Ce este energia?

1
Kerekes Szabolcs
lovewildowwn_at_yahoo.com
2
Energia

• Cuvântul energie (din limba greaca veche,
  e????e?a (energhia) - activitate, "e?" având
  semnificatia "în" si "?????" având semnificatia
  "lucru") desemneaza o folosire uzuala si una
  stiintifica.
• În sensul uzual de folosire, cuvântul energie
  este un substantiv feminin, având singular si
  plural (o energie, doua energii). Semnificatia
  cuvântului poate fi
• forta, vigoare, putere, tarie, capacitate de a
  actiona sau
• fermitate, decizie, hotarâre în actiunile
  întreprinse.
• În sensul folosit în fizica, sau, mai general, în
  stiinta, tehnica si tehnologie, cuvântul este un
  substantiv feminin defectiv de plural - energie,
  la singular, fara articolul nehotarât o,
  respectiv, pentru plural, se foloseste expresia
  forme de transfer energetic si nu forme de
  energie, cum este adeseori folosit, în mod
  evident incorect.
• La nivelul actual de cunostinte si dezvoltare
  tehnologica, se considera ca universul care ne
  înconjoara exista sub doua forme de substanta
  (materie) si câmp de forte. Materia este
  caracterizata prin doua marimi fundamentale masa
  si energia. Masa este masura inertiei si a
  gravitatiei, iar energia este masura scalara a
  miscarii materiei. Cuvântul energie are o
  raspândire foarte larga, dar, cu toate acestea,
  continutul concret al notiunii nu este la fel de
  raspândit sau riguros analizat, datorita
  îndeosebi unor particularitati mai subtile,
  caracteristice anumitor forme de transfer
  energetic. Cea mai generala definitie, prezinta
  energia ca masura a miscarii materiei. Aceasta
  formulare, desi corecta, prezinta inconvenientul
  unei exprimari mai putin explicite, având în
  vedere diversitatea mare a formelor de miscare a
  materiei.
• Energia este o functie de stare si nimic altceva
  energia este o marime de stare a unui sistem
  fizic. Energia defineste calitatea schimbarilor
  si proceselor care au loc în univers, începând cu
  deplasarea în spatiu si terminând cu gândirea.
  Unitatea si legatura formelor de miscare a
  materiei, capacitatea lor inepuizabila de
  transformare reciproca, a permis masurarea
  diferitelor forme ale materiei printr-o masura
  comuna ENERGIA.
• Energia este unul dintre cele mai importante
  concepte fizice descoperite de om. Întelegerea
  corecta a notiunii de energie constituie a
  conditie necesara pentru analiza sistemelor
  energetice si a proceselor energetice.

3
linear
Energie cinetica
angular
gravitational
elastic
Forme de energie
Energie potentiala
electrical
mass
Energie negativa
4
Forme de energie

• Prin forma de energie se întelege energia unui
  sistem fizic sau energia care se acumuleaza, se
  transmite sau se cedeaza de un sistem fizic altor
  sisteme si care depinde de alte marimi de stare
  (mecanice, termice, electrice, chimice, etc.) sau
  care este numai asociata unor anumite clase de
  sisteme fizice cu proprietati specifice.
• Denumirea formelor de energie este legata fie de
  modul de manifestare a ei (de exemplu energia
  mecanica, energia electrica, energia luminoasa),
  fie de purtatorul de energie (de exemplu energia
  termica), fie de provenienta acesteia (de
  exemplu energia nucleara, energie hidraulica,
  energia eoliana, energia geotermica, energia
  solara).
• Energia potentiala este energia pe care o poseda
  un sistem fizic datorita interactiunilor ce depid
  numai de pozitia relativa a corpurilor componente
  ale acelui sistem.
• Energia cinetica este energia unui sistem fizic
  în care intervin numai marimile ce caracterizeaza
  starea de miscare a corpurilor care alcatuiesc
  sistemul.
• Energia interna este o marime caracteristica a
  starii corpurilor, reprezentata prin suma
  energiilor cinetice si potentiale ale tuturor
  particulelor care constituie un sistem fizic
  dinamic. Introducerea notiunii de energie interna
  este necesara pentru alcatuirea bilantului
  energetic al unui proces fizic, pe baza
  Principiului I al Termodinamicii.
• Energia mecanica este energia raportata la o
  stare de referinta care difera de starea
  considerata exclusiv prin valorile marimilor de
  stare geometrice si mecanice (mase inerente,
  pozitia lor, viteza, etc).
• Energia termica (sau caldura) este energia
  continuta de un sistem fizic si care poate fi
  transmisa altui sistem fizic pe baza diferentei
  dintre temperatura sistemului care cedeaza
  energie si temperatura sistemului care primeste
  energie. Exemple energia aburului, energia apei
  calde sau fierbinti, energia gazelor calde, etc.
• Energia chimica este energia care se degaja sau
  se absoarbe în reactiile chimice sub alte forme
  de energie. Este determinata de componenta si de
  structura chimica a substantelor. Se exprima ca
  diferenta dintre energia produselor initiale
  intrate în reactia chimica si energia produselor
  de reactie.
• Energia nucleara este energia caracteristica
  proceselor din interiorul nucleelor atomice.

