Kernkraftwerk Isar, Deutschland

Abgebrannten Kernbrennstoff Pool

Turbine eines Kernkraftwerks

Definition von Energie

Definition von Energie

Die Fähigkeit eines physikalischen Systems zur Arbeit produzieren.

Diese Definition, obwohl es die am weitesten verbreitete ist, irreführend aufgrund der Unbestimmtheit des Begriffs "Kapazität" und damit eine bessere Energie wie bei der Arbeit definieren auftreten, verringert sich um einen Betrag in Höhe der Arbeit hergestellt. Die Energie, also in den gleichen Einheiten wie Arbeit gemessen.

Geschichte der Studie der Energie

Der Begriff der Energie zum ersten Mal erscheint aus Untersuchungen Joule und Carnot auf der inneren Energie von einem isothermen System Wärme in mechanische Arbeit und dank Helmholtz Theorie Umwandlung der Arbeit über die Verknüpfung und Entropie des Systems. Auf diese Weise wird die Energie nicht nur auf den Begriff der mechanischen Arbeit verbunden, sondern auch die elektrischen, chemischen oder Wärme Arbeit. Aus diesem Grund können wir von elektrischer Energie, chemische Energie und Wärmeenergie zu sprechen.

Zur gleichen Zeit können wir sagen, dass, wenn eine isolierte physikalische System ein äquivalentes Teil dieser Arbeit verschwindet eine bestimmte Menge an Arbeit, oder im Rahmen von verschiedenen Energieformen, unter anderen Energieformen die gleiche Menge an Arbeit, wie definiert angezeigt werden soll Gesetz der Erhaltung der Energie.

Als Ergebnis der Untersuchungen RJE Clausius und William Thomson Mitte s. XIX, wurde es offensichtlich, den Prozess der Abbau von Energie, dh die nützliche Arbeit, die in einem isolierten System nicht alle Energie erhalten bleibt erhalten werden kann, aber es ist ein Teil dieser Energie, die degradiert (Entropie, die zweite Prinzip der Thermodynamik). Später und nach der Theorie von A. Einstein Masse-Energie-Äquivalenz (1905) wurde das Prinzip der Erhaltung erweitert, und jetzt nicht anders zwischen der Erhaltung der Masse und Energieeinsparung resultierende die Relativitätstheorie, Erhaltungsgesetz.

Im Jahr 1900 gab Max-Planck die Erklärung vieler Phänomene bisher durch die Quantentheorie der Energie (Quantenmechanik) unerklärt, die einen wesentlichen Beitrag zur Kenntnis der Energiekonzept vertreten.

Definition der verschiedenen Arten von Energie

Energie kann in verschiedenen Formen bereitgestellt werden, die nach dem Prinzip der Erhaltung der Energie, können ineinander umgewandelt werden. Deshalb können wir über die verschiedenen Arten von Energie in Bezug auf seine Auswirkungen als seine natürlichen Ursprungs sprechen. In dieser Hinsicht kann Energie in mechanische, thermodynamischen, elektromagnetischen und Kern klassifiziert werden.

Definition der mechanischen Energie

Mechanische Energie ist aufgrund der geometrischen und dynamischen Variablen des Systems, von einem makroskopischen Standpunkt aus, und welche reagiert auf die einfachste mathematische Schema.

Die Definition von mechanischer Energie in einem Materialkörper mit konstanter Masse (m) die Summe seiner kinetischen Energie und potentieller Energie. Die kinetische Energie wird zu der Geschwindigkeit des Körpers proportional, während die potentielle Energie von der Position des Körpers in dem Kraftfeld um ihn herum abhängt. So im Fall des freien Falls Position würde durch die Schwerkraft durch die Höhe und das Kraftfeld bestimmt werden. Sie können auch die potentielle Deformierung aufgrund der elastischen Eigenschaften eines Körpers betrachten kann als Druckfederenergie verformbar ist.

Definition der thermodynamischen Energie

Die Definition der thermodynamischen Energie macht Sinn aus einem molekularen Sicht. Aufgrund der thermodynamischen Variablen können wir die innere Energie U eines Systems als Summe der kinetischen Energien der Moleküle definieren, die zusammenzusetzen und potentielle Energie der Kräfte zwischen ihnen. Jedes der Atome oder Moleküle eines Körpers oder einer Substanz in kontinuierlicher Bewegung entweder Rotation, Translation oder Vibrationen relativ zu der Gleichgewichtsposition, mehr oder weniger starken Abhängigkeit von der Temperatur. Von diesem Standpunkt aus kann man sagen, dass die thermische Energie äquivalent zu der kinetischen Energie der Moleküle, wie formuliert, von L. Boltzmann in seiner kinetischen Gastheorie.

Die innere Energie ist keine messbare Größe eines absoluten, sondern nur Schwankungen von Energie zwischen zwei Zuständen des Systems (erste Hauptsatz der Thermodynamik) gemessen.

Der Name gegeben wird, hängt von der Manifestation dieser Energie oder die Natur des Phänomens, die es erzeugt. Wir definieren

  • Bindungsenergie oder Energie der Bildung der Differenz zwischen der Energie eines Moleküls und den Atomen, die sich bilden (link)
  • Dissoziationsenergie der Energie bei der Spaltung einer Verbindung freigegeben
  • Aktivierungsenergie erhöhte Energie für eine chemische Reaktion (Aktivierungsenergie) erforderlich auftritt und
  • Resonanz-Energie die Energiedifferenz zwischen theoretischen und tatsächlichen Energie der Bildung eines Resonanz Verbindung (Resonanz).

