2. Energia i jej postacie

ENERGIA-zasób pracy, zmagazynowany w danym ciele lub układzie ciał, który może być zwiększony lub zmniejszony. Wartość energii nie jest stała i charakterystyczna dla danego ciała, lecz zależ od jego stanu.

a)En.elektryczna-energia związana z ładun-kami elektrycznymi (jonami, elektronami). Pod pojęciem en. elektrycznej rozumie się zarówno en. elektrostatyczną związaną z ładunkami nieruchomymi, jak i elektrody-namiczną - ładunki ruchome.

b)En.mechaniczna-związana jest z najprost-szą formą ruchu materii,tj ruchem mecha-nicznym ciał, a więc zachodzącymi w czasie zminami położenia rozważanego ciała (kinetyczna) i z samym położeniem tego ciała względem innych (potencjalna):

c)En.promienista-jest energią przenoszoną przez zmienne pole elektromagnetyczne. En.promienistą jest en światła widzialnego, promieniowania cieplnego,fal radiowych,itp

d)En.cieplna-jest pojęciem makroskopo-wym odnoszącym do układu złożonego z olbrzymiej liczby cząstek, atomów i jest energią związaną z chaotycznym ruchem cząstek układu. E=I=mi i-entalpia

e)En.chemiczna-stanowi energię wiązania związków chemicznych. Jest ona uwarun-kowana wzajemnym oddziaływaniem atomów lub jonów w cząsteczce. W wyniku reakcji en.chemiczna może się wydzielać w różnych postaciach

f)En.jądrowa-stanowi energię wiązania nu-kleonów w jądrze atomowym i jest warun-kowana oddziaływaniem nukleonów.

W/w typy energii mogą się przemieniać w inne.

3. Zasoby energii i klasyfikacja jej przet-worników

Zasoby energii na Ziemi są oceniane orien-tacyjnie,gdyż nie można dokładnie określić energii promieniowania Słońca docierającej do Ziemi oraz energii wiatrów.

Światowe zasoby energii można podzielić na dwa rodzaje ze względu na źródła en.:

1)Źródła nieregenerowane:

-en chemiczna substancji polnej: węgiel, torf, ropa naftowa, gaz ziemny,

-en jądrowa

-en geotermiczna

2)Źródła regenerowane:en słoneczna, wietrzna, wód

----------------------------------------------------

Przetworniki energii dzieli się na:

-proste - jeden rodzaj energii przekształca się bezpośrednio na drugi

-złożone - dwa lub więcej przekształcenia

Proste przetworniki energii ze względu na rodzaj wytwarzanej energii użytecznej dzielimy na trzy zasadnicze grupy:

I.Przetworniki ciepła:

a)chemiczne - piece,kotły,komory spalania

b)jądrowe - termojądrowe - reaktory

c)świetlne - piece słoneczne, kotły

d)elektryczne - piece elektryczne

e)mechaniczne - rury uderzeniowe

II.Przetworniki energii elektrycznej:

a)chemiczne - ogniwa galwaniczne

b)jądrowe - baterie jądrowe, reaktory

c)cieplne - termoelektryczne i termoemi-syjne generatory energii elektrycznej

d)świetlne - fotoelementy

e)mechaniczne - zwykłe,wirnikowe genera-tory energii elektrycznej

III.Przetworniki en mechanicznej-silniki:

a)chemiczne-silniki pracujące dzięki energii chemicznej paliwa są w istocie silnikami cieplnymi

b)jądrowe-wykorzystujące w celu wytwo-rzenia siły odrzutu energię kinetyczną produktów rozszczepienia jąder bez przek-ształcania jej w ciepło

c)cieplne-urządzenia działające na zasadzie rozprężania:tłokowe i przepływowe

d)elektryczne-silniki elektryczne wirujące i liniowe

e)termoelektromagnetyczne-silniki elektrorakietowe

f)świetlne-żagiel słoneczny,fotonowe silni-ki rakietowe

I.SPADKI NAPIĘĆ NA LINIACH

1.Prądy I₁,I₂,... (pojemnościowe ze znakiem `+')

2.Prądy między punktami I₁₂,...

3.Długości linii na jeden przekrój: l₁₂'=l₁₂ (s'/s₁₂)

4.Spadki napięć:; Poprzeczne straty napięcia: ΔU_1k^b

Potem liczymy moduł |ΔU_1k|

5.Napięcie na końcach: U_k=U₁-|ΔU_1k|

6.Moduły prądów:

7.Straty mocy: Obiór 3fazowy: ΔP₁₂=3I₁₂²R₁₂; Obiór 1fazowy: ΔP₁₂=I²(2l/γs)

Potem je sumujemy i mamy ogólne straty mocy

2.ZWARCIA

Generator: ; Transformator: ; X_g¹⁰=X_g⁶(10/6)²

-prąd początkowy; i_u= 2 k_u I_p - prąd udarowy k_u=1.8

3.KOTŁY 1bar=10⁵Pa

i_sk=4.19⋅t_nas dla 0.06bar t_nas=36^oC

;

4.PRZEMIANY

Równanie Clapeyrona: pV=mRT R= R_μ/μ R_μ=8.315 [kJ/kmolK]

pV=nR_μT

Q₁₂=mc(T₂-T₁); c­_p-c_v=R

Energia wew.: ΔU=mc_vΔT

Entalpia I=U+pV

Praca zew Praca techniczna:

Q₁₂=ΔU+L_zew

Q₁₂=ΔI+L_techz

7,7 Możliwości wykorzystania energii termojądrowej

Reakcje syntezy lekkich jąder mogą zachodzić na dużą skalę tylko w b.wys. temperaturach,(setki mln. stopni).W takich temperaturach substancje znajdują się w stanie elektron-jądr. Plazmy. W wyniku intensywnego ruchu jąder dochodzi do zderzeń -może zajść synteza. Reakcji syntezy towarzyszy wydzielanie się energii, plazma nagrzewa się przy tym jeszcze bardziej i prędkość reakcji wzrasta.
Podstawowy problem przy prowadzeniu syntezy jądr. to uzyskanie plazmy o b. wys. temperaturze,odpowiedniej gęstości i utrzymanie jej tak długo,az wyzwolona energia będzie większa od doprowadzonej(bilans energii dodatni) i będzie w stanie dalej podtrzymywać przebieg reakcji.
Najważniejsze reakcje termojądrowe:

Zużycie energii elektr. i cieplnej pozwala już dzisiaj na techniczne i ekonomicznie uzasadnione wdrażanie do przemysłów energetycznych poszczególnych krajów elektrowni jądr, opartych na wypróbowanych typach energetycznych reakt. jądr. obecnie budowane elektrownie jądr.

ZALETY:

• możliwości lokalizowania niezależnie od miejsc wydobycia paliwa

• zmniejszonym zapotrzebowaniem powierzchni potrzebnej na zainstalowanie jednostki mocy

• możliwością obniżenia jednostkowych kosztów wytwarzania. energii elektr., gdyż charakteryzują się one stałą tendencją zniżkową.

• brak zanieczyszczenia atmosfery, która towarzyszy elekrt konwencjonalnym

• odciążeniem kolejnictwa od transportu paliw

• duża pewność pracy- prawdopodobieństwo awarii reaktora jest b.małe

GŁÓWNE WADY:

• wyższe nakłady inwestycyjne

• niższe parametry technologiczne

• większe zapotrzebowanie wody chłodzącej

• problem składowania odpadów radioaktywnych

Chociaż określenie wielkości i tempa rozwoju energetyki jądrowej nie jest sprawą prostą i opracowanie prognozy różnią się między sobą, niemniej jednak wszystkie wskazują na szybki rozwój energetyki jądr. według prognozy Międzynarodowej Agencji Energetyki Atomowej w 2000 rok łączna moc elektrowni jądrowych wyniesie ok. 40% ogólnej mocy zainstalowanych generatorów.