5
Hidrocentrala

• 1. O hidrocentrala este o centrala electrica
  folosita pentrut a transforma energia mecanica
  produsa de apa în energie electrica.
• Printr-un baraj de acumulare a apei pe cursul
  unui rau unde poate fi prezenta si o cascada se
  realizeaza acumularea unei energii potentiale,
  trasformata în energie cinetica prin rotirea
  turbinei hidrocentralei. 2. Aceasta
  miscare de rotatie va fi transmisa mai departe
  printr-un angrenaj de roti dintate generatorului
  de curent electric, care prin rotirea rotorului
  generatorului într-un câmp magnetic, va
  transforma energia mecanica în energie electrica.
• 3. Folosirea caderii de apa acest parametru este
  determinat de diferenta de nivel dintre oglinda
  apei din lacul de acumulare (în spatele
  barajului) si oglinda apei de jos dupa ce apa a
  trecut prin turbina. Dupa acest criteriu sunt
  hidrocentrale
• - cu o cadere mica de apa - lt 15 m, debit mare,
  cu turbine Kaplan
• - cu o cadere mijlocie - 1550 m, cu debit
  mijlociu, cu turbine Kaplan sau Francis.
• - cu o cadere mare 502.000 m, cu un debit mic de
  apa, turbinele utilizate sunt turbinele Francis,
  Pelton
• Hidrocentralele mai pot fi clasificate dupa
  capacitate, sau dupa felul constructiei, ca de
  exemplu hidrocentrale
• asezate pe firul râului (centrale fluviale),
  producând curent dupa debit
• cu un lac de acumulare.
• CHEAP - centrale hidroelectrice cu acumulare prin
  pompare
• cu caverne, pentru acumularea apei

