انرژی گرمایی 30 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 31

بهره‌برداری از انرژی زمین‌گرمایی:

کربردهای انرژی زمین‌گرمایی بطور کلی به دو بخش عمده طبقه بندی می‎گردد.

-       تولید برق

- استفاده مستقیم از انرژی حرارتی

تولید برق:

به منظور تولید برق از انرژی زمین‌گرمایی، آبهای داغ یا بخارات داغ طبیعی از درون چاه‌های حفر شده به سطح زمین هدایت شده و جهت به چرخش درآوردن توربین مورد استفاده قرار می‎گیرند. آب داغ یا بخار داغ در نیروگاه‌های زمین‌گرمایی با گردش توربین‌های خاص و مولدهای مربوطه باعث تولید برق می‎گردد. برخلاف نیروگاه‌های سوخت فسیلی هیچ ماده سوختی در نیروگاه‌های زمین‌گرمایی بکار برده نمی‎شود.

ایتالیا اولین کشوری بود که در سال 1904میلادی توانست از انرژی زمین‌گرمایی نیروی برق تولید کند. چنانکه در میدان زمین‌گرمایی در ناحیه لاردرلو ایتالیا در سال 1940نیروی برقی بالغ بر 137مگاوات الکتریکی تولید می‎شد که در جریان جنگ جهانی دوم آماج بمباران هوایی قرار گرفت و از بین رفت.این نیروگاه پس از جنگ بازسازی شده و مورد بهره‌برداری مجدد قرار گرفت به‌ طوری‌که در سال 1975 ظرفیت آن بالغ بر 380 مگاوات الکتریکی گردید. پس از جنگ جهانی دوم کشور زلاندنو اولین کشوری بود که در سال 1958از دو واحد نیروگاه برق که بوسیله بخار آب داغ منابع زمین‌گرمایی تغذیه می‎شدند بطور اقتصادی بهره‌برداری کرد.در سال 1960ایالات متحده آمریکا در ناحیه بیگ گیزرز واقع در 150کیلومتری شمال سانفرانسیسکو در آمریکا از بخار خشک میدان زمین‌گرمایی نیروی برق تولید کرد. سپس در مدت 17 سال بیشتر کشورهای جهان از این انرژی برق استحصال کردند.

تا اواخر دهة 50، بعلت ارزانی قیمت سوختهای متداول (نفت، گاز و زغال سنگ) بهره‌گیری از انرژی زمین‌گرمایی چندان پیشرفتی نداشت.تنها برخی از کشورها بعلت موقعیت طبیعی توانسته بودند از آن بهره‌گیری کنند.

بهره‌برداری از منابع انرژی زمین‌گرمایی بعنوان یک منبع عمده تولید انرژی، امروزه مورد توجه زیادی قرار گرفته است.افزایش ظرفیت تولید اقتصادی در مقیاس صدها مگاوات در تولید برق و همچنین استفاده مستقیم در طی سه دهه گذشته نشان دهندة پیشرفتهای چشمگیری در این زمینه است. تولید برق از منابع زمین‌گرمایی هم اکنون در 22 کشور جهان صورت می‎گیرد.

انرژی زمین‌گرمایی برخلاف سایر انرژی‌های تجدید پذیر (خورشیدی، بادی، امواج و غیره) منشأ یک انرژی پایدار بشمار می‎آید. چنانکه بطور مداوم و بصورت 24 ساعت در روز و به 365 روز در سال میتوان با بار کامل از آن برق یا انرژی حرارتی تولید کرد. در صورتیکه سایر انرژی‌های نو، فصلی و وابسته به زمان و شرایط خاصی هستند. در حال حاضر بیش از ۸۰۰۰ مگاوات الکتریسیته از انرژی زمین گرمایی در جهان تولید میشود که آمریکا با بیش از ۳۰۰۰ مگاوات در رتبه اول و فیلیپین با حدود ۲۰۰۰ مگاوات رتبه دوم را دارد. 

