エネルギー源を理解する

私たち人間を含む私たちの身の回りでは、エネルギーはよくあることの 1 つです。エネルギーは膨大です。なぜなら、それは私たち自身を始め、ほぼすべてのアプリケーションで発生するからです。それは私たちが生き残るために使用するエネルギーであり、食物から得られるエネルギーです。今日、人間の文明が機能することを可能にする別のエネルギー源があります。エネルギーのほとんどは、化石燃料、核燃料、または再生可能エネルギーから得られますが、これらのエネルギーは、機械エネルギー、電気エネルギーなどの他の形態のエネルギーを生成するために使用されます。これが、エネルギーの研究が学び理解するために非常に必要な理由です。 .

今日は、エネルギーの定義、用途、重要性、例、種類、および形態について知ることができます。また、測定単位、変換、エネルギー保存などについても知ることができます。

エネルギーとは?

エネルギーは、物理システムが仕事をする能力として定義できます。つまり、システムが仕事をする能力を持っている場合、システムはエネルギーを所有しています。言い換えれば、仕事が行われるたびに、エネルギーが伝達または変換されます。ただし、システム内のエネルギーの存在は、必ずしも仕事をするために利用可能であることを意味するわけではありません.

物理学では、エネルギーは、身体で仕事をしたり、身体を加熱したりするために、身体または物理システムに伝達されなければならない量的特性であることが知られています。エネルギーは保存量であり、エネルギー保存の法則にたどり着きました。この法則は、エネルギーを形に変換することはできますが、作成したり破壊したりすることはできないと述べています.

すべてのタイプのエネルギーは、移動するオブジェクトの運動エネルギーと、力場内のオブジェクトの位置によって保存されるポテンシャル エネルギーを含む 2 つの形式です。エネルギーの測定単位はジュールと呼ばれます。

エネルギーを次のように理解してもらいたい:

• スカラー量
• 抽象的で、常に認識できるとは限りません
• 計算によって与えられた意味
• 科学の中心概念

エネルギーの用途と重要性

住宅用、商業用、輸送用の 3 つの基本的な用途と重要なエネルギーが人間に提供されます。

住宅でのエネルギー利用:

これは、テレビを見る、家の暖房と照明、シャワーを浴びる、洗濯をする、コンピューターやラップトップで家で仕事をする、電化製品を動かす、料理をするなど、私たちの日常の家庭活動にエネルギーが使われているため、エネルギーが消費される最も一般的な方法です。世界の総エネルギー使用量のほぼ 40% が住宅用です。とはいえ、それはエネルギーも浪費される一般的な方法です。これは、毎日のエネルギー使用を節約する方法について、一般の人々に提供される教育が不足している結果です。

商用利用:

商用用途には、商業用建物やスペースの暖房、冷房、照明、組織や企業が使用する電力が含まれます。ここでのエネルギーの使用は、個人的な使用を除けば、工業用スペースでの使用と多かれ少なかれ似ています。

輸送用途:

エネルギー消費のこちら側は、エネルギーに完全に依存しています。つまり、石油の 70% 以上が輸送部門で使用されています。輸送部門には、自家用車からトラック、バス、オートバイまでのすべての車両が含まれます。航空機、船、列車、パイプラインも含まれます。

以下は、私たちの周りのエネルギーの共通の重要性です:

• 通信、輸送、コンピューター、最先端の医療機器などに電力を供給する
• エネルギーが経済的および社会的進歩を支え、生活の質を向上させる
• 信頼性が高く手頃な価格のエネルギーにより、生活を豊かにし、延長する製品やサービスが可能になります。
• エネルギーは命を改善し、救うことさえできます。
• 産業の拡大、近代的な農業、貿易の増加、輸送の改善をサポートしています。
• 生活を改善し、貧困を削減します。

エネルギーの形態と種類

存在するエネルギーにはさまざまな形態があり、それらはすべて運動エネルギーまたはポテンシャルに分類されます。運動に関連するエネルギーは運動エネルギーとして知られていますが、位置エネルギーは位置に関連するエネルギーですが、「保存されたエネルギー」ではありません。

運動エネルギー

• 運動エネルギー — 運動
  • 機械エネルギー — 巨視的システムの運動
    • 機械
    • 風力エネルギー
    • 波動エネルギー
    • 音 (音響、音響) エネルギー
  • 熱エネルギー — 物質の粒子の運動
    • 地熱エネルギー
  • 電気エネルギー — 電荷の動き
    • 世帯の流れ
    • 稲妻
  • 電磁放射 — 電場と磁場の擾乱 (古典物理学) または光子の運動 (量子物理学)
    • ラジオ、マイクロ波、赤外線、光、紫外線、X 線、ガンマ線

太陽エネルギー

位置エネルギー

• 位置エネルギー — 位置または配置
  • 重力ポテンシャルエネルギー
    • ジェットコースター
    • 水車
    • 水力発電
  • 電磁ポテンシャルエネルギー
    • 電位エネルギー
    • 磁気ポテンシャル エネルギー
    • 化学ポテンシャルエネルギー
    • 弾性位置エネルギー
  • 強力な核ポテンシャルエネルギー
    • 原子力
    • 核兵器
  • 弱い核ポテンシャルエネルギー