Freie Energie bezieht sich die Änderung der inneren Energie (U) oder Enthalpie (H) mit der Veränderung der Entropie (S) eines Systems und dient in welche Richtung, um anzuzeigen, das System spontan entwickeln wird (Affinität).

Definition von elektromagnetischer Energie

Die Definition der elektromagnetischen Energie ist die Energie aus dem elektromagnetischen Natur der Materie abgeleitet sind.

Elektromagnetische Energie manifestiert sich grundsätzlich auf zwei Arten: umgewandelt in kinetische Energie der elektrischen Ladungen, die in ihrer Zone sind Einfluß die Wärme (Joule-Effekt) oder mechanische Energie (Elektromotoren) werden kann - oder als Strahlungsenergie ausgebreitet die Umgebung, in der es in Form von elektromagnetischen Wellen erzeugt wurde-das kann dann in Lichtenergie umgewandelt werden, usw. - Oder aber, auf atomarer Skala, emittierenden Partikel eine gewisse Menge an Energie, die durch das Plancksche Gleichung (Photoeffekt)

gegeben trägt.

Definition der Kernenergie

Die letzte Definition von Energie ist die Kernenergie. Diese Art von Energie hält die Bestandteile des Atomkerns zusammen schließen. Die Masse eines Atomkerns ist kleiner als die Summe der Massen der Elementarteilchen, die (Massendefekt) bilden. Dieser Massendefekt beruht auf der Entstehung einer Bindungsenergie von der Kernstruktur absorbiert und die von der Relativitätstheorie Einstein berechnet werden kann.

Diese Energie kann als Strahlungs und kinetische Energie der Teilchen ausgestoßen werden, von der Kernenergie freigesetzt werden.

Die Nutzung der Energie

Die Verwendung von Energie als Quelle der Arbeit ein zentrales Bedürfnis des Menschen und einer der grundlegenden Faktoren der wirtschaftlichen Entwicklung und modernen technischen Fortschritt immer.

Bis zum Beginn der industriellen Revolution, mit Ausnahme von isolierten Experimente, die den Menschen als Energiequellen, Muskelkraft, Wasserkraft und Windenergie für die Herstellung mechanischer Arbeit und pflanzlichen Treibstoffen für Wärme verwendet. Dies waren die einzigen Mittel bisher für die Energieerzeugung verwendet wird, aber in der Zeit perfektioniert wurden diese Systeme höhere Erträge erzielen (rationellere Verwendung von Tieren, verbesserte Techniken des Segelns, Erfindung des Wasserrad, etc.).

Das Prinzip der Entwicklungstechniken für die Nutzung von Energie war im Erscheinungsbild der Dampfmaschine und Transformation von Hydraulik Turbinenrad. Später gab der Bau der ersten Verbrennungsmotoren den letzten Anstoß in mechanische Energie aus Wärme zu erhalten.

Heute sind die Energiequellen am häufigsten verwendeten sind die Wasserfälle, Brennstoffe und Kernspaltung und weniger Bedeutung, Sonne, Wind, Erdwärme und Gezeiten.

Die Nutzung der Wasserkraft erfordert eine angemessene topographischen und hydrographischen Daten sowie den Bau des Reservoirs und große Maschinen, um akzeptable Energieerträge zu erzielen (die 80% oder mehr der potentiellen Energie erreichen kann Wasser). Normalerweise immer für die Erzeugung von Strom.

Die wichtigste Quelle der Energie aus Kraftstoff, der ein exponentielles Wachstum in den letzten Jahren erfahren hat. Der maximale Durchsatz ist viel niedriger als durch Wasserkraft gewonnen, aber seine hohe Energiekonzentration erklärt beträchtliche Entwicklung gelitten. Die Wärme erhaltene Brennstoff wird direkt verwendet oder wird in mechanische Energie umgewandelt (Motoren, Turbinen, ...) und auch elektrische Energie durch elektrochemische (Brennstoffzelle) zu erhalten.

Der dritte am häufigsten verwendete Energie ist die Kernenergie, die in der Regel durch Spaltung von Kernen von Substanzen wie Uran, Plutonium, Thorium, etc & hellip erhalten wird; Die Technologie der Kernfusionsreaktionen noch nicht ausreichend industrielle Nutzung zu ermöglichen entwickelt und wird nur in Versuchslabors und militärischen Anwendungen eingesetzt. Die Energie in der Kernspaltung erhalten manifestiert sich als Wärme und erreicht viel höher als die mit herkömmlichen Brennstoffen erreicht Temperaturen jedoch Ausbeuten derzeit erhältlich sind, noch immer sehr gering (ca. 30% ). Die Kernenergie hat eine Anwendung vor allem in der Produktion von elektrischer Energie und Antrieb. Die elektrische Energie, mit diesem System erhalten (NPP) einen angemessenen Kosten nur im Fall von großen Reaktoren, die sehr hohe Leistungen liefern.

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Geändert am: 25. November 2016

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