Дайте определение понятиям энергии, энергетика, энергетические ресурсы. Теплота сгорания топлива. Единицы измерения

Энергия — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие.

Энергетика — область хозяйственно-экономической деятельности человека, совокупность больших естественных и искусственных подсистем, служащих для преобразования, распределения и использования энергетических ресурсов всех видов. Её целью является обеспечение производства энергии путём преобразования первичной, природной, энергии во вторичную, например в электрическую или тепловую энергию.

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ — все доступные для промышленного и бытового использования источники разнообразных видов энергии: механической, тепловой, химической, электрической, ядерной.

Теплота сгорания — это количество выделившейся теплоты при полном сгорании массовой (для твердых и жидких веществ) или объёмной (для газообразных) единицы вещества. Измеряется в джоулях или калориях. Теплота сгорания, отнесённая к единице массы или объёма топлива, называется удельной теплотой сгорания (дж или кал на 1 кг, м³ или моль).

Для её измерения пользуются методами калориметрии. Теплота сгорания определяется химическим составом горючего вещества. Содержащиеся в горючем веществе химические элементы обозначаются принятыми символами С, Н, О, N, S, а зола и вода — символами А и W соответственно.

3. Что включает в себя понятие энергосбережение? Виды топлива. Какие вещества называются топливом?

Энергосбережение ( экономия энергии ) — реализация правовых, организационных, научных, производственных, технических и экономическихмер, направленных на эффективное (рациональное) использование (и экономное расходование) топливно-энергетических ресурсов и на вовлечение в хозяйственный оборот возобновляемых источников энергии. Энергосбережение — важная задача по сохранению природных ресурсов.

Виды топлив:

Твердое топливо: а) естественное — дрова, каменный уголь, антрацит, торф; б) искусственное — древесный уголь, кокс и пылевидное, которое получается из измельченных углей.

Жидкое топливо: а) естественное — нефть; б) искусственное — бензин, керосин, мазут, смола.

Газообразное топливо: а) естественное — природный газ; б) искусственное — генераторный газ, получаемый при газификации различных видов твердого топлива (торфа, дров, каменного угля и др.), коксовальный, доменный, светильный и другие газы.

Топливом называется горючее вещество, используемое в качестве источника получения теплоты в энергетических, промышленных и отопительных установках.

4. Чем отличается активные и пассивные методы энергосбережения? Традиционные способы получения энергии.

Традиционные источники электрической энергии:
тепловая ТЭС,
энергия потока воды - ГЭС,
атомная энергия - АЭС.

Тепловые электростанции (ТЭС) вырабатывают электроэнергию в результате преобразования тепловой энергии, которая выделяется при сжигании органического топлива (угля, нефти, газа). Невосполнимость этих природных ресурсов заставляет задуматься о рациональном их применении и замене более дешевыми способами получения электроэнергии.
Гидроэлектростанция (ГЭС) — комплекс сооружений и оборудования, посредством которых энергия потока воды преобразуется в электрическую энергию. При их сооружении также наносится вред окружающей среде: перегораживаются реки, меняется их русло, затопляются долины рек.
Важнейшая особенность гидротехнических ресурсов в сравнении с топливно-энергетическими — их непрерывная возобновляемость.
Атомная электростанция (АЭС) — электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия используется для получения электрической. Генератором энергии здесь является атомный реактор. Тепло, выделяемое в нем в результате цепной реакции деления ядер некоторых тяжелых элементов, преобразуется в электроэнергию. АЭС работают на ядерном горючем (уран, плутоний и др.), мировые запасы которого значительно превышают запасы органического топлива.

В настоящее время энергосбережение - одна из приоритетных задач. Это связано с дефицитом основных энергоресурсов, возрастающей стоимостью их добычи, а также с глобальными экологическими проблемами.

Экономия энергии – это эффективное использование энергоресурсов за счет применения инновационных решений, которые осуществимы технически, обоснованы экономически, приемлемы с экологической и социальной точек зрения, не изменяют привычного образа жизни. Это определение было сформулировано на Международной энергетической конференции (МИРЭК) ООН.

5. Что означает прямая и косвенная экономия энергии? Нетрадиционные способы получения энергии

Совместными усилиями множества стран, была принята программа выхода из энергетического кризиса, которая включала в себя несколько организационных мероприятий, рассчитанных на несколько десятилетий. Основными мерами, предусматривалось программой, было введение прямой и косвенной экономии электроэнергии.

Меры прямой экономии электроэнергии, практически, во всех странах постсоветского пространства, выражались в веерных отключениях электроэнергии, запомнившиеся всем жителям бывших советских республик.

Косвенные меры экономии ввелись чуть позже, по вполне понятным причинам и необходимости финансирования большинства проектов. Данные меры выразились в запрете использования ламп накаливания мощностью более 100 Вт, после чего на прилавках магазинов появились энергосберегающие люминесцентные лампы и светодиодные светильники.

Нетрадиционные источники электрической энергии, где невосполняемые энергоресурсы практически не тратятся:
ветроэнергетика,
приливная энергетика,
солнечная энергетика.

Ветроэнергетическая установка способна превращать энергию ветра в электроэнергию. Запасы ветровой энергии на территории нашей страны огромны, так как во многих районах среднегодовая скорость ветра составляет б м/с. Устройство ветроэнергетической установки достаточно простое: вал ветряного колеса, способного вращаться под действием ветра, передает вращение ротору генератора электрической энергии. Стоимость производства электроэнергии на ветровых электростанциях ниже, чем на любых других. Кроме того, ветроэнергетика экономит богатства недр. Недостатки ветроэнергетических установок — низкий коэффициент полезного действия, небольшая мощность. Они применяются там, где нет стабильного обеспечения электроэнергией — на нефтяных разработках, горных пастбищах, в пустынях и т. п.
Приливная энергетика использует для производства электроэнергии энергию прилива и отлива Мирового океана. Два раза в сутки уровень океана то поднимается, то опускается. Это происходит под действием гравитационных сил Солнца и Луны, которые притягивают к себе массы океанской воды. У берега моря разности уровней воды во время прилива и отлива могут достигать более 10 м. Если в заливе на берегу моря в устье реки сделать плотину, то в таком водохранилище во время прилива можно создать запас воды, которая при отливе будет спускаться в море и вращать гидротурбины. В нашей стране уже созданы и работают приливные электростанции. Основными недостатками такого способа производства электроэнергии являются неравномерность выработки электроэнергии
во времени и необходимость сооружения дорогостоящих плотин и резервуаров для воды.
Гелиоэнергетика (энергия Солнца). Во второй половине XX в. в связи с бурным развитием космонавтики начали разрабатывать проблему гелиоэнергетики — преобразование солнечного излучения в электрическую энергию. В настоящее время получение электроэнергии от гелиоустановок осуществляется с помощью солнечных батарей. Основу таких батарей составляют фотоэлементы — кристаллы кремния, покрытые тончайшим, прозрачным для света слоем металла. Поток фотонов — частиц света, проходя сквозь слой металла, выбивает электроны из кристалла. Электроны при этом начинают концентрироваться в слое металла, поэтому между слоем металла и кристаллом возникает разность потенциалов. Если тысячи таких фотоэлементов соединить параллельно, то получается солнечная батарея, способная питать электроэнергией электронную аппаратуру на космических кораблях, спутниках. В южных районах, где много солнечных дней в году, размещение на крышах домов солнечных батарей может частично обеспечить потребность в необходимой электроэнергии. Такие батареи используют и для питания электронных часов, калькуляторов и других устройств.
МГД-генераторы. Основу современной электроэнергетики, как было уже отмечено, составляют теплоэлектростанции и гидроэлектростанции, в которых очень велики потери при преобразовании тепловой энергии (от сжигания топлива на ТЭС) или механической энергии (на ГЭС) в электрическую. Техническим устройством, в котором таких потерь практически нет, является магнитогидродинамический генератор (МГД-генератор). Его действие основано на явлении электромагнитной индукции: в проводнике, движущемся в магнитном поле, возникает электрический ток. В МГД-генераторе происходит преобразование энергии, движущейся в магнитном поле плазмы, — раскаленного до очень высокой температуры газа — непосредственно в электроэнергию. Электрический ток, образованный свободными электронами и положительными ионами, возникает непосредственно в плазме и отдается во внешнюю цепь. Основная техническая проблема при создании МГД-генерато-ров — получение высоких температур (несколько тысяч градусов), необходимых для образования плазмы — газообразной смеси из свободных электронов, положительных ионов и нейтральных атомов.

6. Что такое первичная энергия, Классификация первичных энергетических ресурсов? Состав топлива. Какие элементы являются горючими?

Под первичной энергией, подразумевается энергия, которая имеется в естественной форме в полезных ископаемых (нефть, уголь, природный газ, ядерные топлива) или прочих естественных энергоносителях (вода, ветер, солнце и так далее).

Первичная энергия - энергия, которая не была подвергнута каким-либо преобразованиям или трансформационным процессам. Первичная энергия включает в себя невозобновляемую и возобновляемую энергию. Взятые вместе, они называются общей первичной энергией.

Топливо в том виде, в котором оно добыто из земли, включает в себя органическую массу и балласт. Органическая масса топлива эта та часть, которая произошла из органических веществ: углерода, водорода, кислорода и азота; балласт топлива включают в себя серу, минеральные примеси – золу и влагу.

В состав твердого, жидкого и газообразного топлива входит углерод С, водород Н, органическая сера S0 и горючая колчеданная сера SК, кислород О и азот N, находящихся в виде сложных соединений. Кроме указанных элементов, составляющих горючую массу топлива, в состав топлива входит еще балласт – зола А и влага W