انواع انرژی
اشكال علمي انرژي
Potential Energy = انرژي پتانسيل
Kinetic Energy = انرژي جنبشي
Total Energy =مقدار کل انرژي
انرژي چيست ؟ انرژي تعيير ميكند و براي ما چيزهاي مختلفي مي سازد. انرژي ماشينها را در امتداد جاده ها و قايقها را براي آب مي راند . انرژي در اجاق كيك مي پزد , آب را در فريزر يخ نگه مي دارد , آهنگهاي مورد علاقه ما را در راديو مي نوازد و خانه ما را روشن نگه مي دارد . انرژي باعث رشد بدن ما شده و به ذهن ما اجازه مي دهد كه فكر كنند . دانشمندان انرژي را بصورت قابليت انجام كار تعريف مي كنند.
اشكال انرژي
انرژي به اشكال مختلفي مانند نور, گرما , صدا و حركت وجود دارد. اشكال گوناگوني از انرژي وجود دارد , اما مي توان آنها را به دو دسته جنبشي و پتانسيل تقسيم كرد.
انرژي جنبشي
انرژي جنبشي همان حركت است. حركت امواج , الكترونها , اتمها , مولكولها , اجسام و مواد. بنابراين انرژي جنبشي شامل انرژي الكتريكي , انرژي موجي , انرژي حرارتي , انرژي حركتي و انرژي صوتي است .
انرژي الكتريكي : حركت بارهاي الكتريكي را انرژي الكتريكي مي گويند.
هم چيز از ذرات بسيار ريزي بنام اتم ساخته شده اند . اتمها نيز خود به ذرات كوچكتري بنام الكترون پروتون و نوترون تقسيم مي شوند. اعمال نيرو مي تواند الكترونها را به حركت وادار كند بارهاي الكتريكي كه در يك سيم جريان دارد . الكتريسيته يا برق ناميده مي شوند . روشنايي مثال ديگري از انرژي الكتريكي ست
انرژي موجي : انرژي الكترو مغناطيسي كه در امواج متقاطع وجود دارد را انرژي موجي گويند . اين انرژي شامل نور قابل روئت , اشعه ايكس , اشعه گاما , و امواج راديويي هستند . نور يكي از انواع انرژيهاي موجي است . انرژي خورشيدي نيز مثال ديگري از انرژي موجي است .
انرژي حرارتي: يا گرما , انرژي درون اجسام مي باشد كه حاصل لرزش و حركت اتمها و مولكول هاي درون جسم است . انرژي زمين گرمايي مثالي از انرژي حرارتي است .
انرژي حركتي : حركت اشياء و مواد از يك جابه جايي ديگر را انرژي حركتي مي گويند . اين اشياء هنگاميكه به آنها نيرويي وارد شود بر اساس قانون حركت نيوتن , حركت مي كند . باد مثال از انرژي حركتي است .
صوت : حركت انرژي در مواد به صورت امواج طولي ( فشار – كشش ) را به صوت مي گويند. صوت هنگامي بوجود مي آيد كه نيرويي باعث لرزش جسم شود كه در اين حالت انرژي بصورت موج در جسم انتقال پيدا مي كند.
انرژيهاي پتاسيل
انرژي ذخيره شده در جسم بر اساس موقعيت آن ( انرژي جاذبه اي ) اشكال متعددي از انرژي جاذبه اي وجود دارد.
انرژي شيميايي : انرژي ذخيره شده در پيوند اتمها و مولكولها . اين انرژي اين ذرات را به هم متصل نگه مي دارد . تراكم زيست , نفت گاز طبيعي و پروپان مثالهايي از انرژي شيميايي ذخيره شده هستند .
انرژي ميكانيكي ذخيره شده : انرژي موجود در اجسام كه با اعمال يك نيرو به آنها بوجود مي آيند را گويند.فنرهاي فشرده مثالي از مكانيكي ذخيره شده است.
انرژي هسته اي : انرژي ذخيره شده در هسته هاي يك اتم كه هسته ها را به هم نگه مي دارد را گويند . اين انرژي مي تواند در اثر تركيب شدن يا شكافته شدن آزاد شود . دستگاههاي نيروي هسته اي , هسته اتم اورانيم را در فرايني بنام شكافت مي شكافند ( Fission ) . خورشيد از اتمهاي هيدروژن تشكيل شده است كه اين اتمها دچار فرايندي بنام گدازه ( Fusion ) هستند .
انرژي جاذبه اي : انرژي موقعيت يا مكان را گويند . سنگ رها شده از بالاي يك تپه داراي انرژي پتانسيل جاذبه اي است . انرژي آب مانند انرژي آب مخازن پشت سد مثالي از انرژي پتانسيل جاذبه اي است .
