Transcript 06_OBLIKE_ENERGIJE

OBLIKE ENERGIJE
NAMEN POGLAVJA
Spoznati različne vrste energij in njihovo medsebojno povezanost.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
OBLIKE ENERGIJE
ENERGIJA (suhoparna definicija)
Zmožnost opraviti delo.
(najbrž ta definicija ne pove veliko)
Delo je produkt sile in poti.
Moč je opravljeno delo na enoto časa.
ENERGIJA definiramo jo na sledeč način:
Energija ima lahko različne oblike.
Energijo lahko ovrednotimo (izmerimo).
Pri katerikoli spremembi energije iz ene oblike v drugo ostaja
celotna energija nespremenjena.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
KINETIČNA IN POTENCIALNA ENERGIJA
Isaac Newton (1642-1727), rojen v Lincolnshire, Anglija.
Za marsikoga največji znanstvenik vseh časov.
Ugotovi tri zakone gibanja, zakon gravitacije, ugotovi, da je bela svetloba
sestavljena iz več barv, zgradi teleskop, izpelje več temeljnih matematičnih
izrazov, je dvakrat poslanec v parlamentu, ...
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
SPREMINJANJE POTENCIALNE ENERGIJE V KINETIČNO
Jez zbiralnega jezera hidroelektrarne v Škotskem visokogorju. Potencialna
energija vode se spreminja v kinetično, ta pa poganja vodno turbino v dolini.
V primerih, ko je električne energije preveč, le ta poganja črpalke, ki iz doline
črpajo vodo in polnijo zbiralno jezero.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
OBLIKE ENERGIJE
Francis Bacon (1561-1626), rojen v Londonu, Anglija.
Znan po knjigi Napredek učenja: pojasnjuje, da se mora znanost opreti na
nove eksperimente in ne na preučevanja in opažanja starih grških filozofov.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
TOPLOTA
1620 Francis Bacon pojasni, da je bistvo toplote v gibanju.
Šele ob koncu 19. stoletja z razvojem atomske slike sveta smiselno
razumejo Bacona.
Prej toploto razumejo zgolj kot posebne vrste tekočino.
Atomska slika sveta pojasnjuje, da je svet zgrajen s končnega števila
raznovrstnih atomov.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
TOPLOTA
Iz atomistične slike sveta nastane kinetična teorija plinov.
Kinetična teorija plinov popisuje gibanje neskončno velikega števila
atomov plina. Povprečna kinetična energija teh atomov je določena
s temperaturo sistema.
Na ta način je povezana toplota s kinetično energijo.
Bolj toplo pomeni tudi hitreje!
Gibanja s katerimi dandanes pojasnimo toploto so:
Gibanje molekul (translacija)
Nihanje kristalne rešetke (vibracija)
Vrtenje molekul (rotacija)
Medsebojno nihanje molekul (vibracija)
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
SPREMINJANJE POTENCIALNE ENERGIJE V TOPLOTO
James Joule (1818-1889), rojen v Salfordu, Anglija
Sin lastnika pivovarne. Samouk v znanosti.
Razišče povezave med delom in toploto.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
JOULOV EKSPERIMENT
utež
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
SPREMINJANJE POTENCIALNE ENERGIJE V TOPLOTO
1840 James Joule napravi številne eksperimente v katerih poveže
toploto s potencialno energijo. Meri namreč prirastek temperature
v tekočini vsled mešala, ki ga poganja padajoča utež.
S tem poveže toploto s potencialno energijo.
V drugem eksperimentu utež poganja generator električne energije,
elektrika pa teče skozi grelec, ki je potopljen v vodo.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
OBLIKE ENERGIJE
William Rankine (1820 - 1872), rojen v Edinburghu, Škotska.
Inženir. Ustanovitelj termodinamike (skupaj s Carnotom in Joulom).
Napiše priročnik za parne stroje.
Spreminjanje toplote v mehansko energijo.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
ELEKTRIČNA ENERGIJA
V devetnajstem stoletju poznajo “dve vrsti električne energije”.
1. Če živalsko krzno drgnemo z jantarjevo palico se krzno nabije pozitivno,
palica pa negativno.
Predmeti, ki imajo enak naboj se odbijajo, predmeti, ki imajo različen
naboj, se privlačijo.
2. 1799 Alessandro Volta naredi prvo baterijo - prvič električni naboj
konstantno teče.
1820 Georg Ohm vpelje analogijo, da je električni tok podoben toplotnemu
toku in, da je razlika v električnem potencialu podobna razliki temperatur.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
ELEKTRIČNA ENERGIJA
Alessandro Volta (1745 - 1829), rojen v Comu, Italija.
Izumi prvi konstantni izvor električne energije.
Elektrodi iz cinka in bakra v slani vodni raztopini.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
EKSPERIMENT VOLTE
cinkova
elektroda
bakrena
elektroda
eksperiment
se da zelo
preprosto
ponoviti
solna
raztopina
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
ELEKTRIČNA ENERGIJA
Georg Simon Ohm (1787 - 1854), rojen na Bavarskem.
Sin ključavničarja. Izumi, kaj drugega kot, Ohmov zakon.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
ELEKTRIČNA ENERGIJA
Med 1870 in 1890 številni eksperimenti pokažejo, da iz podobne naprave
kot jo dandanes poznamo kot televizijski zaslon, iz vroče žice izhajajo delci,
ki jih dandanes poznamo kot elektroni.
So izjemno lahki, samo ena tisočinka mase vodikovega atoma.
So natančno enaki: imajo enako maso in enak naboj.
Njihov električni naboj je negativen.
Pojav elektronov dramatično spremeni sliko sveta.
Kovine začnemo razumeti kot sisteme s prostimi elektroni, ki se lahko
prosto gibajo med ioni.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
ELEKTRIČNA ENERGIJA
ioni
prosti elektroni
positive ion: pozitivni ion
free electrons: prosti elektroni
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
PREPROSTI ELEKTIČNI TOKOKROG
Baterija ne “proizvaja” elektronov temveč jih “reciklira”.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
POLNJENJE BATERIJE ELEKTRIČNEGA AVTOMOBILA
(vzpostavljanje
razlike v
napetosti)
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
ELEKTRIČNA ENERGIJA
V začetku devetnajstega stoletja začenjajo odkrivati povezave med elektičnimi
in magnetnimi polji.
1820 Hans Oersted pokaže, da se magnetna igla odkloni, če je v bližini
električnega polja.
1820 Andre Ampere pokaže, da med dvema žicama v katerih teče tok
nastane magnetna sila.
1821 Michael Faraday pokaže, da se žica v kateri teče električni tok začne
vrteti v magnetnem polju – izumi prvi elektromotor.
1832 Michael Faraday pokaže, da v žici steče tok, če jo premikamo v magnetnem
polju – izumi prvi električni generator.
1864 James Clark Maxwell publicira teorijo elektromagnetnega polja.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
ELEKTRIČNA ENERGIJA
Michael Faraday (1791 - 1867), rojen v Londonu.
Sin kovača. Napravi številne poskuse z elektomagnetnim poljem.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
ELEKTROMAGNETNO VALOVANJE
Maxwellova teorija napove, da obstaja elektromagnetno valovanje, ki ni nič drugega
kot spreminjanje magnetnega polja v elektično in obratno.
Za širjenje elektromagnetnega valovanja ni potrebna snov.
Maxwellova teorija je predvidela hitrost širjenja elektromagnetnega valovanja.
Ugotovili so, da je enaka hitrosti svetlobe.
Že Newton razume svetlobo kot tok delcev.
1887 Heinrich Hertz demonstrira prvi umetni signal, ki ga nosijo elektromagnetni valovi.
Šele v 20. stoletju popolnoma razumemo celotni spekter elektromagnetnega valovanja:
od gamma žarkov pri razpadu jeder do radijskih valov.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
ELEKTROMAGNETNO VALOVANJE
Thomas Young (1773-1829), rojen v Somersetu, Anglija
Govori številne evropske in orientalske jezike.