استفاده های مستقیم از انرژی زمین‌گرمایی :

استفاده مستقیم از انرژی زمین‌گرمایی به معنای بهره‌برداری بدون واسطه از انرژی حرارتی درون زمین است در این حالت، انرژی زمین‌گرمایی به انرژی الکتریکی تبدیل نمیشود بلکه به صورت مستقیم از انرژی حرارتی آن استفاده میگردد. بطور کلی مخازن زمین‌گرمایی که دمای آنها 65 تا 150 درجه سانتیگراد هستند برای تبدیل به انرژی الکتریکی دارای توجیه اقتصادی بالایی نیستند لذا این گونه مخازن زمین‌گرمایی جهت بهره‌گیری مستقیم از انرژی حرارتی مناسب شناخته شدهاند که برخی از این موارد عبارتند از: ایجاد استخرهای شنا، مراکز استحمام و حمامهای آبدرمانی، گرمایش و سرمایش ساختمانها (گرمایش ناحیه‎ای)، استفاده‎های کشاورزی (عمدتاً در گرمایش گلخانه‎ها و دامداریها)، پرورش آبزیان (فراهم کردن گرمای حوضچه‎ها و کانالهای پرورش ماهی)، فرآیندهای صنعتی و پمپ‌های حرارتی(برای گرمایش و تبرید).به طور کلی، درجه حرارت سیال زمین‌گرمایی مورد نیاز برای استفاده مستقیم به مراتب کمتر از میزان مورد نیاز برای تولید الکتریسته است.

برای استفاده مستقیم، سیالات زمین‌گرمایی با درجه حرارت پایین تا متوسط (50 تا150 درجه سانتیگراد) به کار گرفته می‎شوند. سیالات این قبیل مخازن را می‎توان با دستگاههای حفاری چاه‌های آب مورد استحصال قرارداد.سیستمهای حرارت پایین، از گستردگی بیشتری نسبت به سیستمهای حرارت بالا برخوردارند. بنابراین احتمال وجود چنین سیستمهایی بمراتب نزد کاربران آنها بیشتر است. برای مثال در ایالات متحده آمریکا از بیش از 1350 سیستم زمین‌گرمایی شناخته شده، 5 درصد آنها بالای 150 درجه سانتیگراد و 85 درصد آنها کمتر از 90 درجه سانتیگراد حرارت دارند. در حقیقت تمام کشورهای جهان از سیستمهای درجه حرارت پایین کم و بیش برخوردار می‌باشند، در حالی که فقط بعضی از کشورها به سیستمهای حرارت بالا دسترسی دارند.با توجه به شواهد موجود، سیستمهای درجه حرارت پایین در بسیاری از نقاط ایران قابل دسترسی بوده و وجود پتانسیلهای حرارت متوسط تا بالا نیز در برخی مناطق مانند سبلان، تفتان، بزمان و دماوند به اثبات رسیده است. ولی در همه این موارد نیاز به مطالعات بیشتری است

 خورشید سرچشمه انرژی:

بهره برداری از انرژی خورشیدی در بسیاری از کشورها جهان بخصوص مناطق با آفتاب زیاد معمول و درحال پیشرفت است.این انرژی که می تواند

 برای گرم کردن شوفاژ و تولید الکتریسیته  مورد استفاده قرارگیرد در کشورهای مختلف دنیا در مرحله آزمایشی می باشد. با توجه به وسعت دسترسی به این انرژی به نظر میرسد در آینده، انرژی خورشیدی بتواند به عنوان یکی از منابع ارزان در دسترس بشر قرار گیرد. کره زمین انرژی خورشیدی

انرژی گرمایی 10ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 10

انرژی گرمایی

گرما شکلی از انرژی است . این انرژی برای اهداف مختلفی از قبیل گرم نمودن خانه و پخت غذا استفاده می شود.

انرژی حرارتی به 3 طریق قابل انتقال است

1 – هدایت

2 – انتقال

3 – تابش

زمانیکه انرژی مستقیماً از یک شئ به شئ دیگر عبور می کند به آن هدایت می گویند .  اگر یک ظرف سوپ برروی اجاق را با قاشق فلزی هم بزنید ، قاشق گرم خواهد شد. بدین ترتیب گرما از محیط گرم سوپ به قاشق سرد منتقل می شود.

فلزات هادی های بسیار خوبی برای انرژی گرمایی هستند، اما چوب و پلاستیک چنین خاصیتی ندارند. این گونه هادی های بد را عایق گویند. به همین دلیل است که معمولاً ظرف از جنس فلز بوده اما دستة آن از جنس پلاستیک قوی است.

انتقال، عبارت است از حرکت گازها و سیالات از یک محل سردتر به محل گرمتر . اگر ظرف سوپ از جنس شیشه باشد، می توان حرکت جریانات انتقالی در ظرف را مشاهده نمود. سوپ گرمتر از ناحیة پایین ظرف، که حرارت بیشتری دارد، به سمت بالا، که سردتر است، حرکت می کند. سپس سوپ سردتر به سمت پایین حرکت نموده و مکان سوپ گرمتر را اشغال می کند. این حرکت باعث ایجاد یک الگوی چرخشی درون ظرف می شود (به شکل توجه کنید).

بادی که ما حس می کنیم غالباً ناشی از جریانات انتقالی است. این امر توسط وزش بادهای نزدیک اقیانوس به سهولت قابل درک است. هوای گرم سبکتر از هوای سرد بوده و بنابراین اوج می گیرد. در خلال روز، هوای سرد روی آب حرکت نموده و در خشکی جایگزین هوایی می شود که در اثر دمای زمین اوج گرفته است. اما به هنگام شب جهت این جایگزینی تغییر می کند، به عبارت دیگر بعضی اوقات سطح آب گرمتر و خشکی سردتر است.

*تابش، شکل نهایی حرکت انرژی گرمایی است . نور و گرمای خورشید از طریق هدایت و انتقال نمی تواند به ما برسد زیرا فضا تقریباً به طور کامل خالی است . هیچ گونه عاملی برای انتقال انرژی خورشید به زمین

علم انتقال گرما به تحلیل آهنگ انتقال گرما در سیستم می‌پردازد. انتقال انرژی از طریق شارش گرما را نمی‌توان مستقیما اندازه‌گیری کرد ولی این انتقال چون به یک کمیت قابل اندازه‌گیری به نام دما ارتباط دارد، دارای مفهوم فیزیکی است.

شرط انتقال حرارت

شرط انتقال حرارت خود به خودی، اختلاف دما است. اگر دو سیستم در حال ارتباط با یکدیگر هم‌دما نباشند، گرما از ناحیهٔ پر دما (گرم) به ناحیهٔ کم دما (سرد) چریان می‌یابد. و این جریان تا زمانی ادامه می‌یابد که دو سیستم هم‌دما شوند.

چون گرما به دلیل وجود گرادیان دمایی شارش می‌یابد، دانستن توزیع دما ضروری است.

دلیل ترمودینامیکی انتقال حرارت

انتقال حرارت از جسم گرم به جسم سرد به دلیل افزایش انتروپی سیستم، خود به خودی است.

مسئلهٔ توزیع دما و شارش گرما در بسیاری از شاخه‌های علوم و مهندسی مطرح است. مثلاً در طراحی دیگ‌های بخار، چگالنده‌ها (کندانسورها) و رادیاتورها تحلیل انتقال گرما برای محاسبهٔ اندازهٔ آنها لازم است.

همرفت

همرفت یا کنوکسیون یکی از روش‌های انتقال گرما است. همرفت نه تنها در داخل یک سیال، بلکه بین دو جسم که یکی از آنها سیال باشد نیز اتفاق می‌افتد. فرآیند رسانش بین یک سطح جامد و یک سیال در حال حرکت، همرفت نامیده می‌شود. حرکت سیال می‌تواند طبیعی یا با اعمال نیروی خارجی باشد.

همرفت طبیعی

هنگامی که مایعات گرم می‌شوند، چگالی اکثر آنها کاهش می‌یابد. بنابراین در اثر گرانش مایعاتی که در نزدیکی سطح جامد قرار دارند، گرمتر شده و بالا می‌روند و مایعات سردتر جای آنها را می‌گیرند. این نوع همرفت را همرفت طبیعی می‌نامند.

همرفت اجباری (همرفت واداشته)

هنگامی که سیالی تحت یک گرادیان فشاری قرار گیرد، طبق قانون مکانیک شاره‌ها وادار به حرکت می‌شود. همرفت ناشی از این حرکت را همرفت اجباری می‌نامند.