بقاياي انرژي
براي دانشمندان بقاي انرژي . ذخيره انرژي نيست . قانون انرژي مي گويد كه انرژي نه بوجود مي آيد و نه از بين مي رود . وقتي ما از انرژي استفاده مي كنيم , انرژي از بين نمي رود بلكه ما آن را از شكلي به شكلي دگر تغيير مي دهيم .
موتور ماشين گازوئيل مي سوزاند و انرژي شيميايي گازوئيل را به انرژي مكانيكي تبديل مي كند . سلولهاي خورشيدي انرژي پرتو خورشيد را به انرژي الكتريكي تبديل مي كند. انرژي به اشكال مختلف تغيير مي كند اما مجموع كل انرژي در هستي ثابت مي ماند.
بهره انرژي
بهره انرژي ميزان انرژي مفيدي كه از يك سيستم بدست مي آيد را گويند . يك ماشين با بهره انرژي كامل تمام انرژي ورودي را به كار تبديل مي كند .تبديل شكلي از انرژي به شكلي ديگر هميشه با از دست دادن مقداري انرژي همراه است .
در حقيقت تمام انتقالات و تبديلات انرژي با بهره تمام همراه نيستند . بدن انسان مثال خوبي از اين نوع است . بدن شما مثل يك ماشين مي ماند. و سوخت اين انرژي غذا است . بدن شما براي حركت , تنفس , و فكر كردن به انرژي موجود در غذا نياز دارد . اما بدن شما براي تبديل كامل غذا به كار مفيد كارايي ندارد . بدن شما بيشتر اوقات كمتر از 5 درصد كارايي دارد . مابقي انرژي بصورت حرارت از بين مي رود . شما واقعاً مي توانيد اين حرارت را هنگام ورزش احساس كنيد.
منابع انرژي
ما منابع انرژي بسيار متنوعي را براي كارهاي خود استفاده مي كنيم . منابع انرژي به دو گروه تجديد پذير و تجديد ناپذير تقسيم مي شود .
ذغال سنگ , نفت , گازطبيعي , پروپان , و اورانيوم از منابع تجديد ناپذير انرژي هستند . اين منابع براي توليد برق و در نهايت حركت اتومبيل , گرم كردن خانه ها و توليد انواع وسايل بكار مي رود.
تراكم زيست 2.9 درصد
تجديد پذير _ گرمايش , توليد برق , حمل و نقل
نفت 37.2 درصد
تجديد ناپذير _ در حمل و نقل و كارخانجات
نيروي آبي 2.7درصد
تجديد پذير _ توليد برق
گازطبيعي 7.32درصد
تجديد ناپذير _ در گرمايش, كارخانجات , توليد برق
زمين گرما 0.3درصدتجديد پذير _ گرمايش , توليد
زغال سنگ 22.7درصد
تجديد ناپذير _ توليد برق
باد 1.0درصدتجديد پذير _ توليد برق
اورانيم 8.3درصد
تجديد ناپذير _ توليد برق
پروپان 1.9درصد
تجديد ناپذير _ كارخانجات و گرمايش
اين منابع انرژي از آنجا كه ذخيره آنها محدود است تجديد ناپذير ناميده مي شود براي مثال نفت ميليونها سال پيش از بقاياي گياهان و جانوران دريايي قديمي بوجود آمده است . ما نمي توانيم در زمان كوتاه نفت بسازيم . منابع انرژي تجديد پذير شامل تراكم زيست , انرژي گرمايي , انرژي خورشيدي و انرژي باد است .از آنجا كه اين انرژي در زمان كوتاه قابل اسطحصال است بنابراين منابع انرژي تجديد پذير ناميده مي شود . خورشيد هر روزه مي تابد , بادها مي وزند و رودخانه ها جريان مي يابند . منابع انرژي تجديد پذير عمدتاً براي توليد برق استفاده مي شوند .برق فرم ديگري از ساير منابع انرژي است ( منبع ثانويه انرژي )
ما مجبور هستيم از منبع انرژي ديگري براي توليد برق استفاده كنيم
انرژی جزر و مد و امواج دریا |
14 مرداد 1387 ساعت 8:44 
|
|
|
| ||
نیروگاه های جزر و مدی به دلیل مشابهت با نیروگاه های آبی و استفاده از فناوری آماده آنها ، به پیشرفت های سریعی نايل آمده است . اما بروز مشکلات زیست محیطی باعث شده است که تحول و ایجاد تغییرات اساسی در روش کار ضروری شود. توسعه آنها به روش قبل به رغم پیشرفت های ذکر شده ، در عمل محدود شده است.
نیروگاه های موجی از تنوع زیادی برخوردار هستند. برخی بر روی آب شناورند و برخی دیگر در ساحل نصب می شوند. همچنین نحوه درگیری آنها با امواج و در نتیجه نوع حرکتی که جذب می کنند با هم تفاوت بسیار دارد. علاوه بر کارهای مطالعاتی، نمونه های کوچکی نیز از برخی سیستم های موجی در نقاط مختلف جهان ساخته شده و مورد آزمایش قرار گرفته است.
