Естествознание. Преобразование энергий
 Скачать 33.76 Kb.
|
|
Министерство Всероссийский государственный университет юстиции К-ПДо 22-6 РЕФЕРАТ по естествознанию на тему «Преобразование энергий» Выполнила: студентка 1 курса Баширова К.И. Руководитель: Щитковская.Т.Р Содержание Введение. Энергия и её виды. Назначение и использование. Преобразование энергии. Заключение. Ссылки на сайты. Введение. Обеспечение нужд человечества достаточным количеством энергии – одна из ключевых задач, которые стоят перед современной наукой. В связи с повышением энергозатратности процессов, направленных на поддержание базовых условий существования общества, возникают острые проблемы не только генерации больших объемов энергии, но и сбалансированной организации систем ее распределения. И тема преобразования энергии имеет ключевое значение в данном контексте. От этого процесса зависит коэффициент выработки полезного энергетического потенциала, а также уровень затрат на обслуживание технологических операций в рамках используемой инфраструктуры. Необходимость использования разных видов энергии связана с различиями в процессах, для которых требуется питающий ресурс. Тепло требуется для отопления, механическая энергия – для силовой поддержки движения механизмов, а свет – для освещения. Электричество можно назвать универсальным источником энергии и с точки зрения ее преобразования, и в плане возможностей применения в разных сферах. В качестве исходной энергии обычно используются природные явления, а также искусственно организованные процессы, способствующие генерации того же тепла или механического усилия. В каждом случае требуется определенный вид оборудования или сложного технологического сооружения, в принципе позволяющего обеспечивать преобразование энергии в нужную для конечного или промежуточного потребления форму. Причем среди задач преобразователя выделяется не только трансформация как перевод энергии из одного вида в другой. Зачастую данный процесс служит и для изменения некоторых параметров энергии без ее трансформации. Преобразование как таковое может быть одноступенчатым или многоступенчатым. Кроме того, например, работа солнечных генераторов на фотокристаллических элементах обычно рассматривается как трансформация энергии света в электричество. Но вместе с этим возможно и преобразование тепловой энергии, которую Солнце отдает грунту в результате нагрева. Геотермальные модули размещаются на определенной глубине в земле и посредством специальных проводников наполняют энергетическим запасам аккумуляторы. В простой схеме преобразования геотермальная система обеспечивает накопление энергии тепла, которая отдается отопительному оборудованию в чистом виде с базовой подготовкой. В сложной структуре задействуется тепловой насос в единой группе с конденсаторами тепла и компрессорами, которые обеспечивают преобразование тепла и электроэнергию. Энергия и её виды. Назначение и использование. В развитии человеческой цивилизации энергия играет важную роль. Потребление энергии имеет приблизительно одинаковый характер изменения во времени с накоплением информации. Объём выпускаемой продукции тесно связан с расходом энергии. По определению из физической науки энергией называется способность тела или системы тел совершать работу. Наиболее часто в повседневной жизни встречаются следующие виды энергии: электрическая механическая внутренняя электромагнитная Внутренняя энергия бывает химической, тепловой, атомной. Она обусловливается потенциальной энергией взаимодействия составляющих тело частиц либо кинетической энергией их беспорядочного движения. Энергия, полученная в результате изменения состояния движения материальных точек либо тел, называется кинетической. К кинетической энергии относятся тепловая энергия, обусловленная движением молекул, и механическая энергия движения тел. Потенциальная энергия – это энергия, полученная в результате изменения взаимного расположения частей системы либо положения по отношению к другим телам. К потенциальной энергии относятся энергия масс, которые притягиваются по закону тяготения, химическая энергия и энергия положения однородных частиц. Основным источником энергии является солнце. Под воздействием солнечных лучей хлорофилл содержащийся в растениях, разлагает углекислый газ, полученный из воздуха, на углерод и кислород. Углерод накапливается в растениях. За счёт солнечной энергии получается и энергия воды. Солнечная энергия испаряет воду и поднимает пар в высокие слои атмосферы. В результате различной степени нагревания солнцем земли в разных местах возникает ветер, который используется в ветряных двигателях. Энергия, которая содержится в природных энергоресурсах может быть преобразована в механическую, электрическую, химическую. Такая энергия называется первичной. Традиционными видами первичной энергии являются: органическое топливо – газ, нефть, уголь и т.д. гидроэнергия ядерное топливо – уран, торий и т.д. Энергия, полученная в результате преобразования первичной, называется вторичной энергией. К ней относится электроэнергия, энергия горячей воды и т.