Technológia - 1
Vyhľadávanie
Počasie v Bavorsku
| -1 ° | -5 ° | -1 ° | -3 ° | 0 ° |
| -2 ° | -5 ° | -2 ° | -4 ° | 0 ° |
Snehové zrážky najviac na 0 až 3 stupňoch
doprava
obsah
Nasledujúce vety hrajú v systémoch prenosu energie ústrednú úlohu: zákon zachovania energie a prvý zákon termodynamiky. O čom to celé je?
Stav: 18. decembra 2019 | archív
Jednou z najznámejších viet fyziky je zákon zachovania energie:
Zákon zachovania energie:
Energia sa nedá generovať ani zničiť.
Ak padne skákacia lopta, rýchlosť lopty sa zvyšuje s klesajúcou výškou. Jeho počiatočná pozičná energia klesá, jeho kinetická energia rastie. Z dôvodu úspory energie vždy platí: Súčet pozičnej energie plus kinetická energia sa konštantne rovná pozičnej energii na začiatku. Krátko pred dopadom na zem rýchlosť predpokladá svoju maximálnu hodnotu. Potom je celá energia dostupná ako kinetická energia. O malú jednotku času neskôr je však rýchlosť na chvíľu nulová. Takže teraz neexistuje ani poloha, ani kinetická energia. Energia sa potom uloží do deformovanej gumy. Ide o deformačnú energiu.
V skutočnosti skákacia lopta po náraze už nedosahuje pôvodnú výšku.
Model pre procesy deformácie v elastickej nafukovacej guli
Napriek tomu platí princíp úspory energie - energia nikdy nezmizne. V modeli pre elastickú skákaciu loptu predstavujú elastické pružiny a guľky molekuly gumy. Keď lopta dopadne na zem, existuje kinetická a deformačná energia. Nespočetné množstvo molekúl vytvára chaotický pohyb vo všetkých možných smeroch.
Neusmernená vnútorná energia skákacej gule zodpovedá zvýšeniu tepelnej energie.
Dočasne uskladnená energia preto už nemôže byť úplne premenená na pohyb nahor. Zvyšná „vnútorná energia“ molekúl je teplo! Teplota gumovej gule sa zvýšila. Prvý zákon termodynamiky hovorí:
Prvý zákon termodynamiky:
Celkové množstvo energie sa zachováva pri všetkých premenách.
Jedna z najväčších vodných elektrární na svete: Itaipu na rieke Rio Paraña v Južnej Amerike
Teraz nasleduje vpád cez rôzne druhy energie a ich vlastnosti: Veľká vodná elektráreň Itaipu v Brazílii využíva obrovské množstvo vody z rieky Parana. Jeho výkon je 13 miliárd wattov, čo je 13 gigawattov (= 13 · 10 9 W). Počas jedného dňa sa nepredstaviteľná potenciálna energia 1 milión GJ (= 1,10 15 J) premení na elektrickú energiu.
Typická autobatéria uchováva okolo 2 MJ
Batéria pre auto uchováva energiu okolo 2 miliónov joulov, čo sú 2 megajouly (= 2,10 6 J). Batéria vydrží okolo 5 hodín pri výkone 100 W, potom je potrebné ju znovu nabiť.
Zásobník teplej vody v rodinnom dome
Tretím príkladom je energia z tepla. Vnútorná energia asi 50 miliónov joulov (= 50,106 J) je uložená v 300 litrovom zásobníku na horúcu vodu, čo zodpovedá 25 autobatériám. Ak sa toto množstvo energie spotrebuje do jedného dňa, zodpovedá to priemernému tepelnému výkonu 600 wattov. V technickej praxi sa premena energie často vyznačuje pomocou účinnosti:
Vzorec účinnosti
Účinnosť η je E. prínos zdieľaný E. do
V porovnaní s klasickou žiarovkou s výkonom 60 W a energeticky úspornou žiarovkou s rovnakou svietivosťou potrebuje táto žiarovka len asi 12 W pre rovnakú svetelnú energiu, t. J. Pätinu dodávky energie žiarovky; účinnosť úspornej žiarovky je preto asi päťkrát vyššia.