放射性崩壊

熱、運動または機械エネルギー、光、位置エネルギー、および電気エネルギーは、エネルギーが存在するさまざまな形態です。

熱 原子や分子の動きによる熱エネルギーとも呼ばれます。温度に関連するエネルギーと見なすことができます。

運動エネルギー 運動エネルギーです。揺れる振り子のボブが良い例です。

位置エネルギー 物体の位置によるものです。良い例は、重力が作用するために床に対してテーブルの上に置かれているボールです。

機械エネルギー は、物体の運動エネルギーと位置エネルギーの合計です。

光エネルギー はフォトンとして利用できます。

電気エネルギー 陽子、電子、イオンなどの荷電粒子の運動からのエネルギーです。

磁気エネルギー 磁場から得られるエネルギーの一種です。

化学エネルギー 原子と分子間の化学結合を切断または形成することによって生成される、化学反応から放出または取得されます。

原子力エネルギー 原子の陽子および中性子との相互作用によるエネルギーです。良い例は、核分裂と核融合によって放出されるエネルギーです。

エネルギーの単位

エネルギーの SI 単位は、ジュール（J）またはニュートンメートル（N * m）です。ジュールは仕事の SI 単位でもあります。これは、一連の実験で機械的等価物を独自に発見した James Prescott Joule にちなんで名付けられました。エネルギー率 (単位時間あたりのエネルギー) の SI 単位はワットで、1 秒あたりのジュールです。

エネルギー転換

エネルギー変換にはさまざまな形態があり、さまざまな効率で発生する可能性があります。これらのフォーム間で変換するアイテムは、トランスデューサーとして知られています。トランスデューサーの良い例には、化学エネルギーから電気エネルギーへの変換が行われるバッテリーが含まれます。ダムは、重力位置エネルギーから移動する水とタービンのブレードの運動エネルギーに変換されます。また、発電機または熱機関による電気エネルギー。

エネルギー変換の良い例には、蒸気タービンによるエネルギーからの電気エネルギーの生成や、クレーン モーターを駆動する電気エネルギーを使用して重力に逆らって物体を持ち上げることが含まれます。重力に逆らって持ち上げると、物体に機械的な仕事が行われ、重力位置エネルギーが物体に蓄えられます。物体が地面に落下することで、物体の重力によって機械的な作業を行うことができます。これにより、重力場の位置エネルギーが、地面との衝突時に熱として放出される運動エネルギーに変換されます。

エネルギーのもう 1 つの良い例は太陽です。太陽は、核ポテンシャル エネルギーを別の形のエネルギーに変換します。異なる形で発生しても同じ総エネルギーを含んでいるため、総質量は減少しませんが.ただし、エネルギーが主に放射エネルギーとして周囲に逃げると、その質量は減少します。

エネルギー変換の詳細については、以下のビデオをご覧ください:

ある実験では、熱機関などの循環プロセスで効率的に熱を仕事に変換する方法には限界があることが示されています。カルノーの定理と熱力学の第二法則は、それを非常に明確にしています。それにもかかわらず、考慮すべきいくつかの要因があるにもかかわらず、一部のエネルギー変換は非常に効率的です。エントロピーは、エネルギーの変換の方向 (どの種類のエネルギーがどのタイプに変換されるか) を決定するのに役立ちます

エネルギー保存

前述したように、エネルギー保存の法則により、エネルギーは生成も破壊もされません。熱力学の第一法則は、エネルギーが仕事または熱によって出入りしない限り、閉じたシステムのエネルギーは一定であり、移動中にエネルギーが失われないことを示しています。つまり、システムへのエネルギーの総流入量は、システムからのエネルギーの総流出量に、システム内に含まれるエネルギーの変化を加えたものに等しくなければなりません。相互作用が時間に依存しない粒子系の総エネルギーを誰かが測定または計算した場合、系の総エネルギーは常に一定のままです。

良い例は、2 つのビリヤード ボールが衝突し、静止する可能性がある場合です。その結果、エネルギーが音になり、衝突点でわずかな熱が発生する可能性があります。ボールが動いているときの運動エネルギーがあります。それらは地上のテーブルの上にあるため、動いていても静止していても位置エネルギーを持っています。

エネルギー変換の一般的な形式の 1 つは、理想気体の可逆等温膨張における熱の仕事への変換です。熱力学の第 2 法則は、仕事をしているシステムは常に廃熱としていくらかのエネルギーを失うと述べています。これにより、循環プロセスで仕事をすることができる熱エネルギーの量に制限が生じます。ただし、機械的および他の形態のエネルギーは、そのような制限なしに熱エネルギーに他の方向に変換できます。システムの総エネルギーは、システム内のすべての形態のエネルギーを合計することで計算できます。

結論

エネルギーとは、物理システムが仕事をする能力です。つまり、システムが仕事をする能力を持っている場合、システムはエネルギーを所有しています。言い換えれば、仕事が行われるたびに、エネルギーが伝達または変換されます。エネルギーの定義、使用、重要性、例、種類、および形態について説明しているこの記事は以上です。また、測定単位、変換、エネルギー保存についても学びました。

読んで十分に理解していただければ幸いです。もしそうなら、親切に他の学生と共有してください。読んでくれてありがとう、またね！