д. В настоящее время разрабатываются методы по применению нетрадиционных источников энергии, к которым относятся энергия солнца, ветра, теплоты земли, энергия морских волн и приливов. Перечисленные источники энергии являются возобновляемыми, они экологически чисты, в процессе использования не происходит загрязнения окружающей среды. В процессе потребления энергии снабжения ею потребителей выделяется пять стадий: Получение энергетических ресурсов. Это добыча топлива и его обогащение, концентрация наполнения воды при помощи сооружений гидротехники и т.д. Передача добытых энергетических ресурсов к специальным установкам, которые преобразуют её. Это осуществляется перевозками по суше и воде, а также передачей по трубопроводам газа, нефти, воды и т.д. На этой стадии первичная энергия преобразуется во вторичную, которая наиболее оптимальна для конкретных условий. Чаще всего это электрическая и тепловая энергия. Передача и распределение преобразованной энергии. Потребление энергии. Преобразование энергии. Преобразование энергии осуществляется с помощью энергетических преобразователей. Такими преобразователями являются специальные устройства, предназначенные для преобразования природной энергии в удобный для использования. Одним из видов преобразователей, являющихся эффективными, выступают тепловые насосы. Они представляют собой устройство, напоминающее холодильник, у которого морозильная камера погружена в море. Солнечные преобразователи энергии являются достаточно эффективными для некоторых районов земного шара. Солнечные преобразователи энергии используются для космических аппаратов. Энергии этих элементов достаточно для того, чтобы поддерживать работоспособность расположенных на космических аппаратах устройств. Основной целью термоэмиссионного преобразования энергии является генерация электричества для использования в удалённых районах, в космосе, и под водой. При разработке такого преобразователя возникает ряд проблем: регулирование и поддержание необходимого вакуума разработка коррозионностойкой оболочки корпуса преобразователя Термоэмиссионные преобразователи хорошо сочетаются с атомным реактором ТЭС, ГЭС, АЭС. Не все виды источников энергии являются удобными и могут использоваться. Самыми распространёнными, удобными и доступными видами энергии являются нефть, газ, вода. Несколько десятилетий назад к ним добавилась ещё атомная энергия. Тепловые электростанции преобразуют энергию, выделяющуюся при сжигании топлива, в электрическую. Среди таких электростанций основную часть составляют паротурбинные электростанции. На них энергия используется в генераторе для получения пара высокого давления, который приводит в движение ротор паровой турбины, соединённый с ротором электрогенератора. На гидроэлектростанциях энергия потока воды преобразуется в электрическую. Гидроэлектростанция состоит из цепи сооружений, концентрирующих потоки воды и создающих напор, и энергетического оборудования, которое осуществляет преобразование энергии напора воды в механическую, а механическая преобразуется в электрическую. Гидротехнические ресурсы по сравнению с топливно-энергетическими, являются возобновляемыми. На атомных электростанциях генератором энергии является атомный реактор. Атомные электростанции функционируют на ядерном горючем, запасы которого превышают запасы органического топлива. При помощи ветроэнергетических установок происходит преобразование энергии ветра в электроэнергию. Среднегодовая скорость ветра во многих районах составляет 6 м/с, что позволяет эффективно использовать этот способ преобразования энергии. Приливная энергетика использует энергию прилива Мирового океана. Недостатком этого способа является высокая стоимость сооружения и неравномерность выработки энергии. Гелиоэнергетика использует солнечное излучение для преобразования её в электрическую энергию. Для этого устанавливается солнечная батарея, основой которой является фотоэлементы. На геотермальных электростанциях преобразуется внутреннее тепло Земли в электричество. Для построения такой электростанции необходимы особые геологические условия, что ограничивает использование этого способа преобразования энергии. Биоэнергетика использует переработку органических соединений – отходов и мусора – при помощи бактерий. Заключение. Таким образом, переход энергии из одной формы в другую является нормальным, а в некоторых отраслях обязательным условием производственного энергетического процесса. В разных случаях необходимость включения этого этапа может объясняться экономическими, технологическими, экологическими и другими факторами генерации ресурса. При этом, несмотря на разнообразие естественных и искусственно организующихся способов трансформации энергии, подавляющее большинство установок, обеспечивающих процессы преобразования, применяются только для электричества, теплоты и механической работы. Средства для преобразования электрической энергии и вовсе являются самыми распространенными. Электрические машины, обеспечивающие трансформацию механической работы в электроэнергию по принципу индукции, к примеру, используются практически во всех сферах, где задействуют сложные технические устройства, агрегаты и приборы. И эта тенденция не снижается, так как человечество нуждается в постоянном увеличении объемов энергетического производства, что заставляет искать новые источники первичной энергии. На данный момент наиболее перспективными направлениями в энергетике считаются системы генерации того же электричества из механической энергии, производимой Солнцем, ветром и потоками воды в естественной природе. Ссылки на сайты |