Энергия, мощность - раздел Химия, ОСНОВЫ РЕСУРСО-ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ Энергия, Как И Пространство, Время, Масса, Является Фундаментальным Понятием ...
Энергия, как и пространство, время, масса, является фундаментальным понятием современного мировоззрения. В самом общем понимании энергия – это способность тел совершать работу.
Вселенная возникла около 20 миллиардов лет назад. В этот момент вся энергия и масса были спрессованы в ничтожно малом объеме, можно сказать, в одной точке. Энергия не могла удерживаться в таком состоянии, в результате произошел так называемый Большой Взрыв и наша Вселенная начала расширяться. Важно то, что энергия существовала с самого начала и будет существовать вечно.
Так что же такое энергия? Этот вопрос так же легко задать, как трудно на него ответить. Начнем с того, что энергия – это абстрактное понятие, введенное физиками для того, чтобы описывать едиными терминами различные явления, связанные с теплотой и работой.
Мы описываем предметы и окружающую обстановку, используя такие физические понятия и величины, как цвет, вес, температура, скорость и т.д. Не все эти величины мы используем одновременно или не все они одинаково важны для нас. Тем не менее, одна величина – энергия – присутствует всегда и везде.
Энергия проявляется в различных формах:
• Все, что движется, благодаря этому движению обладает кинетической энергией. Кинетическая энергия – энергия движения.
• Если между телами, находящимися на расстоянии друг от друга, действует сила (например, притяжение между Землей и Луной), то эти тела обладают потенциальной энергией. Потенциальная энергия – энергия взаимодействия. Она зависит от положения тел относительно друг друга, поэтому можно сказать, что потенциальная энергия – энергия положения.
Потенциальная энергия готова выплеснуться наружу, превратиться в энергию движения. Поэтому её и называют «потенциальной», т.е. «скрытой», «возможной».
• Общее название этих двух форм энергии – механическая энергия.
Существуют и другие формы энергии. Когда мы сжигаем дерево в печи, химическая энергия, запасенная в дровах, освобождается и переходит в тепловую. Высоковольтные линии электропередач и электропровода в вашей квартире несут электрическую энергию. Солнце излучает огромное количество световой энергии. Ядерная энергия превращается в электрическую на атомных электростанциях. Можно говорить о мышечной энергии, приливной(энергия морских приливов), энергии волн, ветровой энергии, биоэнергии.
В самом общем случае справедлив закон А. Эйнштейна, согласно которому полная энергия тела пропорциональна его массе
, (2.1)
где: – энергия, – масса, – скорость света в вакууме, равная м/с.
Прежде чем перейти к составлению теплового баланса попробуем оценить с помощью закона Эйнштейна энергию покоя (всю внутреннюю энергию), которой обладает любое топливо, в том числе и углеводородное, массой 1 г. Тогда получим:
.
Попробуем более наглядно представить 90 млрд. кДж. Если принять, что теплотворная способность лучшего российского малосернистого мазута (LSFO - Low Sulphur Fuel Oil) составляет около 4·104 кДж/кг, то вся внутренняя энергия 1 г того же мазута примерно равна количеству энергии, которое выделится при сжигании 2250 т мазута (или состава из 45 железнодорожных цистерн).
Эффективность расхода энергии в энерготехнологическом процессе устанавливается с помощью энергетического баланса. Основой его служит закон Эйнштейна. Однако, когда в теплоэнергетической системе отсутствуют ядерные превращения, величина энергии в соотношении Эйнштейна с точностью по порядку величины 109 кДж/г постоянна. Поэтому далее мы будем составлять не энергетический, а тепловой баланс.
Различные формы энергии важны сами по себе, но еще более важно то, что происходит, когда энергия переходит из одной формы в другую. Все движущиеся предметы имеют кинетическую энергию. Когда предмет останавливается, его кинетическая энергия переходит в другую форму – подумайте над мрачноватым изречением: «Убивает не скорость, с которой едешь, а внезапная остановка».
Если предмет находится на высоте над какой-то поверхностью, он имеет потенциальную энергию относительно этой поверхности. Человек на рисунке имеет потенциальную энергию относительно поверхности земли. И скоро он в этом убедится, когда его потенциальная энергия перейдет в кинетическую!
Это две простые иллюстрации общего правила: каждый раз, когда энергия меняет форму, что-то происходит, и наоборот, каждый раз, когда что-то происходит, энергия меняет форму.
