1 / 65

OBLIKE ENERGIJE

OBLIKE ENERGIJE. NAMEN POGLAVJA Spoznati različne vrste energij in njihovo medsebojno povezanost. OBLIKE ENERGIJE. ENERGIJA (suhoparna definicija) Zmožnost opraviti delo. (najbrž ta definicija ne pove veliko) Delo je produkt sile in poti. Moč je opravljeno delo na enoto časa.

jabir
Download Presentation

OBLIKE ENERGIJE

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. OBLIKE ENERGIJE NAMEN POGLAVJA Spoznati različne vrste energij in njihovo medsebojno povezanost. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  2. OBLIKE ENERGIJE ENERGIJA (suhoparna definicija) Zmožnost opraviti delo. (najbrž ta definicija ne pove veliko) Delo je produkt sile in poti. Moč je opravljeno delo na enoto časa. ENERGIJA definiramo jo na sledeč način: Energija ima lahko različne oblike. Energijo lahko ovrednotimo (izmerimo). Pri katerikoli spremembi energije iz ene oblike v drugo ostaja celotna energija nespremenjena. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  3. KINETIČNA IN POTENCIALNA ENERGIJA Isaac Newton (1642-1727), rojen v Lincolnshire, Anglija. Za marsikoga največji znanstvenik vseh časov. Ugotovi tri zakone gibanja, zakon gravitacije, ugotovi, da je bela svetloba sestavljena iz več barv, zgradi teleskop, izpelje več temeljnih matematičnih izrazov, je dvakrat poslanec v parlamentu, ... ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  4. SPREMINJANJE POTENCIALNE ENERGIJE V KINETIČNO Jez zbiralnega jezera hidroelektrarne v Škotskem visokogorju. Potencialna energija vode se spreminja v kinetično, ta pa poganja vodno turbino v dolini. V primerih, ko je električne energije preveč, le ta poganja črpalke, ki iz doline črpajo vodo in polnijo zbiralno jezero. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  5. OBLIKE ENERGIJE Francis Bacon (1561-1626), rojen v Londonu, Anglija. Znan po knjigi Napredek učenja: pojasnjuje, da se mora znanost opreti na nove eksperimente in ne na preučevanja in opažanja starih grških filozofov. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  6. TOPLOTA 1620 Francis Bacon pojasni, da je bistvo toplote v gibanju. Šele ob koncu 19. stoletja z razvojem atomske slike sveta smiselno razumejo Bacona. Prej toploto razumejo zgolj kot posebne vrste tekočino. Atomska slika sveta pojasnjuje, da je svet zgrajen s končnega števila raznovrstnih atomov. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  7. TOPLOTA Iz atomistične slike sveta nastane kinetična teorija plinov. Kinetična teorija plinov popisuje gibanje neskončno velikega števila atomov plina. Povprečna kinetična energija teh atomov je določena s temperaturo sistema. Na ta način je povezana toplota s kinetično energijo. Bolj toplo pomeni tudi hitreje! Gibanja s katerimi dandanes pojasnimo toploto so: Gibanje molekul (translacija) Nihanje kristalne rešetke (vibracija) Vrtenje molekul (rotacija) Medsebojno nihanje molekul (vibracija) ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  8. SPREMINJANJE POTENCIALNE ENERGIJE V TOPLOTO James Joule (1818-1889), rojen v Salfordu, Anglija Sin lastnika pivovarne. Samouk v znanosti. Razišče povezave med delom in toploto. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  9. JOULOV EKSPERIMENT utež ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  10. SPREMINJANJE POTENCIALNE ENERGIJE V TOPLOTO 1840 James Joule napravi številne eksperimente v katerih poveže toploto s potencialno energijo. Meri namreč prirastek temperature v tekočini vsled mešala, ki ga poganja padajoča utež. S tem poveže toploto s potencialno energijo. V drugem eksperimentu utež poganja generator električne energije, elektrika pa teče skozi grelec, ki je potopljen v vodo. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  11. OBLIKE ENERGIJE William Rankine (1820 - 1872), rojen v Edinburghu, Škotska. Inženir. Ustanovitelj termodinamike (skupaj s Carnotom in Joulom). Napiše priročnik za parne stroje. Spreminjanje toplote v mehansko energijo. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  12. ELEKTRIČNA ENERGIJA V devetnajstem stoletju poznajo “dve vrsti električne energije”. 1. Če živalsko krzno drgnemo z jantarjevo palico se krzno nabije pozitivno, palica pa negativno. Predmeti, ki imajo enak naboj se odbijajo, predmeti, ki imajo različen naboj, se privlačijo. 2. 