6
Energie eoliana
Energia eoliana este o sursa de energie
regenerabila generata din puterea vântului. La
sfârsitul anului 2006, capacitatea mondiala a
generatoarelor eoliene era de 73904 MW, acestea
producând ceva mai mult de 1 din necesarul
mondial de energie electrica. Desi înca o sursa
relativ minora de energie electrica pentru
majoritatea tarilor, productia energiei eoliene a
crescut practic de cinci ori între 1999 si 2006,
ajungându-se ca, în unele tari, ponderea energiei
eoliene în consumul total de energie sa fie
semnificativ Danemarca (23), Spania (8),
Germania (6). Turbine de vântVânturile se
formeaza deorece soarele nu încalzeste Pamântul
uniform, fapt care creeaza miscari de aer.
Energia cinetica din vânt poate fi folosita
pentru a roti niste turbine, care sunt capabile
de a genera electricitate. Unele turbine pot
produce 5 MW, desi aceasta necesita o viteza a
vântului de aproximativ 5,5 m/s, sau 20 de
kilometri pe ora. Putine zone pe pamânt au aceste
viteze ale vântului, dar vânturi mai puternice se
pot gasi la altitudini mai mari si în zone
oceanice. Energia eoliana este folosita extensiv
în ziua de astazi, si turbine noi de vânt se
construiesc în toata lumea, energia eoliana fiind
sursa de energie cu cea mai rapida crestere în
ultimii ani. Majoritatea turbinelor produc
energie peste 25 din timp, acest procent
crescând iarna, când vânturile sunt mai
puternice. Se crede ca potentialul tehnic
mondial al energiei eoliene poate sa asigure de
cinci ori mai multa energie decât este consumata
acum. Acest nivel de exploatare ar necesita 12,7
din suprafata Pamântul (excluzând oceanele) sa
fie acoperite de parcuri de turbine, presupunând
ca terenul ar fi acoperit cu 6 turbine mari de
vânt pe kilometru patrat. Aceste cifre nu iau în
considerare îmbunatatirea randamentului
turbinelor si a solutiilor tehnice utilizate.
7
Energie nucleara
Istoria consumului de energie Unica sursa de
energie care a alimentat civilizatia noastra pana
in acest secol a fost energia solara ,
inmagazinata sub forma de energie chimica , prin
procesul de fotosinteza , in surse regenerative
(lemnul, apele , vintul) sau in combustibili
fosili (carbune , petrol , gaze) a caror
constanta de formare este de ordinul milioanelor
de ani. Am putea spune , farasa gresim prea mult
, ca , sub aspect energetic am fost sclavii
Soarelui si nu este de mirare ca popoarele din
antichitate au facut din Soare unul dintre
principalii zei ai religiilor primitive. Una
dintre problemele principale, de a carei
solutionare depinde dezvoltarea civilizatiei
noastre , problema care a revenit pe I plan al
preocuparilor din ultimii ani , este asigurarea
cu energia necesara dezvoltarii activitatilor de
baza care conditioneaza evolutia progresiva a
nivelului de trai al populatiei globului
terestru. Cntitatea de energie consumata de
omenire a crescut , din epoca primitiva pana acum
, de 2,5 milioane de ori .Este evident ca o
astfel de crestere , nu poate fi nu poate sa nu
conduca la o problema a energiei necesare pentru
dezvoltarea viitoare a omeniri. Energia
nucleara Fuziunea sta la baza obtinerii energiei
nucleare. Acest proces consta in absorbirea unui
neutron de catre un nucleu atomic de dimensiuni
mari cum este cel de uraniu, care va deveni
astfel instabil. El se va sparge in mai multe
fragmente, cu degajare mare de energie termica,
ceea ce accelareza puternic fragmentele
rezultate, care ating viteze foarte mari.
Datorita vitezei lor mari, aceste fragmente, in
urma fisiunii pot patrunde, la randul lor in alti
atomi, unde provoaca alte fisiuni. Inceputul
erei atomice Dupa cum am spus pana nu demult am
fost sclavii soarelui ,dar I pas catre
dezrobirea fost facut de fizicianul Becqerel pe
26 feb. 1898 cand acesta a lasat cateva placi
fotografice ferite de lumina , in apropierea unui
minereu de uraniu . developandu-le le descopera
innegrite, ca si cand ar fi fost expuse la lumina
De aici, el a tras concluzia ca minereul de
uraniu emite radiatii necunoscute. De aceea
fizicienii francezi Marie Curie si Pierre Curie
si-au dedicat multi ani cercetarii radiatiilor
radioactive . Impreuna, acesti 3 cercetatori au
primit premiul Nobel pentru fizica in 1903.
Identificarea si cercetarea acestor radiatii
incepe sa-i pasioneze pe cercetatori . Asa ca la
inceputul secolului nostru Ruthefort si elevii
lui , Chadwick, Cockfroft si Walton au investigat
proprietatile nucleelor cu ajutorul unor
particule accelerate artificial la energii
cinetice mai mari decat cele ale radiatiilor,
emise de substante radioactive.
8
Termocentrala
O centrala termoelectrica, sau termocentrala este
o centrala electrica care produce curent electric
pe baza conversiei energiei termice obtinuta prin
arderea combustibillilor.1 Curentul electric
este produs de generatoare electrice antrenate de
turbine cu abur, turbine cu gaze, sau, mai rar,
cu motoare cu ardere interna.2 Drept
combustibili se folosesc combustibilii solizi
(carbune, deseuri sau biomasa), lichizi (pacura)
sau gazosi (gaz natural). Uneori sunt
considerate termocentrale si cele care transforma
energia termica provenita din alte surse, cum ar
fi energia nucleara, solara sau geotermala, însa
constructia acestora difera întrucâtva de cea a
centralelor care se bazeaza pe ardere. Dupa
destinatie, termocentralele se clasifica
în Centrale termoelectrice (CTE), care produc în
special curent electric, caldura fiind un produs
secundar. Aceste centrale se caracterizeaza prin
faptul ca sunt echipate în special cu turbine cu
abur cu condensatie sau cu turbine cu gaze. Mai
nou, aceste centrale se construiesc având la baza
un ciclu combinat abur-gaz. Centrale electrice de
termoficare (CET), care produc în cogenerare atât
curent electric, cât si caldura, care iarna
predomina. Aceste centrale se caracterizeaza prin
faptul ca sunt echipate în special cu turbine cu
abur cu contrapresiune.
De obicei termocentralele functioneaza pe baza
unui ciclu Clausius-Rankine. Sursa termica,
cazanul, încalzeste si vaporizeaza apa. Aburul
produs se destinde într-o turbina cu abur
producând lucru mecanic. Apoi, aburul este
condensat într-un condensator. Apa condensata
este pompata din nou în cazan si ciclul se
reia. Turbina antreneaza un generator de curent
alternativ (alternator), care transforma lucrul
mecanic în energie electrica, de obicei la
tensiunea de 6000 V si frecventa de 50 Hz în
Europa, respectiv 60 Hz în America de Nord si
mare parte din America de Sud.
9
Energie solara

