Informacija

1.1: Energijos srautas – biologija

1.1: Energijos srautas – biologija


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

ĮVADAS

Energija yra gebėjimas daryti dirbti. Turi bet koks judantis objektas kinetinė energija arba judėjimo energiją, todėl ji gali dirbti. Masės objekto kinetinę energiją (m ) ir greitį (v ) suteikia santykis

[E = dfrac {1} {2} mv^2. ]

Kartais energija gali būti kaupiama ir naudojama vėliau. Pavyzdžiui, suspaustas šaltinis ir užtvankos sulaikytas vanduo gali atlikti darbą. Sakoma, kad jie turi potencinė energija. Išleidus šaltinį ar vandenį, jo potenciali energija virsta kinetine energija ir kitomis energijos formomis, tokiomis kaip šiluma. Energija, susijusi su gravitacine jėga šalia žemės paviršiaus, yra potenciali energija. Kitos energijos formos iš tikrųjų yra kinetinės ir potencialios energijos deriniai. Pavyzdžiui, cheminė energija yra elektrinė potenciali energija, saugoma atomuose. Šilumos energija yra medžiagos dalelių potencialios ir kinetinės energijos derinys.

ENERGIJOS FORMOS

Mechaninė energija kažką pajudina. Jis perkelia automobilius ir pakelia liftus. Mašina darbui naudoja mechaninę energiją. Mechaninė sistemos energija yra jos kinetinės ir potencialios energijos suma. Svirtys, kurioms reikia atramos taško, yra paprasčiausias mašinų tipas. Ratai, skriemuliai ir pasvirusios plokštumos yra pagrindiniai daugumos mašinų elementai.

Cheminė energija yra energija, kaupiama molekulėse ir cheminiuose junginiuose, ir yra maisto produktuose, medienoje, akmens anglyje, naftos ir kituose degaluose. Kai cheminiai ryšiai nutrūksta dėl degimo ar kitų cheminių reakcijų, sukaupta cheminė energija išsiskiria šilumos arba šviesos pavidalu. Pavyzdžiui, raumenų ląstelėse yra glikogeno. Kai raumenys dirba, glikogenas suskaidomas į gliukozę. Kai gliukozės cheminė energija perkeliama į raumenų skaidulas, dalis energijos patenka į aplinką kaip šiluma.

Elektros energija susidaro, kai nesubalansuotos jėgos tarp elektronų ir protonų atomuose sukuria judančius elektronus, vadinamus elektros srovėmis. Pavyzdžiui, kai sukame varinę vielą per magneto polius, mes sukeliame laido elektronų judėjimą ir gaminame elektros energiją. Elektra gali būti naudojama tokiems darbams atlikti, kaip lemputės uždegimas, virimo elemento kaitinimas ant viryklės ar variklio maitinimas. Atminkite, kad elektra yra „antrinis“ energijos šaltinis. Tai reiškia, kad elektros gamybai reikalingi kiti energijos šaltiniai.

Spinduliuojanti energija neša bangos. Dėl dalelių vidinės energijos pokyčių atomai skleidžia energiją elektromagnetinės spinduliuotės pavidalu, įskaitant matomą šviesą, ultravioletinę (UV), infraraudonąją (IR) spinduliuotę, mikrobangas, radijo bangas, gama spindulius ir rentgeno spindulius. Saulės elektromagnetinė spinduliuotė, ypač šviesa, yra nepaprastai svarbi aplinkos sistemose, nes biogeocheminiai ciklai ir beveik visi kiti procesai žemėje yra nulemti jų.

Šiluminė energija arba Šilumos energija yra susijęs su molekulių judėjimu arba vibracija medžiagoje. Kai keičiasi šiluminė sistema, šiluma patenka į sistemą arba išeina iš jos. Šilumos energija iš karštų kūnų patenka į šaltus. Šilumos srautas, kaip ir darbas, yra energijos perdavimas. Kai į medžiagą patenka šiluma, ji gali padidinti dalelių kinetinę energiją ir taip pakelti jos temperatūrą. Šilumos srautas taip pat gali pakeisti medžiagą sudarančių dalelių išsidėstymą, padidindamas jų potencialią energiją. Taip atsitinka vandeniui, kai jis pasiekia 100 ° C temperatūrą. Vandens molekulės juda toliau viena nuo kitos ir taip keičia vandens būklę iš skysčio į dujas. Perėjimo fazėje metu vandens temperatūra nesikeičia.

Atominė energija yra energija, gaunama surišant protonus ir neutronus, sudarančius atomų branduolį. Jis gali būti išlaisvintas iš atomų dviem skirtingais būdais: branduolių sintezės arba branduolio dalijimosi. Į branduolių sintezė, energija išsiskiria sujungus arba sujungiant atomus. Taip saulė gamina energiją. Į branduolio dalijimasis, energija išsiskiria, kai atomai suskaidomi. Branduolinis dalijimasis naudojamas atominėse elektrinėse elektros energijai gaminti. Uranas 235 yra kuras, naudojamas daugumoje atominių elektrinių, nes jis itin greitai patiria grandininę reakciją, dėl kurios per sekundės dalį suskyla trilijonai atomų.