Ugotovi valovno naravo svetlobe (prehod skozi tanko režo).
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
ELEKTROMAGNETNO VALOVANJE
wavelength in metres: valovna dolžina v metrih
frequency in hertz: frekvenca v hertzih
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
gamma-rays: gamma žarki
ultra-violet: ultra-vijolično
infra-red: infra-rdeče
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
ELEKTROMAGNETNO VALOVANJE
infra red: infra-rdeče
microwave: mikrovalovi
radio, etc.: radijski, itd.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
ELEKTROMAGNETNO VALOVANJE
Izvor kateregakoli elektromagnetnega valovanja so oscilirajoči
električni naboji.
V primeru vidne svetlobe oscilirajo elektroni.
Elektromagnetno valovanje prenaša energijo.
Ker za to ni potreben medij jo imenujemo tudi “čista energija”.
1900 Max Planck in 1905 Albert Enstein ugotovita, da “čista energija”
lahko prihaja samo v določenih paketih - svetlobnih kvantih ali fotonih.
Energija enega kvanta je odvisna semo od frekvence - višja je frekvenca,
višja je energija.
Tako od začetka 20. stoletja razumemo svetlobo bodisi kot tok delcev ali kot
elektromagnetno valovanje.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
ELEKTROMAGNETNO VALOVANJE
Max Planck (1858-1947), rojen v Kielu, Nemčija.
Talentiran pianist, dirigent in kompozitor.
1937 odstopi zaradi gonje proti Židom.
Njegov prvi sin ubit v Verdunu 1916, drugi 1944 ker je sodeloval
pri atentatu na Hitlerja. Pojasni kvantno naravo svetlobe.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
ELEKTROMAGNETNO VALOVANJE
Sončna elektrarna: spreminjanje elekromagnetnega valovanja
v električno energijo. V ozadju je jedrska elektrarna z dvema
velikima hladilnima stolpoma.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
ELEKTROMAGNETNO VALOVANJE
power in W per m2: moč v W na m2
wavelength of light in microns: valovna dolžina svetlobe v mikronih
Sončna svetloba, ki jo lahko izkorišča fotocelica.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
KEMIČNA ENERGIJA
Ob koncu 19. stoletja postane kemija zelo razvita znanost.
Kemični elementi so spoznani kot snovi, ki jih sestavlja le ena vrsta atomov
(John Dalton)
Identificiranih je bila večina 92 naravno nastopajočih elementov.
Spoznane so bile sestavine številnih spojin.
Kemijske reakcije so bile spoznane kot preporazdelitev atomov v nove molekule
CH 4  2O2  CO2  2 H 2O
Šele, ko so spoznali strukturo atoma, so lahko kemijske reakcije tudi globje razumeli.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
KEMIČNA ENERGIJA
Ernest Rutherford (1871-1937), rojen na Novi Zelandiji
Pokaže, da je skoraj vsa masa atoma zbrana v jedru, ki ima samo deset
tisočink premera celotnega atoma. Jedro obkroža oblak hitro se gibajočih
elektronov, ki definirajo velikost atoma. Elektroni so negatino nabiti, jedro
je pozitivno nabito. Električne sile med elektoni in jedrom držijo atom
skupaj.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
KEMIČNA ENERGIJA
jedro atoma
elektron
positive nucleus: pozitivno jedro
negative elecron: negativni elektron
SHEMATIČNI PRIKAZ ATOMA
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
KEMIČNA ENERGIJA
SHEMATIČNI PRIKAZ MOLEKULE, SESTAVLJENE IZ DVEH ATOMOV
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
KEMIČNA ENERGIJA
Kemijske lastnosti atoma določa oblak elektronov.
Kemijske reakcije lahko razumemo kot preporazdelitev elektronov med
procesom spajanja v nove molekule.
Energija, ki se pri tem porablja ali sprošča nastane zaradi spremembe
kinetične in potencialne energije elektronov.