برگرفته از :

انرژی گرمائی زمین 15 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 16

انرژی زمین گرمایی

دانشمندان بدنبال اکتشاف میادین فورانی انرژی آب گرمایی در اقیانوس اطلس میباشنددر ماموریت فوق محققین و کارشناسان در روی زمین و در دریا به طریق الکترونیکی با یکدیگر در ارتباطند.دانشمندان بین المللی که از طریق موسسه ملی اقیانوس شناسی و جوشناسی ایالات متحده (ان. او. ا. ا.) تامین اعتبار شده اند در حال انجام ماموریت با اهمیتی هستند که عبارت از تحقیق و اکتشاف شهر گمشده اسرارآمیز میدان فورانی آب گرمایی در اقیانوس اطلس است.یک خروجی یا برونراه فورانی آب گرمایی عبارتست از شکافی در سطح سیاره زمین که ممکن است در کف دریا واقع شده باشد، و از آن روزنه آب جوشان مرکز زمین را با فشار به بیرون فوران میدهد. برخلاف سایر نقاط اعماق دریا، نواحی اطراف یک برونراه آب گرمایی از نظر زیست شناختی حاصلخیز است، و غالبا میزبان اجتماعات پیچیده زیست شناختی است که از طریق مواد شیمیایی که در مایعات خروجی از برونراه حل میشوند، تغذیه میگردند.چهار تن از دانشمندان مزبور همراه با اقیانوس شناس نامی دانشگاه رود آیلند ، باب بالارد ، بر کشتی تحقیقاتی ان. او. ا. ا. به نام رونالد اچ. بروان سفر و تحقیق میکنند. مابقی 21 نفر دانشمند همراه با اقیانوس شناس دانشگاه واشنگتن (یو. دبلیو.) خانم دبورا کِلی از داخل کلاس درس در دانشگاه واشنگتن کار را دنبال میکنند.بر اساس گزارشی که در 28 ژوئیه توسط دانشگاه واشنگتن در اختیار مطبوعات گذاشته شد، کلاس درس مزبور به نوعی طراحی و تجهیز شده که دانشمندان میتوانند مستقیما با همکاران خود روی کشتی در ارتباط باشند، به تلاشهای تحقیقاتی آنان کمک کنند و خط دهند، در جریان پیشرفت کاری آنان بلافاصله قرار گیرند، و ارتباط دائمی خود را با ناوبری و مسافران کشتی بروان حفظ کنند. بعلاوه کل عملیات بوسیله مرکز فرماندهی واقع در دانشگاه رود آیلند پشتیبانی و هدایت میشود.عملیات اکتشافی 23 ژوئیه تا اول اوت بیانگر بازگشتی به میدان برونراهی شهر گمشده است که ابتدا در سال 2000 در حین یک گشت دریایی توسط بنیاد ملی علم ایالات متحده کشف شد. میدان کشف شده بر قله یک کوه در اعماق اقیانوس اطلس واقع است و شامل یک برونراه عظیم 18 طبقه ایست که بلندترین خروجی آب گرمایی است که تا کنون دیده شده است.خانم پروفسور کِلی در این مورد میگوید : " استقرار اکثریت اعضاء یک تیم علمی اقیانوس شناسی در روی خشکی کاریست که هرگز تا کنون امتحان نشده بود. این راهکار درهای جدیدی را بروی محققین خواهد گشود و فرصتی به گروه های بسیار گسترده تر محققین خواهد داد که اعماق اقیانوسها را اکتشاف نمایند."دانشمندان روی خشکی و روی ناو بروان هر دو بطور یکسان به وسائط نقلیه آرگوس و هرکول که به طریق کنترل از راه دور اداره میشوند دسترسی دارند، و میتوانند اعماق اقیانوس و میدان مزبور را همزمان و در زمان واقعی ببینند.استاد زمین شناسی دانشگاه دوک، جف کارسون، میگوید : " سیستم قوی روشنایی و نور پردازی امکانات بی سابقه ای در اختیار ما قرار داده که مناطق وسیعی از کف دریا و نیز بخشهایی از ساختارهای زمین شناسی عمده آب گرمایی را، که قبلا یا ندیده بودیم یا تنها به نگاهی دزدکی بسنده کرده بودیم، به وضوح ببینیم."

