Практическая ценность видов энергии

Глава 2. Виды энергии

Данная глава написана по материалам книг Г.Н. Алексеева «Энергоэн­тропика» и «Преобразователи энергии».

 

Подход к классификации видов энергии

Энергия - это количественная мера движения, выражающая внутрен­нюю активность материи, способность материальных систем к совершению определённой работы, или преобразованиям во внешней среде, на основе внутренних структурных изменений.

Материя - бесконечное разнообразие конкретных объектов и систем, каждая из которых обладает движением, структурностью, связями и взаимо­связями, пространственно-временными и многими другими общими и час­тичными свойствами (электрические частицы и античастицы, поля, атомные ядра, атомы, молекулы, макроскопические тела, геологические образования и т.д.).

Советский физик К.А.Путилов в “Лекциях по термодинамике” ещё в 1939г. указывал, что “в различных науках, вследствие неодинаковых целей и различных методов, следует по разному классифицировать виды энергии ” и дал перечисление их для механики, термодинамики, прикладной физики и т.д..

Но классификации перекрывали друг друга, в них разными терминами обозначались, по существу, одни и те же виды энергии, не было оснований считать их исчерпывающими. И это естественно, ибо материя для всех наук едина, как едины ее виды, формы движения и “напряженного состояния”- взаимодействия.

Опыт классификаций материальных объектов свидетельствует, что для классификации видов энергии необходимо использовать комплексный под­ход, вклю­чающий эти три критерия, поскольку какого-то одного из них не­достаточно.

Современная наука различает:

- четыре основных частицы вещества: молекула, атом, нуклон и элек­трон;

- четыре основных поля: ядерное (мезонное), электромагнитное (фотон­ное), нейтринное и гравитационное;

- два вида движения: неупорядоченное (для микрочастиц оно называ­ется тепловым) и упорядоченное;

- четыре класса физических взаимодействий - ядерное (сильное), элек­тромагнитное, “нейтринное” (сла­бое) и гравитационное (ультраслабое);

- две группы видов энергии: потенциальные (энергии положения, т.е. «напряженного состояния») и кинетические (энергии движения) энергии.

Опираясь на эти данные и используя комплексный критерий (виды ма­терии - формы движения – виды взаимодействия), получаем классификацию видов энергии, которая охватывает все варианты энергетических превраще­ний:

1. Аннигиляционная 9. Магнитостатическая

2. Ядерная 10. Нейтриностатическая

3. Химическая 11. Электрическая (электродинамическая)

4. Тепловая 12. Электромагнитная

5. Механическая 13. Мезонная (мезонодинамическая)

6. Упругостная 14. Гравидинамическая

7. Гравистатическая 15.Нейтринодинамическая.

8. Электростатическая

 

Виды энергии

1. Аннигиляционная энергия - полная энергия системы “вещество-анти­вещество”, освобождающаяся в процессе их соединения и аннигиляции (вза­имного уничтожения), в различных видах (например, при аннигиляции элек­трона и протона энергия освобождается в виде энергии фотонов – частиц электромагнитного поля).

2.Ядерная энергия - энергия связи нуклонов (нейтронов и протонов) в ядре, осво­бождающаяся в различных видах при делении тяжёлых и синтезе лёг­ких ядер; в последнем случае - “термоядерная”.

3.Химическая энергия - энергия системы из двух или более реаги­рую­щих между собой веществ. Она освобождается в результате пере­стройки электронных оболочек атомов и молекул при химических реак­циях.

4.Гравистатическая энергия - потенциальная энергия ультраслабого взаи­модействия всех тел, пропорционального их массам. Практическое зна­чение имеет энергия тела, которую оно накапливает, преодолевая силу зем­ного притяжения.

5.Электростатическая энергия – потенциальная энергия взаимодейст­вия электрических зарядов, то есть запас энергии электрически заряженного тела, накапливаемый в процессе преодоления им сил элек­трического поля.

6.Магнитостатическая энергия – потенциальная энергия взаимодей­ствия “магнитных зарядов” или запас энергии, накапливаемый телом, способным преодолевать магнитные силы в процессе перемещения против направления действия этих сил. Источники – электрический ток, постоянный магнит.

7.Нейтриностатическая энергия – потенциальная энергия слабого взаимо­действия “нейтринных зарядов”, или запас энергии, накапливае­мый в процессе преодоления бэтта - поля, “нейтринного поля”. Вследствие огром­ной проникающей способности нейтрино, накапливать энергию та­ким спосо­бом практически невозможно.

8.Упругостная энергия – потенциальная энергия механически упру­го из­менённого тела. Освобождается при снятии нагрузки, чаще всего в виде ме­ханической энергии.

9.Тепловая энергия – часть энергии теплового движения частиц тел, кото­рая освобождается при наличии разности температур между дан­ным те­лом и телами окружающей среды.

10.Механическая энергия – кинетическая энергия свободно движу­щихся тел и отдельных частиц.

11.Электрическая (электродинамическая) энергия – энергия электри­че­ского тока во всех его формах.

12.Электромагнитная (фотонная) энергия – энергия движения фото­нов электромагнитного поля.

13.Мезонная (мезонодинамическая) энергия – энергия движения мезо­нов (пионов) – квантов ядерного поля, путём обмена которыми взаимодейст­вуют нуклоны.

14.Гравидинамическая (гравитонная) энергия – энергия движения ги­поте­тических квантов гравитационного поля – гравитонов.

15.Нейтринодинамическая энергия – энергия движения всепроникаю­щих частиц бетта–поля – нейтрино.

 

Практическая ценность видов энергии

Практическая ценность перечисленных видов энергии совершенно раз­лична. Они различаются последующим основным показателям:

- наличию и величине ресурсов на Земле;

- способностью к возобновлению ресурсов;

- возможностью непосредственного использования;

- возможностью накапливаться и сохраняться;

- возможностью экономно передаваться на дальние расстоя­ния;

- способностью экономно превращаться в используемые виды;

- концентрацией и т.д.

Все виды энергии имеют не только различную практическую ценность, но и выполняют различные функции. Одни - выполняют роль “ресурсов” – это ядерная, химическая, механическая, тепловая и электромагнитная виды энер­гии. В качестве полезных – непосредственно используемых – видов энергии выступают тепловая, механическая, электромагнитная и электриче­ская.

Гравистатическая, электростатическая, магнитостатическая и упругост­ная энергия служат для создания запасов энергии. А вот у оставшихся пяти видов энергии (№ 1, 7,13,14 и 15) функции (значения) пока лишь чисто тео­ретически.

Особое место среди всех видов энергии благодаря своим отличительным и неповторимым свойствам, занимает электрическая энергия. Она обладает следующими технико-экономическими преимуществами:

-высокая степень концентрации выработки и одновременно беспредель­ная дробимость;

-высокая степень транспортабельности;

-постоянная готовность к немедленному использованию;

-легкость превращения в другие виды энергии с высоким КПД;

-простота и легкость в управлении электрическими энергетическими машинами и приборами, возможность автоматизации и телемеханизации;

-относительная дешевизна энергии.

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: