Energie

Z Wikina

Přejít na: navigace, hledání

Slovo pochází z řečtiny a znamená schopnost konat práci (en – v, ergos – práce). Hraje podstatnou roli v celém vesmíru i ve všem dění na Zemi. Je v každém pohybu a v každé změně. Energií je vybavena každá věc ve vesmíru, od elektronu až po hvězdy (kosmické termonukleární reaktory). Energie je (skalární) veličina, jejíž základní jednotkou v systému jednotek SI je joule (J). Práci 1 J vykonáme, působíme-li silou 1 N po dráze 1 m.

Energie existuje v mnoha formách, které se mohou navzájem přeměňovat. Některé formy energie (např. světlo, elektřina) se snadno přeměňují v jiné formy (např. teplo), ale je to nevratný pochod. Některé formy energie jsou kvalitní (světlo, elektřina), jiné méně kvalitní (např. teplo). Pojmem kvality (užitečnosti) energie se zabývá termodynamika.

Nositeli energie jsou obě základní složky vesmíru:

Každá částice o klidové hmotnosti m0(kg) má klidovou energii E0 (J): E0 = m0c2, kde [c] je rychlost světla (3*108 m s–1). Tato Einsteinova rovnice např. vyjadřuje, že jeden kg (jakékoliv) látky obsahuje energii 9*1016 J, tj. 25 mld. kWh.

Fotony si lze představit jako chomáčky energie, v nichž kmitá elektrická síla (a na ni kolmá magnetická). Čím je vyšší kmitočet v, tím větší je energie fotonu E, neboť: E = hν, kde konstanta úměrnosti je Planckova konstanta (6, 626 * 10–34 J s–1).

Obsah

Energie v makrokosmu

čelní srážka dvou aut o hmotnosti jedné tuny při rychlosti 90 km h–1: 1 MJ

energie v potravě pro člověka za jeden den: 10 MJ

výbuch jedné tuny TNT (trinitrotoluenu): 4,2 GJ

sluneční energie uskladněná za sekundu fotosyntézou do biosféry: 90 TJ

výbuch 20 Mt vodíkové bomby : 84 000 TJ

klidová energie 1 kg látky : 90 000 TJ

za den dopadne na Zem sluneční energie: 15 * 109 TJ

energie uvolněná při dopadu úlomku (1013 kg) komety Shoemaker - Levy 9 na Jupitera: 1,8 * 1010 TJ

energie uvolněná velkou sluneční erupcí: 1013 TJ

energie vyzářená Sluncem za 1 s: 3,4 * 1014 TJ

energie vyzářená za 1 s mladou obří hvězdou: 1021 TJ

energie vyzářená Galaxií za 1 s: 5 * 1025 TJ

energie vyzářená kvazarem za 1 s: 1027 TJ

energie vyzářená velkým gama-zábleskem: 1035 TJ

Energie v mikrokosmu

(Energie atomů, molekul a fotonů se vyjadřuje v elektronvoltech)

kinetická energie molekul vzduchu, který dýcháme: 0,03 eV

pohyb atomů na povrchu Slunce: 0,5 eV

pohyb elektronů a iontů ve středu Slunce: 1 keV

elektron v polární záři: 1 - 15 keV

elektron ve slunečním větru: 10 keV

klidová energie elektronu: 0,5 MeV

elektrony z radioaktivního draslíku (teplo nitra Země): 1,4 MeV

proton ve slunečním větru: 20 MeV

pohyb elektronů a iontů v supernově: 20 MeV

protony ve vnitřním radiačním pásu: 10 - 100 MeV

částice subkosmického záření: 20 - 100 MeV

klidová energie protonu: 938 MeV

proton kosmického záření: 100 MeV - 10 J

energie fotonů z vesmíru: 10–7-1017eV (viz záření)


Zásoby a původ energie na Zemi

druh energie forma na Zemi příklad využití množství využitelné využívá se původ

KINETICKÁ

zemská rotace přílivová 2 * 1029 J << 1 TW zanedbatelně turbulence

elektrárna pramlhoviny

vítr větrné mlýny 103 TW 1 - 10 TW málo sluneční a elektrárny řeky vodní elektrárny 9 TW 5 TW 0,9 TW sluneční

vlny pokusy > 1 TW << 1 TW - sluneční


TEPELNÁ

litosféry geotermální 9 * 104 TW ~ 1 TW GW supernovy

hydrosféry OTEC*) 100 TW TW pokusně sluneční


CHEMICKÁ

biomasa fosilní 3,4 * 1023 J 3 * 1022 J 7 TW sluneční

současná 90 TW 10 TW < 1 TW sluneční


JADERNÁ**)

štěpný jaderné elek- 1012 t 5 * 106 t 0,1 TW supernovy

materiál trárny 2 g U v t | 1012 J kg– 1

3 g Th v t| >100 TW 6 * 1013 J kg–1***)

fúzní palivo (D, T) JET oceány >100 TW pokusy vesmír z H


FOTONY

sluneční záření většina energie 180 000 TW >100 TW rozvoj sluneční

dopadající na Zemi na Zemi 20 TW

nepřímo voda, vítr, biomasa



1 kg štěpného materiálu. Mnohem více ( 6 * 1013 J ) v množivém reaktoru.



Pozn.: Tabulka je pokusem shrnout (v hrubých odhadech) zásoby všech forem energie na Zemi a jejich

současné využití. Připomeňme, že na Zemi je kolem 6 mld. lidí a celková spotřeba činí přes 10 TW.

Důležitost sluneční energie pro budoucí energetiku je z tabulky zřejmá.

Odkazy

Reference

Velká encyklopedie vesmíru

Související témata

Literatura

Internetové odkazy

Osobní nástroje
Jmenné prostory
Varianty
Akce
Navigace
Stránky
Nástroje
[CNW:Counter]