مرکز زمین( به عمق تقریبی 6400 کیلومتر)که در حدود 4000 درجه سانتیگراد حرارت دارد، به عنوان یک منبع حرارتی عمل نموده و موجب تشکیل و پیدایش مواد مذاب با درجه حرارت 650 تا 1200 درجه سانتیگراد در اعماق 80 تا 100 کیلومتری از سطح زمین می گردد. بطورمیانگین میزان انتشار این حرارت از سطح زمین که فرایندی مستمر است معادل 82 میلی وات در واحد سطح است که با در نظر گرفتن مساحت کل سطح زمین(10*1/5 متر مربع) ، مجموع کل اتلاف حرارت از سطح آن، برابر با 42 ملیون مگاوات است. در واقع این میزان حرارت غیر عادی، عامل اصلی پدیده های زمین شناسی از جمله فعالیتهای آتشفشانی، ایجاد زمین لرزه ها، پیدایش رشته کوه ها( فعالیتهای کوه زایی) و همچنین جابجایی صفحات تکتونیکی می باشد که کره زمین را به یک سیستم دینامیک تبدیل نموده و پیوسته آن را تحت تغییرات گوناگون قرار می دهد.امروزه با بهره گیری از فنآوریهای موجود، تنها بخش کوچکی از این منبع سرشار مهار شده و بطور اقتصادی قابل بهره برداری است.بنابراین انرژی زمین گرمایی، همان انرژی حرارتی قابل استحصال از پوسته جامد زمین است. انرژی زمین گرمایی بر خلاف سایر انرژی های تجدیدپذیر منشاء یک انرژی پایدار با فاکتور دسترسی 100% است که بطور شبانه روزی در طول سال قابل بهره برداری است.از انرژی زمین گرمایی در دو بخش کاربردهای نیروگاهی( غیر مستقیم) و غیر نیروگاهی ( مستقیم) استفاده می شود. تولید برق از منابع زمین گرمایی هم اکنون در 22 کشور جهان صورت میگیرد که مجموع قدرت اسمی کل نیروگاههای تولید برق از این انرژی بیش از 8000 مگاوات می باشد. این در حالی است که بیش از 64 کشور جهان نیز با مجموع ظرفیت نصب شده بیش از 15000 مگاوات حرارتی از این منبع انرژی در کاربردهای غیر نیروگاهی بهره برداری می نمایند.نیروگاه زمین گرمایی تبخیر آنیدر این نیروگاه ها سیالی که معمولاً به حالت دوفاز مایع و بخار از اعماق زمین واز طریق چاه های زمین گرمایی استخراج می شود به مخزن جدا کننده هدایت شده و بدینوسیله فاز بخار از فاز مایع جدا می شود.بخار جدا شده وارد توربین شده و باعث چرخش پره های توربین می شود.پره ها نیز به نوبه خود محور توربین و در نتیجه محور ژنراتور رابه حرکت وا می دارند که باعث بوجود آمدن قطبهای مثبت و منفی در ژنراتور شده و در نتیجه برق تولید می شود.نیروگاه زمین گرمایی با چرخه دو مداره(باینری(در این نوع نیروگاه ها نیاز به مخزن جداکننده در تجهیزات نیروگاه وجود ندارد زیراآب گرم استخراج شده وارد مبدل حرارتی شده و حرارت خود را به سیال عامل دیگری که معمولاً ایزوپنتان

انرژی چیست

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 14

انرژی چیست ؟

انـرژی باعث وقوع پدیدهـهای مختلـف در اطـراف ما می شود. در خلال روز ، خورشید روشنایـی و انرژی گرمایی تولید می کند . اما در شب لامپها با استفاده از انرژی الکتریکی مسیر خیابانها را برای ما روشن می سازد. یک ماشین توسط بنزین ، که یک نوع انرژی ذخیره ای است ، حرکت می کند.حتی غذایی که ما می خوریم حاوی انرژی است. از این انرژی برای کار و بازی استفاده می کنیم . بدین ترتیب همانطوریکه در مقدمه گفته شد انرژی را می توان «توانایی انجام کار» تعریف نمود.

انرژی به شکلهای مختلفی وجود دارد که از آن میان می توان به انرژی شیمیایی ، انرژی الکتریکی ، گرما (انرژی حرارتی) ، نور ( انرژی تابشی) ، انرژی مکانیکی و انرژی هسته ای اشاره نمود.

  انرژی ذخیره ای و حرکتی  

انرژی باعث وقوع پدیده های مختلف شده و به دو نوع تقسیم می شود: 

- انرژی ذخیره ای که انرژی پتانسیل نامیده می شود .

- انرژی حرکتی که انرژی جنبشی نامیده می شود.

حال جهت آشنایی بیشتر با این دو انرژی به کمک یک مداد آزمایش ذیل را انجام دهید. مداد را در لبة میز گذاشته و آن را به طرف زمین هل دهید. در این حالت انرژی جنبشی باعث حرکت مداد به طرف پایین می شود.

حال مداد را برداشته و دوباره روی میز بگذارید. با استفاده از انرژی خود مداد را برداشته و حرکت دهید . هرچه فاصله از کف زمین بیشتر شود به انرژی آن افزوده خواهد شد. در این حالت اگر مداد برروی میز قرار گیرد دارای انرژی پتانسیل است. هرچه مداد بالاتر باشد در فاصلة دورتری خواهد افتاد یا به عبارت دیگر مداد انرژی پتانسیل بیشتری خواهد داشت.

 چگونه انرژی را اندازه گیری کنیم ؟

انرژی به روشهای مختلفی اندازه گیری می شود. یکی از واحدهای اصلی اندازه گیری انرژی Btu می باشد که یک واحد اندازه گیری حرارت بریتانیایی بوده که البته توسط انگلیسی ها ابداع شده است.

Btu مقدار انرژی گرمایی است که باعث افزایش حرارت یک پوند آب به میزان یک درجة فارنهایت ، در شرایط سطح دریا، می شود. یک  Btuمعادل حرارت یک چوب کبریت آشپرخانه است.

یک هزار Btu تقریباً معادل یک آب نبات متوسط یا 8/0 یک ساندویچ حاوی کرهء بادام زمینی و مربا است . برای آماده نمودن یک قوری قهوه تقریباً Btu 2000 انرژی نیاز می باشد.

انرژی را می توان برحسب واحد ژول نیز اندازه گیری نمود. تلفظ کلمة ژول (Joules) دقیقاً مثل کلمة Jewels (جواهرات) است. یک هزار ژول برابر یک واحد حرارت بریتانیایی می باشد.

 Btu  1 = 1000 ژول

بنابراین آماده ساختن یک قوری قهوه دو میلیون ژول انرژی نیاز دارد.

واژة ژول برگرفته از یک دانشمند انگلیسی به نام جیمز پرس کات ژول است که در سالهای بین 1818 تا 1889 زندگی می کرده است. او کشف نمود که حرارت یک نوع انرژی است. یک ژول مقدار انرژی است که برای بلند کردن یک شیء یک پوندی تا ارتفاع 19 اینچ نیاز می باشد. بنابراین اگر بخواهید یک گونی شکر به وزن 5 پوند را از زمین بلند کرده و برروی پیشخوانی به ارتقاع 27 اینچ قرار دهید ، حدوداً باید 15 ژول انرژی مصرف کنید.

در اقصی نقاط جهان دانشمندان از واحد ژول بیش از Btu جهت اندازه گیری انرژی استفاده می کنند. این امر دقیقاً مصداق استفادة بیشتر از سیستم متر یک (مترو کیلوگرم) به جای سیستم انگلیسی (فوت و پوند) است.

همانند سیستم متریک می توان از کیلوژول نیز استفاده نمود. کیلو به معنی 1000 می باشد.