V kilogramu goriv je shranjena naslednja kemična energija:
premog
nafta
zemeljski plin
vodik
les
28 MJ
42 MJ
55 MJ
130 MJ
15 MJ
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
JEDRSKA ENERGIJA
Iz Rutherfordovega modela atoma sledi, da mora imeti jedro natančno
uravnotežen naboj z elektroni, ki krožijo okoli njega.
Najprej so mislili, da atomsko jedro sestavljajo samo protoni, ki imajo
enak naboj kot elektoni.
V tem primeru bi moralo jedro helija tehtati dvakrat več kot jedro vodika.
Tehta pa dejansko štirikrat več!
Zato so vpeljali še delce, ki imajo maso, vendar nimajo naboja in jih
poimenovali nevtroni.
Izotopi danega elementa imajo enako število elektronov in protonov,
vendar različno število nevtronov.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
JEDRSKA ENERGIJA
Izotop ogljika C-13,
ki ima v jedru 6 protonov
in 7 nevtronov
Izotop ogljika C-12,
ki ima v jedru 6 protonov
in 6 nevtronov
proton: proton
neutron: nevtron
carbon: ogljik
Zgradba jedra: sestavljeno je iz pozitivno nabitih delcev: protonov
in delcev brez naboja: nevtronov
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
JEDRSKA ENERGIJA
ATOMSKO ŠTEVILO je število protonov v jedru. Atomsko število daje ime
elementu.
MASNO ŠTEVILO je skupno število protonov in nevtronov v jedru.
ŠTEVILO ELEKTRONOV, ki kroži okoli jedra, je pomembno za kemijske lastnosti
elementa. Če spremenimo število elektronov iz deset na enajst dobimo iz
inertnega kamijskega elementa (neon) izjemno kemijsko aktivnega (natrij).
masno število
atomsko število
ime elementa
65
29
Cu baker 65
63
29
Cu baker 63
Od deset bakrovih atomov v naravi jih je sedem lažjih in trije težji.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
KEMIČNA ENERGIJA
PERIODNI SISTEM ELEMENTOV
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
JEDRSKE SILE
Večina atomov je izredno stabilnih.
Zlato ostaja zlato, železo ostaja železo.
Železo iz železne dobe rjavi - zaradi kemijskih reakcij.
Atomi železa, ki so v železni posodi ostajajo enaki kot
atomi železa, ko je bila posoda narejena več tisoč let nazaj.
Kaj drži protone skupaj, če so enako nabiti in se odbijajo ?
1935 Yukawa iznajde novo silo - jedrsko silo ali močno silo
(dodatno k gravitacijski in elektomagnetni), ki je privlačna in
kljubuje elektomagnetni na majhnih razdaljah.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
RADIOAKTIVNOST
Pri lahkih atomih opažamo, da je število protonov in nevtronov enako.
Pri težjih atomih začne naraščati število nevtronov.
To je pomembno, ker so jedrske sile odvisne od števila delcev v
jedru (nukleonov) in ne od elektromagnetne sile.
Elektromagnetne sile delujejo na daljše razdalje kot jedrske, zato
potrebujemo, če hočemo, da jedro ostane skupaj več “veziva” –
nevtronov.
Nad bizmutom, ki ima 83 protonov in 126 nevtronov ni več
stabilnih jeder.
Nestabilna jedra oddajajo bodisi elektrone, bodisi gama žarke ali helijeva jedra.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
RADIOAKTIVNOST
Kako to, da najdemo v naravi uran, ki ima 92 protonov ?
Uran ni stabilen, le zelo počasi razpada.
Uran lahko tudi razcepimo na dve podobno veliki jedri. Pri tem se sprosti
ogromno energije.
Procesu pravimo jedrski razcep ali fisija.
Proces, pri katerem dve lažji jedri spojimo v težjega imenujemo fuzija.
Energije, ki se sproščajo pri jedrskih reakcijah so več milijonkrat večje kot pri
kemijskih reakcijah.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
ENERGIJA IN MASA
Albert Einstein (1879-1955), rojen v Ulmu, Nemčija
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
ENERGIJA IN MASA
Albert Einstein leta 1905 (takrat ima 26 let) publicira članek
On the Electrodynamics of Moving Bodies
(O elektrodinamiki gibajočih teles)
Problem, ki ga je rešil je bil naslednji:
Newtonovi zakoni gibanja in
Maxwellova teorija elektromagnetizma
ne dajeta konsistentnih rezultatov!
Newtonove zakone Einstein nadomesti s
Posebno teorijo relativnosti:
masa telesa je odvisna od hitrosti
energija in masa se lahko pretvarjata ena v drugo.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
ENERGIJA IN MASA
Posebna teorija relativnosti:
Vsako telo ima energijo mirovanja in maso mirovanja.
V primeru, da se telo giba, se obnaša kot da ima večjo maso.
Kinetično energijo definira kot razliko med energijo gibanja in
energijo mirovanja.
Povezava med energijo mirovanja in maso mirovanja je
E  mc 2
m  masa
m
c  svetlobna hitrost =3  10
s
8
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
ENERGIJA IN MASA
Sprememba energije v Joulih se izraža s spremembo mase v kilogramih kot
E J   9 1016 J/kg  m kg
Sprememba mase enega kilograma v energijo da 90 Peta Joulov (PJ)
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
VRSTE ENERGIJE
kemična in
jedrska
energija
odpadna
toplota
električna
energija
toplota
toplota - kinetična energija - električna energija
PRIMARNA
ENERGIJA
merilnik
DOBAVLJENA
ELEKTRARNA
(SEKUNDARNA)
UPORABNA
ENERGIJA
ENERGIJA
Primarna energija
Sekundarna energija
Dobavljena energija
Uporabna energija
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
chemical energy: kemična energija
primary energy: primarna energija
heat energy: toplotna energija
kinetic energy: kinetična energija
electrical energy: električna energija
power station: elektrarna
delivered energy: dobavljena energija
usefull energy: uporabna energija
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
VRSTE ENERGIJE
GIBANJE
TOPLOTA
ELEKTRIKA
SVETLOBA
KEMIČNA ENERGIJA
JEDRSKA ENERGIJA
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
PRIMARNA (ZAČETNA) ENERGIJA
NEOBNOVLJIVI ENERGIJSKI VIRI
v naravi jih je končno mnogo, se ne obnavljajo
FOSILNA GORIVA
JEDRSKO GORIVO
OBNOVLJIVI ENERGIJSKI VIRI
v naravi jih je “neskončno” mnogo, se obnavljajo
SONČNA ENERGIJA
VODNA ENERGIJA
VETRNA ENERGIJA
BIOMASNA ENERGIJA
GEOTERMALNA ENERGIJA
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
SEKUNDARNA (KONČNA) ENERGIJA
pridobljena je iz primarne energije z energijskimi pretvorbami
ELEKTRIČNA ENERGIJA
NEOSVINČENI BENCIN
BRIKETI
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
KORISTNA ENERGIJA
uporablja se pri porabniku
TOPLOTA ŠTEDILNIKA
HLAD HLADILNIKA
SVETLOBA ŽARNICE
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
UČINKOVITOST (IZKORISTEK) ENERGIJSKE PRETVORBE
SEKUNDARNA (DOBAVLJENA) ENERGIJA
-----------------------------------PRIMARNA ENERGIJA
UČINKOVITOST (IZKORISTEK) ENERGIJSKE NAPRAVE
UPORABNA ENERGIJA
-----------------------------------SEKUNDARNA ENERGIJA
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
CELOTNA UČINKOVITOST (IZKORISTEK)
ENERGIJSKE PRETVORBE
UPORABNA ENERGIJA
IZKORISTEK = -------------------------------PRIMARNA ENERGIJA
Celotni izkoristek nekega procesa pretvarjanja energije je produkt
izkoristkov individualnih korakov tega procesa.
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
IZKORISTEK ENERGIJSKE PRETVORBE
IZKORISTEK
KORAKA
CELOTNI
IZKORISTEK
Proizvodnja (izkop, mletje) premoga
96,0 %
96,0 %
Prevoz premoga
97,0 %
93,0 %
Generacija elektrike
33,0 %
31,0 %
Prenos elektrike
85,0 %
26,0 %
Osvetljava
Florescenčna žarnica
Navadna žarnica
20,0 %
5,0 %
5,2 %
1,3 %
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
IZKORISTEK ENERGIJSKE PRETVORBE
PRIMER NAVADNI AVTOMOBIL
IZKORISTEK
KORAKA
CELOTNI
IZKORISTEK
Proizvodnja bencina
83,0 %
83,0 %
Koristna toplota
25,0 %
21,0 %
Mehanska energija
70,0 %
16,0 %
Mehanski prenosi
70,0 %
10,0 %
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
IZKORISTEK ENERGIJSKE PRETVORBE
PRIMER ELEKTRIČNI AVTOMOBIL
IZKORISTEK
KORAKA
CELOTNI
IZKORISTEK
Proizvodnja premoga
96,0 %
96,0 %
Generacija elektrike
33,0 %
32,0 %
Prenos elektrike
90,0 %
29,0 %
Motor
90,0 %
26,0 %
Baterija
80,0 %
21,0 %
Prenosi
90,0 %
18,0 %
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
IZKORISTKI ENERGIJSKIH PRETVORB - I
Električni generator
mehanska energija - električna energija
70 - 99%
Električni motor
električna energija - mehanska energija
50 - 59%
Plinska peč
kemična energija - toplotna energija
Vetrnica
mehanska energija - električna energija
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
70 - 95%
35 - 50%
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
IZKORISTKI ENERGIJSKIH PRETVORB - II
Elektrarna na fosilna goriva
kemična-termična-mehanska-električna
30-40 %
Jedrska elektrarna
jedrska-termična-mehanska-električna
30-35 %
Avtomobilski motor
kemična-termična-mehanska
20-30 %
Floresčenčna žarnica
elektrika-svetloba
20 %
Navadna žarnica
elektrika-svetloba
5%
Fotovoltaična celica
svetloba-elektrika
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
5-28 %
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
PRETVARJANJE ENERGIJE
IZ KEMIČNE ENERGIJE V
KEMIČNO ENERGIJO
hrana, rastline
V ELEKTRIČNO ENERGIJO
baterije-praznjenje, gorivne celice
V TOPLOTO
ogenj, hrana
V SVETLOBO
sveča, fosforescenca
V MEHANSKO ENERGIJO
raketa, mišice
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
PRETVARJANJE ENERGIJE
IZ ELEKTRIČNE ENERGIJE V
KEMIČNO ENERGIJO
baterije-polnjenje, elektroliza
V ELEKTRIČNO ENERGIJO
transistor, transformator
V TOPLOTO
toaster, električna peč
V SVETLOBO
svetilna dioda, svetilka
V MEHANSKO ENERGIJO
rele, elektromotor
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
PRETVARJANJE ENERGIJE
IZ TOPLOTE V
KEMIČNO ENERGIJO
utekočinjanje, uplinjanje
V ELEKTRIČNO ENERGIJO
termočlen
V TOPLOTO
toplotna črpalka, toplotni izmenjevalec
V SVETLOBO
ogenj
V MEHANSKO ENERGIJO
turbina, plinski motor, parni stroj
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
PRETVARJANJE ENERGIJE
IZ SVETLOBE V
KEMIČNO ENERGIJO
fotosinteza, fotografski film
V ELEKTRIČNO ENERGIJO
sončna celica
V TOPLOTO
sončni zbiralnik
V SVETLOBO
laser
V MEHANSKO ENERGIJO
avtomatsko odpiranje vrat
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
PRETVARJANJE ENERGIJE
IZ MEHANSKE ENERGIJE V
KEMIČNO ENERGIJO
kristalizacija-umetni diamanti
V ELEKTRIČNO ENERGIJO
generator, alternator
V TOPLOTO
zavora
V SVETLOBO
iskrenje zaradi trenja
V MEHANSKO ENERGIJO
nihalo, mlinsko kolo
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE
Prof.dr. Božidar Šarler
2007/2008
ENERGETIKA IN ENERGETSKE NAPRAVE
OBLIKE ENERGIJE