1799 Alessandro Volta naredi prvo baterijo - prvič električni naboj konstantno teče. 1820 Georg Ohm vpelje analogijo, da je električni tok podoben toplotnemu toku in, da je razlika v električnem potencialu podobna razliki temperatur. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  13. ELEKTRIČNA ENERGIJA Alessandro Volta (1745 - 1829), rojen v Comu, Italija. Izumi prvi konstantni izvor električne energije. Elektrodi iz cinka in bakra v slani vodni raztopini. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  14. EKSPERIMENT VOLTE cinkova elektroda bakrena elektroda eksperiment se da zelo preprosto ponoviti solna raztopina ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  15. ELEKTRIČNA ENERGIJA Georg Simon Ohm (1787 - 1854), rojen na Bavarskem. Sin ključavničarja. Izumi, kaj drugega kot, Ohmov zakon. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  16. ELEKTRIČNA ENERGIJA Med 1870 in 1890 številni eksperimenti pokažejo, da iz podobne naprave kot jo dandanes poznamo kot televizijski zaslon, iz vroče žice izhajajo delci, ki jih dandanes poznamo kot elektroni. So izjemno lahki, samo ena tisočinka mase vodikovega atoma. So natančno enaki: imajo enako maso in enak naboj. Njihov električni naboj je negativen. Pojav elektronov dramatično spremeni sliko sveta. Kovine začnemo razumeti kot sisteme s prostimi elektroni, ki se lahko prosto gibajo med ioni. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  17. ELEKTRIČNA ENERGIJA ioni prosti elektroni positive ion: pozitivni ion free electrons: prosti elektroni ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  18. PREPROSTI ELEKTIČNI TOKOKROG Baterija ne “proizvaja” elektronov temveč jih “reciklira”. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  19. POLNJENJE BATERIJE ELEKTRIČNEGA AVTOMOBILA (vzpostavljanje razlike v napetosti) ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  20. ELEKTRIČNA ENERGIJA V začetku devetnajstega stoletja začenjajo odkrivati povezave med elektičnimi in magnetnimi polji. 1820 Hans Oersted pokaže, da se magnetna igla odkloni, če je v bližini električnega polja. 1820 Andre Ampere pokaže, da med dvema žicama v katerih teče tok nastane magnetna sila. 1821 Michael Faraday pokaže, da se žica v kateri teče električni tok začne vrteti v magnetnem polju – izumi prvi elektromotor. 1832 Michael Faraday pokaže, da v žici steče tok, če jo premikamo v magnetnem polju – izumi prvi električni generator. 1864 James Clark Maxwell publicira teorijo elektromagnetnega polja. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  21. ELEKTRIČNA ENERGIJA Michael Faraday (1791 - 1867), rojen v Londonu. Sin kovača. Napravi številne poskuse z elektomagnetnim poljem. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  22. ELEKTROMAGNETNO VALOVANJE Maxwellova teorija napove, da obstaja elektromagnetno valovanje, ki ni nič drugega kot spreminjanje magnetnega polja v elektično in obratno. Za širjenje elektromagnetnega valovanja ni potrebna snov. Maxwellova teorija je predvidela hitrost širjenja elektromagnetnega valovanja. Ugotovili so, da je enaka hitrosti svetlobe. Že Newton razume svetlobo kot tok delcev. 1887 Heinrich Hertz demonstrira prvi umetni signal, ki ga nosijo elektromagnetni valovi. Šele v 20. stoletju popolnoma razumemo celotni spekter elektromagnetnega valovanja: od gamma žarkov pri razpadu jeder do radijskih valov. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  23. ELEKTROMAGNETNO VALOVANJE Thomas Young (1773-1829), rojen v Somersetu, Anglija Govori številne evropske in orientalske jezike. Ugotovi valovno naravo svetlobe (prehod skozi tanko režo). ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  24. ELEKTROMAGNETNO VALOVANJE gamma-rays: gamma žarki ultra-violet: ultra-vijolično infra-red: infra-rdeče wavelength in metres: valovna dolžina v metrih frequency in hertz: frekvenca v hertzih ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  25. ELEKTROMAGNETNO VALOVANJE infra red: infra-rdeče microwave: mikrovalovi radio, etc.: radijski, itd. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  26. ELEKTROMAGNETNO VALOVANJE Izvor kateregakoli elektromagnetnega valovanja so oscilirajoči električni naboji. V primeru vidne svetlobe oscilirajo elektroni. Elektromagnetno valovanje prenaša energijo. Ker za to ni potreben medij jo imenujemo tudi “čista energija”. 