Btu 1 = 1 کیلو ژول = 1000

یک تکه نان تست کره ای حاوی 315 کیلو ژول (315000 ژول ) انرژی است . با این مقدار انرژی می توان اعمال زیر را انجام داد :

6-  دقیقه پیاده روی آهسته

10 - دقیقه دوچرخه سواری

15-  دقیقه پیاده روی سریع

- خواب برای 1 تا 5/1 ساعت

- حرکت دادن ماشین با سرعت 80 کیلومتر در ساعت برای 7 ثانیه

- روشن نمودن یک لامپ 60 واتی برای 1 تا 5/1 ساعت

- بلند نمودن گونی شکر فوق از کف زمین تا روی پیشخوان به میزان 21000 دفعه

 تبدیل انرژی

انرژی غذایی

انرژی پتانسیل 14 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 14

انرژی پتانسیل

نگاه اجمالی

انرژی به شکلهای مختلف پدیدار می‌شود. یکی از آنها انرژی پتانسیل یا انرژی ذخیره‌ای است. این شکل انرژی چه شباهتها یا چه تفاوتهایی با صورتهای دیگر انرژی دارد؟ چگونه می‌توانیم از آن بهره گیری کنیم؟ انرژی شیمیایی به انرژی هسته‌ای ، انرژیِ گرانشی ، انرژیِ الکتریسته ساکن و انرژی مغناطیسی ، نمونه‌هایی از انرژی پتانسیل هستند. انرژی پتانسیل می‌تواند برای ما اهمیت زیادی داشته باشد.

برای مثال ، هنگامی که تلویزیون روشن می‌کنیم و مأموریت رفت و برگشت سفینه‌ای فضایی را به تماشا می‌نشینیم، در واقع از انرژی الکتریکی استفاده می‌کنیم که از انرژی پتانسیل (مثلا انرژی پتانسیل گرانشی آب ذخیره شده در پشت سد) حاصل می‌شود. یا تبدیل انرژی پتانسیل شیمیایی موجود در سوخت موشکها به انرژی جنبشی است، که سفینه از سکوی پرتاب به فضا پرتاب می‌شود. باتریهای مورد استفاده از فلاش دوربینها یا در رادیوهای کوچک ، بنزین مصرفی برای راندن اتومبیلی و بالاخره ، غذایی که می‌خوریم همه و همه محتوی انرژی پتانسیل هستند.

سیر تحولی و رشد

با توجه به نقش مهم انرژی پتانسیل در عرصه‌های دانش به فناوری زندگی روزانه ، ممکن است چنین تصور شود که از زمان تشخیص شناسایی این انرژیِِ مدتی طولانی گذشته است، اما اینطور نیست. مفهوم نیرو را که بستگی نزدیکی با انرژی پتانسیل دارد. اولین بار آیزااک نیوتن در قرن هفدهم مطرح کرد. ولی مفهوم انرژی یا پایستگی انرژی تا قرن نوزدهم مطرح نشد. مدتها قبل از آن ، در اواخر قرن هفدهم ، هویگنس در بحث حرکت ، به انرژی پتانسیل اشاره کرده بود؟ اما اصطلاح انرژی پتانسیل را بکار نبرده بود و اهمیت آن را نیز در نیافته بود. در اوایل قرن هیجدهم ژاک برنولی کار مجازی را که مشابه انرژی پتانسیل است توصیف کرده ، ولی به اهمیت آن پی نبرد.

در اواخر قرن هیجدهم و اوایل قرن نوزدهم ، ژوزف لاگرانژ ، لاپلاس ، پواسون و جورج گرین مفهوم پتانسیل الکتریکی را (که به انرژی پتانسیل الکتریکی بسیار نزدیک است). در فرمول بندی ریاضی اثرات الکتریکی بکار بردند، اما آن هم به اهمیت انرژیِ پتانسیل پی نبرد. تمرکز این دانشمندان روی مباحث مکانیک و گرما بود. بحثهای بعدی تمام حوزه‌های علوم فیزیکی را در برگرفت. پس از این کارها بود که با تلاش بسیاری از مهندسان و دانشمندان توجه به اهمیت انرژی پتانسیل بیشتر و بیشتر شد.

انرژی پتانسیل در کجا و چگونه ذخیره می‌شود؟

انرژی پتانسیل ، نوعی انرژی ذخیره شده است. انرژی پتانسیل ، اثری سیستمی است و برای جسمی کاملا منزوی وجود ندارد. جسم به اعتبار خود کمیت مکانی‌اش نسبت به سایر اجسامی که بر آن نیرو وارد می‌کنند و یا به دلیل موقعیت مکانی‌اش در میدانی که بر آن نیرو وارد می‌کنند، دارای انرژی پتانسیل است. هیچ جسم منفردی انرژی پتانسیل ندارد. همه اجسامی که برهمکنش متقابل دارند، بطور جمعی انرژی ذخیره می‌کنند.