امواج در اثر انتقال انرژی از باد به دریا به وجود می آیند. نرخ این انتقال انرژی بستگی به سرعت باد و نیز به مسافتی دارد که در طول آن باد با سطح آب در فعل و انفعال بوده است. موج ها به خاطر جرم آبی که نسبت به سطح متوسط دریا جابه جا شده ، انرژی پتانسیل و به خاطر سرعت ذرات آب ، انرژی جنبشی را با خود حمل می کنند. انرژی ذخیره شده از طریق اصطکاک و اغتشاش و با شدتی که بستگی به ویژگی امواج و عمق آب دارد ، تلف می شود. موج های بزرگ در آب های عمیق انرژی خود را با کندی بسیار از دست می دهند ، در نتیجه سیستم های امواج بسیار پیچیده هستند و اغلب هم از بادهای محلی و هم از توفان هایی که روزها قبل در دور دست اتفاق افتاده اند سرچشمه می گیرند. امواج توسط ارتفاع، طول موج و دوره تناوبشان مشخص می شوند. قدرت امواج معمولاً بر حسب کیلووات بر متر بیان می شود که نمایانگر شدت انتقال یا عبور انرژی از یک خط فرضی به طول یک متر و موازی با جبهه موج است. امروزه فناوری تولید انرژی از موج اقیانوس ها وجود دارد، به طوری که بیش از 400 اختراع در این زمینه به ثبت رسیده است که از آنها به سه روش اصلی استفاده از کانالی به شکل مخروط ناقص ، استفاده از حرکت عمومی امواج اقیانوس توسط مکانیزم های گوناگون و استفاده از یک ستون نوسانی آب می توان اشاره کرد.
جزر و مد دریا در اثر جاذبه ماه و خورشید به هنگام گردش زمین به وجود می آید. نیروی جاذبه ماه باعث ایجاد برآمدگی در آب ها شده و به علت گردش وضعی زمین این برآمدگی به سمت غرب جریان پیدا می کند ، در نتیجه موج هایی با دوره 12 ساعت و 25 دقیقه ایجاد می شود که دامنه نوسان آنها در اقیانوس های برگ در حدود 5/0 متر است. اثر نیروی جاذبه خورشید نیز مشابه ولی ضغیف تر است و هر 12 ساعت یک مرتبه ظاهر می شود. به این ترتیب جزر و مد به صورت منظم در قالب امواج در قالب امواج قمری رخ می دهد. بیشترین دامنه جزر و مد زماني به وجود می آید که ماه و خورشید در یک راستا قرار گرفته باشند (اقران) و برعکس هنگامی که آنها در بربیع باشند این دامنه حداقل است. هنگامی که امواج جزر و مدی به سواحل و فلات قاره می رسند، دامنه آنها می تواند در اثر هجوم آب، قیفی شدن آبراه و ایجاد رزنانس به طور قابل ملاحظه ای افزایش یابد. مثلاً دامنه جزر و مد در نقاط مناسبی از کانادا به بیش از 10 متر می رسد. به رغم پیچیدگی خاصی که در مورد جزر و مد وجود دارد پیش بینی و محاسبه دقیق آن در هر محل ممکن است.
استحصال انرژی از جزر و مد در نقاطی عملی است که انرژی زیادی به صورت جزر و مدهای بزرگ در آنها متمرکز شده باشد و به علاوه جغرافیای محل نیز برای احداث نیرگاه جزر و مدی سایت مناسبی فراهم کرده باشد. چنین مکان هایی در همه جا یافت نمی شوند. اما تا به حال تعداد نسبتاً زیادی شناسایی شده اند. در حال حاضر تعداد کمی نیروگاه جزر و مدی در جهان احداث شده است. نخستين و بزرگ ترین آنها که از نوع تک حوضچه ای و دو اثری بوده، با ظرفیت 240 مگاوات در لارانس فرانسه تأسیس شده است که جنبه تجاری دارد. به غیر از آن، نیروگاه 20 ماواتی آناپولیس در کانادا، نیروگاه آزمایشی 400 کیلوواتی کیسلایاگوبا در شوروی سابق و نیروگاه 2/3 مگاواتی جیانگزیا در چین را می توان نام برد. همچنین چند ایستگاه کوچک چند منظوره در چین احداث شده است.
علاوه بر انرژی جزر و مد و امواج، انرژی حرارتی اقیانوس ها یا دریاها که از اختلاف دمای آب های سطحی و آب های عمق 1000 متری دریاهای بزرگ استفاده کرده و یک سیکل کم راندمان و دما پایین ترمودینامیکی را بین این دو منبع حرارتی سرد و گرم برقرار می کند نیز مورد توجه و بهره برداری آزمایشی قرار گرفته است.