Если энергия существует, надо уметь её измерять. В быту электроэнергия измеряется в киловатт-часах (кВт·ч). 1 кВт·ч — это примерно то количество энергии, которое необходимо, чтобы разогнать 10-ти тонный грузовик с места до скорости 100 км/ч. Столько же энергии бесполезно расходует за сутки оставленная включенной в пустой комнате 40-ваттная лампочка.
В физике энергия измеряется в джоулях (Дж). Соотношение между единицами энергии приведено в таблице 2.1.
Таблица 2.1
1 Ватт-секунда (Вт*с)
1 джоуль (Дж)
1 Ватт-час (Вт*ч)
3600 Вт*с
3,6 Килоджулей (кДж)
1 Киловатт-час (кВт*ч)
1000 Вт*ч
103 Вт*ч
3600 кДж
1 Мегаватт*час (МВт*ч)
1000 кВт*ч
106 Вт*ч
3600 МДж
1 Гигаватт-час (ГВт*ч)
1000 МВт*ч
109 Вт*ч
3600 ГДж
Во многих случаях полезно иметь меру, которая говорит нам, как быстро преобразуется (или используется) энергия. Эту меру называют мощность. Мощность рассчитывают аналогично скорости:
Большая мощность означает, что большое количество энергии используется за малое время. Мощность измеряется в ваттах (Вт).
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования... ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ... А Т Росляк...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:
Энергия, мощность
Что будем делать с полученным материалом:
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Топливно-энергетический комплекс РФ
Роль Российской Федерации на мировом энергетическом рынке достаточно велика, поскольку она обладает 13% мировых запасов нефти (в том числе 4,7% извлекаемые или 6,7 млрд. т) и 36% мировых запасов га
Структура мирового производства энергоресурсов
В табл. 1.2 приведены данные по энергетическим ресурсам, из которых видно, что на долю углеводородов нефти и газа, как источников энергии, приходится более половины (63%) всех добытых и выработанны
Законодательство РФ об энергосбережении
Законодательство РФ об энергосбережении состоит из Федерального закона «Об энергосбережении» № 28 от 03.04.96 г. (в ред. Федерального закона от 05.04.2003 № 42-ФЗ) и принимаемых в
Первое начало термодинамики
Физики сформулировали два важных энергетических закона. Эти законы фундаментальные, т.е. их нельзя нарушить: они действуют везде и всегда, независимо от вашего желания и даже независимо от того, зн
Второе начало термодинамики
Почему едет автомобиль? Часть химической энергии бензина преобразуется в двигателе в кинетическую энергию и используется для разгона и движения автомобиля. Мы называем это полезной энергией, или ра
Цикл Карно
В 1824 году француз Сади Карно решил общую задачу об определении КПД любой тепловой машины, использующей произвольный цикл. Конкретный цикл, проанализированный Карно и названный его именем, выгляди
Возобновляемые источники энергии
Огромные количества солнечной энергии постоянно поступают на Землю. Примерно треть этой энергии отражается атмосферой Земли, 0,02% используется растениями для фотосинтеза, а остальное идет на подде
Невозобновляемые источники энергии
Множество различных природных соединений, содержащих большие запасы энергии, находится в недрах Земли. Важнейшие из них — нефть, уголь, природный газ, торф и уран. Первоначально энергия, запасенная
История энергопотребления
Каждое общество в истории человечества использовало те энергоисточники, которые были ему доступны. Кратко историю энергопотребления можно изложить так: человечество начало с бережного использования
Энергопотребление в различных обществах
В начале средних веков в Европе было изобретено водяное колесо, а с ним и машины, которые могли получать энергию из более мощных источников, чем мускульная сила человека или рабочего животного.
Последствия энергопотребления
Так как нет ни одного энергоисточника, который не причинял бы вреда окружающей среде, очень важно для человечества беречь энергию. Мы должны сберегать энергию, чтобы уменьшить вредное воздействие н
Энергетические кризисы
Когда в экономически развитых странах говорят об энергетическом кризисе, подразумевают экстремальные ситуации, которые возникнут, если не будет достаточно дешевой электроэнергии и нефти. Согласно и
Термодинамические расчеты в энергосбережении
Самым простым и распространенным путем получения из топлива тепла является сжигание топлива. Как правило, сжигание топлива проводят в воздухе, в котором содержание кислорода составляет около 21% об
Законы Г.И. Гесса
Количество тепла, которое можно получить из топлива, вычисляют согласно термохимическим законам Г.И. Гесса. На основе экспериментальных данных было установлено, что тепловой эффект химической реакц
Теплоемкость при постоянном давлении
При протекании химической реакции исходные реагенты превращаются в продукты реакции, в результате чего происходит изменение теплоемкости (ΔСР):
Уравнение теплового баланса в общем виде
Уравнение баланса или просто баланс в физике, химии или экономике описывается простой формулой, которую в самом общем виде можно записать
Диаграммы энергетического и материального потоков
Полосовые диаграммы потоков энергии и тепла (диаграммы Сенке) давно и широко применяют в энергетике. На этих диаграммах потоки энергии изображаются полосами, ширина которых пропорциональная соответ
Эксэргия
Для анализа эффективности различных энерготехнологических схем превращения энергии и тепловых процессов часто используют понятие эксергии. Эксергия – это энергия, пригодная для использовани
Газовые горелки
Горелки классифицируют по:
1) способу подачи воздуха на горение;
2) давлению газа и воздуха;
3) теплоте сгорания топлива;
4) величине факела.
Рассмотрим
Инжекционная горелка и принцип ее работы
Раздельную подачу топливного газа и воздуха обеспечивают простейшие лабораторные горелки Бунзена или Теклю. В обеих горелках подача воздуха в зону горения осуществляется путем инжекции (всасывания)
Методы сжигания топлива
Методы сжигания топлива можно классифицировать по:
• наличию или отсутствию факела – факельные (инжекционные горелки) и не факельные (каталитические, беспламенные горелки);
Беспламенное горение
Беспламенное горение – это горение топливно-воздушной смеси на поверхности раскаленных огнеупорных материалов. Существует множество технологий беспламенного горения. В качестве иллюстрации на рис.
Каталитическое горение
Каталитическое горение топливно-воздушной смеси – это беспламенное горение углеводородного топлива, его глубокое окисление до СО2 и Н2О в присутствии катализаторов. Обычно для
Теплоутилизационное оборудование энергетических установок
Основными потребителями углеводородного топлива в виде природного газа и мазута на предприятии являются технологические печи. Работа такой печи характеризуется несколькими показателями. В качестве
Энергосберегающие технологии
Одним из стратегических путей повышения эффективности использования углеводородного топлива в энергетике и промышленности является разработка комплексных энерготехнологических установок.
Ц
Текущее состояние мировых запасов углеводородов
В книге Щелкачева В.Н. «Отечественная и мировая нефтедобыча – история развития, современное состояние и прогнозы» много внимания уделяется анализу прогнозов остаточных запасов нефти. Он приводит не
Методы устранения потерь
Одной из наиболее важных задач успешного развития экономики России является снижение потребления энергии и ресурсов на базе высоких эффективных технологий, которые позволяют решить одновременно и э
Рециркуляция газа
Проекты разработки месторождений довольно часто не предусматривают использование нефтяного газа. Это приводит к потере ценного химического сырья и к загрязнению окружающей среды продуктами сжигания
Установка улавливания легких фракций
Наиболее крупными негерметичными источниками потерь легких углеводородов являются резервуары. Наиболее простые методы борьбы с потерями (сепарация нефти при атмосферном давлении и вакууме, снижение
Исключение потерь конденсата
Для исключения потерь конденсата было найдено радикальное решение: транспортирование конденсата, выпадающего в дрипах, вместе с газом (и за счет энергии самого газа) по газопроводу на перерабатываю
Технологии водогазового воздействия на пласт
Из протокола заседаний центральной комиссии по разработке месторождений углеводородного сырья (ЦКР Роснедра) от 21.04.2005. № 3364 (г. Москва):
ЦКР Роснедра (нефтяная секция) ПОСТАНОВЛЯЕТ:
Технологии последовательной закачки газа и воды
Технологии последовательной закачки газа (компрессорными станциями под давлением 23 – 29 МПа) и воды (из системы ППД) проявили себя как высокоэффективные способы повышения нефтеизвлечения примените
Энерготехнологии в трубопроводном транспорте газа
Развитие энергосберегающих технологий транспорта газа в настоящее время является одной из важных задач в нефтегазовом секторе экономики РФ.
Основные направления развития энергосберегающих
КПД газоперекачивающих агрегатов
Средний годовой расход природного газа для работы КС составляет примерно 26 млрд. м3. Среднее арифметическое значение КПД газоперекачивающих агрегатов (ГТУ), примерно равно 28% (см. табл. 12.2). Эт
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов