Keskustelut inhimillisen voiman ja energian eduista ja haitoista kiertävät usein lähinnä huolta saastumisesta, työntekijöiden turvallisuudesta, energiatehokkuudesta ja maailmanlaajuisen tarjonnan laajuudesta. Suurin osa nykymaailman elämän vauhdin ylläpitoon tarvittavasta voimasta saadaan lähteistä, jotka tuottavat ei-toivottuja jätetuotteita tai aiheuttavat muuten ei-toivottuja tilanteita.
Pitkän ja lyhyen aikavälin ympäristövaikutukset ovat kiertäneet enemmän kuin mitään muutaihmisen aiheuttama (ihmisen aiheuttama) ilmastonmuutoslukuun ottamatta perinteisessä merkityksessä olevaa pilaantumista (esim. hiilivoimalaitosten näkyvä savu tai erilaisten teollisuustoimintojen jätevedet).
Tämä johtuu siitä, että fossiilisten polttoaineiden palaminen johtaa CO: n lisäämiseen2 (hiilidioksidi) ja muut "kasvihuonekaasut" maapallon ilmakehään, mikä johtaa lämmön loukkuun lähellä planeetan pintaa.
Energia ja työ
Ihmisen voiman hyvät ja huonot puolet keskittyvät muihin tekijöihin kuin pilaantumiseen. Määrä hyödyllistä työtä, joka voidaan tehdä tietyllä prosessilla suhteessa energian syöttöön, kutsutaan mekaaninen hyötysuhde (energian tuotos jaettuna energian panoksella ilmaistuna prosentteina) myös asioissa.
Ihmisen voiman vaatimukset ovat usein yksinkertaisesti se, että ihmiset itse voivat tehdä työtä paljon vähemmän tehokkaasti ja paljon lyhyemmän ajan kuin koneella parannettu työ voidaan tehdä.
Energiafysiikassa on etäisyyden yksiköt kerrottuna voimalla (massan ja nopeuden tai kiihtyvyyden muutosnopeuden tulo). Tämä yksikkö on newtonmetri, jota käytetään yleensä työhön, ja sitä kutsutaan myös jouleiksi.
Tämä yksikkö valmistetaan käyttämällä muita yksiköiden yhdistelmiä; esimerkiksi lineaarinen kineettinen energia (KE) saadaan kaavasta (1/2) mv2,, kun potentiaalienergia on muodossa mgh, missä m = massa, g = painovoimasta johtuva kiihtyvyys (9,8 m / s2 maapallolla) ja h = korkeus maan tai muun nollapisteen yläpuolella).
Esimerkkejä inhimillisestä voimasta
Tehofysiikassa on yksinkertaisesti energiaa aikayksikköä kohden tai työn nopeus järjestelmässä, jossa energiaa käytetään mekaaniseen käyttöön. Yksinkertaisia inhimillisiä voiman esimerkkejä ovat mäen nouseminen tai painojen nostaminen; mitä enemmän energiaa aikayksikköä kohden, sitä enemmän tehoa sillä on.
Jos nouset tietylle portaalle 10 sekunnissa, potentiaalinen energiasi muuttuu yhtä paljon kuin jos nouset portaita 5 sekunnissa tai 15 sekunnissa. Mutta voimasi riippuu siitä, kuinka vähän aikaa vie huipulle, ja olet kussakin tapauksessa tehnyt saman määrän fyysistä työtä.
Energiatyypit
KineettinenjaMahdollinen energiamuodostavat esineenmekaaninen energia.Esineillä on myös niin kutsuttu sisäinen energia, joka liittyy lähinnä aineen pienien aineosien nopeaan värähtelyliikkeeseen molekyylitasolla.
Energia tulee myös useita muita muotoja: kemiallinen energia(varastoitu molekyylien sidoksiin),sähköenergiaa(johtuu varausten ja sähkökentän erottamisesta) jalämpöä, jota on useimmissa järjestelmissä vaikea käyttää työssä ja sen sijaan "haihtuu".
Energian saaminen energialta tarkoittaa polttoaineen polttamista (öljyinen maakaasu, hiili; jotkut biopolttoaineet), käyttäen virtaavan veden tai tuulen (vesi- tai tuulivoima) tai "halkaisevien" atomien (ydinvoima) kineettistä energiaa.
Mekaaninen energian varastointi
Maapallolla on paljon käytettävissä olevaa polttoainetta energian (lähinnä sähkön) tuottamiseen, mutta sähkön varastointi on merkittävä haaste.Paristottällä hetkellä ei voida tuottaa edes pientä osaa tehosta, joka tarvitaan maailmanlaajuisen tuotannon, viestintäverkkojen ja maailmanlaajuisen kuljetuksen pitämiseen hyvin kauan.
Joillakin alueilla, joilla on suotuisa maantiede, on mahdollista pitää vesivarasto korkeampana kuin voimalaitos ja käyttää painovoimapotentiaalienergiaa tässä säiliö vesivoiman tuottamiseksi lyhyellä aikavälillä antamalla sen virrata korkeammilta alemmille alueille ja syöttää prosessissa sähkögeneraattoreiden turbiinit. Kuten voitte kuvitella, tämä pysähdyssuoja ei toimisi kovin kauan hyvin asutulla alueella.
Energian varastoinnin tulevaisuus
Yksi kritiikki, joka kohdistuu uusiutuviin energialähteisiin, erityisesti aurinko- ja tuulivoimaan, on niiden epäluotettavuus niiden tulevaisuuden ja luonteen vuoksi; tapahtuu rauhallisia päiviä tai jaksoja samoin kuin pilvisiä päiviä.
Kiitos kansainvälisen välttämättömyyden jatkaa energian tuottamista samalla kun yritetään vähentää ympäristölle aiheutuvia haittoja, ryhmä tutkijoita Massachusettsin teknillisessä instituutissa lähellä Bostonia, Massachusetts, aloitti vuoden 2018 työn, jonka tarkoituksena oli varastoida tehokkaita määriä aurinkoa teho.
Ryhmä ehdotti sulan piisäiliöiden käyttämistä tällaisen energian varastoimiseksi ja vapauttamiseksi tarvittaessa ennusti, että lopulta heidän käsitteellinen suunnittelu voisi tuottaa tuotteen, joka on huomattavasti parempi kuin nykyinen teollisuus vakio,litiumioniakut.