1900 Max Planck in 1905 Albert Enstein ugotovita, da “čista energija” lahko prihaja samo v določenih paketih - svetlobnih kvantih ali fotonih. Energija enega kvanta je odvisna semo od frekvence - višja je frekvenca, višja je energija. Tako od začetka 20. stoletja razumemo svetlobo bodisi kot tok delcev ali kot elektromagnetno valovanje. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  27. ELEKTROMAGNETNO VALOVANJE Max Planck (1858-1947), rojen v Kielu, Nemčija. Talentiran pianist, dirigent in kompozitor. 1937 odstopi zaradi gonje proti Židom. Njegov prvi sin ubit v Verdunu 1916, drugi 1944 ker je sodeloval pri atentatu na Hitlerja. Pojasni kvantno naravo svetlobe. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  28. ELEKTROMAGNETNO VALOVANJE Sončna elektrarna: spreminjanje elekromagnetnega valovanja v električno energijo. V ozadju je jedrska elektrarna z dvema velikima hladilnima stolpoma. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  29. ELEKTROMAGNETNO VALOVANJE power in W per m2: moč v W na m2 wavelength of light in microns: valovna dolžina svetlobe v mikronih Sončna svetloba, ki jo lahko izkorišča fotocelica. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  30. KEMIČNA ENERGIJA Ob koncu 19. stoletja postane kemija zelo razvita znanost. Kemični elementi so spoznani kot snovi, ki jih sestavlja le ena vrsta atomov (John Dalton) Identificiranih je bila večina 92 naravno nastopajočih elementov. Spoznane so bile sestavine številnih spojin. Kemijske reakcije so bile spoznane kot preporazdelitev atomov v nove molekule Šele, ko so spoznali strukturo atoma, so lahko kemijske reakcije tudi globje razumeli. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  31. KEMIČNA ENERGIJA Ernest Rutherford (1871-1937), rojen na Novi Zelandiji Pokaže, da je skoraj vsa masa atoma zbrana v jedru, ki ima samo deset tisočink premera celotnega atoma. Jedro obkroža oblak hitro se gibajočih elektronov, ki definirajo velikost atoma. Elektroni so negatino nabiti, jedro je pozitivno nabito. Električne sile med elektoni in jedrom držijo atom skupaj. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  32. KEMIČNA ENERGIJA jedro atoma positive nucleus: pozitivno jedro negative elecron: negativni elektron elektron SHEMATIČNI PRIKAZ ATOMA ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  33. KEMIČNA ENERGIJA SHEMATIČNI PRIKAZ MOLEKULE, SESTAVLJENE IZ DVEH ATOMOV ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  34. KEMIČNA ENERGIJA Kemijske lastnosti atoma določa oblak elektronov. Kemijske reakcije lahko razumemo kot preporazdelitev elektronov med procesom spajanja v nove molekule. Energija, ki se pri tem porablja ali sprošča nastane zaradi spremembe kinetične in potencialne energije elektronov. V kilogramu goriv je shranjena naslednja kemična energija: premog 28 MJ nafta 42 MJ zemeljski plin 55 MJ vodik 130 MJ les 15 MJ ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  35. JEDRSKA ENERGIJA Iz Rutherfordovega modela atoma sledi, da mora imeti jedro natančno uravnotežen naboj z elektroni, ki krožijo okoli njega. Najprej so mislili, da atomsko jedro sestavljajo samo protoni, ki imajo enak naboj kot elektoni. V tem primeru bi moralo jedro helija tehtati dvakrat več kot jedro vodika. Tehta pa dejansko štirikrat več! Zato so vpeljali še delce, ki imajo maso, vendar nimajo naboja in jih poimenovali nevtroni. Izotopi danega elementa imajo enako število elektronov in protonov, vendar različno število nevtronov. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  36. JEDRSKA ENERGIJA Izotop ogljika C-13, ki ima v jedru 6 protonov in 7 nevtronov Izotop ogljika C-12, ki ima v jedru 6 protonov in 6 nevtronov proton: proton neutron: nevtron carbon: ogljik Zgradba jedra: sestavljeno je iz pozitivno nabitih delcev: protonov in delcev brez naboja: nevtronov ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  37. JEDRSKA ENERGIJA ATOMSKO ŠTEVILO je število protonov v jedru. Atomsko število daje ime elementu. MASNO ŠTEVILO je skupno število protonov in nevtronov v jedru. ŠTEVILO ELEKTRONOV, ki kroži okoli jedra, je pomembno za kemijske lastnosti elementa. Če spremenimo število elektronov iz deset na enajst dobimo iz inertnega kamijskega elementa (neon) izjemno kemijsko aktivnega (natrij). baker 65 baker 63 Od deset bakrovih atomov v naravi jih je sedem lažjih in trije težji. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  38. KEMIČNA ENERGIJA PERIODNI SISTEM ELEMENTOV ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  39. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  40. JEDRSKE SILE Večina atomov je izredno stabilnih. Zlato ostaja zlato, železo ostaja železo. Železo iz železne dobe rjavi - zaradi kemijskih reakcij. Atomi železa, ki so v železni posodi ostajajo enaki kot atomi železa, ko je bila posoda narejena več tisoč let nazaj. Kaj drži protone skupaj, če so enako nabiti in se odbijajo ? 1935 Yukawa iznajde novo silo - jedrsko silo ali močno silo (dodatno k gravitacijski in elektomagnetni), ki je privlačna in kljubuje elektomagnetni na majhnih razdaljah. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  41. RADIOAKTIVNOST Pri lahkih atomih opažamo, da je število protonov in nevtronov enako. Pri težjih atomih začne naraščati število nevtronov. To je pomembno, ker so jedrske sile odvisne od števila delcev v jedru (nukleonov) in ne od elektromagnetne sile. Elektromagnetne sile delujejo na daljše razdalje kot jedrske, zato potrebujemo, če hočemo, da jedro ostane skupaj več “veziva” – nevtronov. Nad bizmutom, ki ima 83 protonov in 126 nevtronov ni več stabilnih jeder. Nestabilna jedra oddajajo bodisi elektrone, bodisi gama žarke ali helijeva jedra. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  42. RADIOAKTIVNOST Kako to, da najdemo v naravi uran, ki ima 92 protonov ? Uran ni stabilen, le zelo počasi razpada. Uran lahko tudi razcepimo na dve podobno veliki jedri. Pri tem se sprosti ogromno energije. Procesu pravimo jedrski razcep ali fisija. Proces, pri katerem dve lažji jedri spojimo v težjega imenujemo fuzija. Energije, ki se sproščajo pri jedrskih reakcijah so več milijonkrat večje kot pri kemijskih reakcijah. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  43. ENERGIJA IN MASA Albert Einstein (1879-1955), rojen v Ulmu, Nemčija ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  44. ENERGIJA IN MASA Albert Einstein leta 1905 (takrat ima 26 let) publicira članek On the Electrodynamics of Moving Bodies (O elektrodinamiki gibajočih teles) Problem, ki ga je rešil je bil naslednji: Newtonovi zakoni gibanja in Maxwellova teorija elektromagnetizma ne dajeta konsistentnih rezultatov! Newtonove zakone Einstein nadomesti s Posebno teorijo relativnosti: masa telesa je odvisna od hitrosti energija in masa se lahko pretvarjata ena v drugo. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  45. ENERGIJA IN MASA Posebna teorija relativnosti: Vsako telo ima energijo mirovanja in maso mirovanja. V primeru, da se telo giba, se obnaša kot da ima večjo maso. Kinetično energijo definira kot razliko med energijo gibanja in energijo mirovanja. Povezava med energijo mirovanja in maso mirovanja je ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  46. ENERGIJA IN MASA Sprememba energije v Joulih se izraža s spremembo mase v kilogramih kot Sprememba mase enega kilograma v energijo da 90 Peta Joulov (PJ) ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  47. ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  48. VRSTE ENERGIJE kemična in jedrska energija odpadna toplota električna energija toplota merilnik toplota - kinetična energija - električna energija DOBAVLJENA (SEKUNDARNA) ENERGIJA UPORABNA ENERGIJA PRIMARNA ENERGIJA ELEKTRARNA Primarna energija Sekundarna energija Dobavljena energija Uporabna energija chemical energy: kemična energija primary energy: primarna energija heat energy: toplotna energija kinetic energy: kinetična energija electrical energy: električna energija power station: elektrarna delivered energy: dobavljena energija usefull energy: uporabna energija ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  49. VRSTE ENERGIJE GIBANJE TOPLOTA ELEKTRIKA SVETLOBA KEMIČNA ENERGIJA JEDRSKA ENERGIJA ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

  50. PRIMARNA (ZAČETNA) ENERGIJA NEOBNOVLJIVI ENERGIJSKI VIRI v naravi jih je končno mnogo, se ne obnavljajo FOSILNA GORIVA JEDRSKO GORIVO OBNOVLJIVI ENERGIJSKI VIRI v naravi jih je “neskončno” mnogo, se obnavljajo SONČNA ENERGIJA VODNA ENERGIJA VETRNA ENERGIJA BIOMASNA ENERGIJA GEOTERMALNA ENERGIJA ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE OBLIKE ENERGIJE

More Related