).
Mekanisk energilagring
Mens Jorden har masser af tilgængeligt brændstof til at producere energi (for det meste elektricitet), er lagring af energi en betydelig udfordring. Batterier i øjeblikket kan ikke give en lille brøkdel af den krævede kraft til at holde verdensomspændende produktion, kommunikationsnetværk og global transport igang i meget lang tid.
I nogle områder med gunstig geografi er det muligt at holde et vandmagasin højere end et kraftværk og bruge den tyngdepotentiale energi i dette reservoir til at generere vandkraft på kort sigt ved at lade det strømme fra højere til lavere områder og tænd for turbinerne fra elproducenter i processen. Som du måske forestiller dig, vil denne stopgap-foranstaltning ikke fungere meget længe i et stærkt befolket område.
Fremtiden for energilagring
En kritik, der er rettet mod vedvarende energikilder, især sol- og vindkraft, er deres upålidelighed på grund af deres komme-og-gå natur; rolige dage eller perioder forekommer, ligesom skyede dage gør.
Takket være det internationale imperativ om at fortsætte med at producere energi, mens de forsøger at reducere miljøskader, begyndte en gruppe forskere ved Massachusetts Institute of Technology i nærheden af Boston, Massachusetts, arbejde 2018 med det formål at opbevare effektive mængder solkraft.
Gruppen foreslog at anvende tanke med smeltet silicium til at opbevare denne form for energi og frigive den på efterspørgsel og forudsagde, at deres konceptuelle design i sidste ende kunne frembringe et produkt, der var meget bedre end dagens industristandard, lithium-ion-batterier.