• Energia solara se refera la o sursa de energie
  reînnoibila care este direct produsa prin lumina
  si radiatia solara. Aceasta poate fi folosita sa
• - genereze electricitate prin celule solare
  (fotovoltaice)
• - genereze electricitate prin centrale electrice
  termale
• - genereze electricitate prin turnuri solare
• - încalzeasca blocuri, direct
• - încalzeasca blocuri, prin pompe de caldura
• încalzeasca blocuri, prin cuptoare solare
• Dezavantaje
• Nu exista niciun dezavantaj, deoarece
  instalatiile solare aduc beneficii din toate
  punctele de vedere.
• - Instalatiile solare sunt de 2 tipuri termice
  si fotovoltaice.
• - Instalatiile termice ajuta la economisirea
  gazului metan, în proportie de circa 75 pe an.
• - Instalatiile fotovoltaice produc energie
  electrica gratis (cu lumina soarelui).
• Panourile solare fotovoltaice produc energie
  electrica 4h/zi (calculul se face pe minim orele
  de lumina iarna). Ziua, timp de 4 ore, ( iarna
  1,5 ore) aceste panouri solare produc energie
  electrica si în acelasi timp înmagazineaza
  energie în baterii, pentru a fi folosita
  dealungul noptii, la casele izolate, fara
  legatura la reteaua electrica nationala.

10

• Impactul retelelor electrice asupra mediului
•  
• Impactul retelelor electrice asupra mediul
  ambiant poate fi privit din cel putin doua puncte
  de vedere, si anume 1
• ? influenta retelelor electrice asupra mediului
  ambiant
• ? influenta mediului ambiant asupra retelelor
  electrice.
• Principalele tipuri de poluari pe care retelele
  electrice le genereaza asupra mediului
  înconjurator sunt
• ? vizuala deteriorarea peisajului
• ? sonora zgomote produse de functionarea sau
  vibratii ale elementelor (conductoarelor)
  retelelor electrice si în special, a
  transformatoarelor
• zgomote produse de descarcarea corona
  pe liniile de înalta si foarte înalta tensiune
• ? electromagnetica efecte sonore si luminoase
  ale descarcarii corona, perturbatii radio si ale
  emisiunilor de televiziune, înfluente ale
  câmpului electric si magnetic asupra organismelor
  vii
• ? psihica si pericole (riscuri) de accidente
• teama provocata de apropierea de retelele
  electrice si de efectele vizuale si sonore ale
  acestora
• accidente, cazuri mortale.
• ? ecologica
• ocuparea terenurilor
• defrisarea padurilor
• protectia naturii si a peisajului
• influenta asupra instalatiilor si constructiilor,
  etc.
• Utilizarea tensiunilor din ce în ce mai înalte în
  retelele electrice este determinata de ratiuni
  tehnico-economice, pentru transportul de puteri
  electrice pe distante din ce în ce mai mari.