ŠALTINIAI IR KRAUKLĖS

Daugelio procesų, vykstančių žemės paviršiuje, energijos šaltinis yra saulė. Skleidžiama saulės energija netolygiai šildo žemę, sukurdama oro judėjimą atmosferoje. Todėl saulė skatina vėjus, vandenyno sroves ir vandens ciklą. Saulės šviesos energiją augalai naudoja kurdami cheminę energiją per procesą, vadinamą fotosinteze, ir tai palaiko augalų gyvenimą ir augimą. Be to, negyva augalinė medžiaga suyra ir per milijonus metų paverčiama iškastiniu kuru (nafta, anglis ir kt.).

Šiandien elektrai gaminti naudojame įvairius žemėje esančius energijos šaltinius. Mašinomis vėjo, biomasės, iškastinio kuro, vandens, žemėje įstrigusios šilumos (geoterminės), branduolinės ir saulės energijos energijas paverčiame tinkama elektros energija. Minėti energijos šaltiniai skiriasi kiekiu, prieinamumu, jų susidarymui reikalingu laiku ir naudingumu. Pavyzdžiui, energija, kurią branduolio skilimo metu išskiria vienas gramas urano, yra daug didesnė nei ta, kuri susidaro deginant vienodą anglies masę.

Lentelė: JAV ENERGIJOS GAMYBA (kvadrilijonai BTU)
(Šaltinis: US DOE)19752000
Anglis14.989 (24.4%)22.663 (31.5%)
Gamtinės dujos (sausos)19.640 (32.0%)19.741 (27.5%)
Žalia nafta17.729 (28.9%)12.383 (17.2%)
Branduolinis1.900 (3.1%)8.009 (11.2%)
Hidroelektrinė3.155 (5.1%)2.841 (4.0%)
Gamtinės dujos (augalų skystis)2.374 (3.9%)2.607 (3.6%)
Geoterminis0.070 (0.1%)0.319 (0.4%)
Kiti1.499 (2.5%)3.275 (4.6%)
IŠ VISO61.35671.838

(Šaltinis: JAV energetikos departamentas)

An energijos kriauklė yra bet kas, kas surenka didelį energijos kiekį, kuris prarandamas arba nelaikomas perkeliamu tiriamoje sistemoje. Šaltiniai ir kriauklės turi būti įtraukti į energijos biudžetą, kai apskaitoma energija, patenkanti į sistemą ir iš jos.

ENERGIJOS TAUPYMAS

Nors energiją galima paversti iš vienos formos į kitą, jos negalima sukurti ar sunaikinti. Šis principas vadinamas „energijos tvermės dėsniu“. Pavyzdžiui, motocikle degalų cheminė potenciali energija pasikeičia į kinetinę energiją. Radijuje elektra paverčiama kinetine energija ir bangų energija (garsu).

Mašinos gali būti naudojamos energijai paversti iš vienos formos į kitą. Nors idealios mašinos taupo mechaninę sistemos energiją, dalis energijos visuomet virsta šiluma naudojant mašiną. Pavyzdžiui, trinties sukuriamą šilumą sunku surinkti ir paversti kita energija. Tokioje situacijoje šilumos energija paprastai laikoma nenaudojama arba prarasta.

ENERGETIKOS ĮRENGINIAI

Tarptautinėje vienetų sistemoje (SI) darbo arba energijos vienetas yra Džaulis (J). Labai mažiems energijos kiekiams kartais naudojamas erg (erg). An erg yra viena dešimt milijonų džaulio:

1 džaulis = 10 000 000 kilogramų

Galia yra energijos naudojimo greitis. Galios vienetas yra Vat (W), pavadintas Jameso Watto, kuris ištobulino garo variklį, vardu:

1 vatas = 1 džaulis/sekundei

Galia kartais matuojama arklio galių (AG):

1 arklio galia = 746 vatai

Elektros sritisrgy paprastai išreiškiamas kilovatvalandžių (kWh):

1 kilovatvalandė = 3 600 000 džaulių

Svarbu suvokti, kad kilovatvalandė yra energijos, o ne galios vienetas. Pavyzdžiui, lygintuvas, įvertintas 2000 vatų suvartotų 2x3.6x106J energijos viduje 1 valandą.

Šilumos energija dažnai matuojama kalorijomis. Viena kalorija (cal) apibrėžiama kaip šiluma, reikalinga temperatūrai pakelti 1 gramas vandens iš 14.5 į 15,5 ° C:

1kalorija = 4,189 Joulessize

Senas, bet vis dar naudojamas šilumos vienetas yra Didžiosios Britanijos šilumos vienetas (BTU). Ji apibrėžiama kaip šilumos energija, reikalinga 1 svaro vandens energijos temperatūrai pakelti nuo 63 dydžio 12{"63"} {} iki 64∘Fsize 12{"64""" lSup { size 8{circ } } F} { }.

Fizinis kiekisvardasSimbolisSI vienetas
JėgaNiutonasNkg⋅m/s2dydis 12{ ital "kg" cdot m/s rSup { dydis 8{2} } } {}
EnergijaJouleJkg⋅m2/s2dydis 12 {ital "kg" cdot m rS
GaliaVatWkg⋅m2/s3dydis 12 {ital "kg" cdot m r

1BTU = 1055 džauliai


Žiūrėti video įrašą: Дубынин В. А. - 100 часов школьной биологии -. Ткани (Spalio Mėn 2022).