توپی که روی میز است انرژی پتانسیل گرانشی دارد و این به گونه‌ای است توپ و زمین هر دو در ذخیره سازی این انرژی سهیم‌اند. این انرژی از آنجا ناشی می‌شود که زمین و توپ بر یکدیگر نیرو وارد می‌کنند. اگر توپ با زمین در مکان خود نبودند انرژی پتانسیل گرانشی نمی‌توانست وجود داشته باشد. در دور و میدان نیز انرژی پتانسیل از فضایی که میدان وجود دارد ذخیره می‌شود.

ویژگیهای انرژی پتانسیل

• در واقع ، این تغییرات انرژی پتانسیل است که در خور اهمیت است نه مقدار آن قبل یا بعد تغییر. اگر چه مکانی که در آن انرژی پتانسیل صفر می‌تواند انتخاب مفیدی باشد به مانند سطح دریا به عنوان مبنای صفر انرژی پتانسیل گرانشی زمین و یا سطح داخلی خازن استوانه‌ای به عنوان مبنای صفر انرژی الکتریکی ذخیره شده در آن ، اما این انتخابها هیچ یک الزامی نیست. زیرا آنها اختلاف انرژی پتانسیل بین مکانهای مختلف است که اهمیت دارد. اندازه اختلاف پتانسیل هرگز هیچ ربطی به چگونگی پیدا شدن آن ندارد. یعنی این تغییر مستقل از مسیر است. این یکی از ویژگیهای اساسی انرژی پتانسیل است.

• تغییرات انرژی پتانسیل ممکن است به پیدایش انرژی جنبشی ، انرژی الکتریکی ، یا انرژی گرمایی منجر شود. فناوری نوین بر همین پایه استوار است، دستیابی به چنین تغییری به پایداری انرژی ذخیره شده بستگی دارد. برای انرژی پتانسیل سه نوع منحنی می‌توان در نظر گرفت: اگر چه این سخنها معرف همه حالتها نیستند، اما نشان می‌دهند که چگونه انرژی پتانسیل ممکن است با مکان تغییر کند.

• می‌توان جسم کوچکی مثل گلوله‌ای مرمرین را روی یک کاسه وارونه (در حالت ناپایدار) ، درون کاسه (در حالت پایدار) یا در فرورفتگی کاسه وارونه‌ای که لبه دارد (در حالت شبه پایدار) در نظر گرفت. آنگاه کاسه نقش منحنی انرژی پتانسیل هسته‌ای را خواهد دانست.

• در حالت پایدار تغییر نامحتمل است.

• در حالت شبه پایدار غلبه بر سد پتانسیل (یعنی بالا رفتن از لبه) مستلزم انرژی اضافی است، مثلا این انرژی اضافی می‌تواند از جرقه‌ای که بخار بنزین را در سیلندرهای موتور خودرو مشتعل می‌کند ناشی می‌شود. در برخی موارد نادر هیچ انرژی اضافی لازم نیست. مثل وقتی که ذره‌ای در هسته اتم سد پتانسیل را طی فرآیندی به نام تونل زنی سوراخ می‌کند.

کاربرد حالتهای انرژی پتانسیل در صنعت

در فناوری نوین تعادل شبه پایدار ترجیح داده می‌شود. زیرا انرژی پتانسیل می‌تواند تا زمانی که ما بخواهیم در حالت تعلیق باقی بماند. که نمونه آن در روشن کردن رادیوی ترانزیستوری و تبدیل انرژی شیمیایی باتری به انرژی الکتریکی می‌توان نشان داد.

تغییر انرژی پتانسیل

هر تغییر انرژی پتانسیلی به پیدایش نیرویی می‌انجامد. نیروی گرانشی ای که در حالت تعادل ناپایدار موجب می شود که گلوله روی سطح خارجی کاسه به پایین بلغزد. اندازه ی نیرو را از شیب سختی می‌سنجیم. هر چه این شیب تندتر باشد قویتر است. البته همه نیرو ، از تغییر انرژی پتانسیل ناشی نمی‌شوند. نیروهایی که این گونه‌اند. نظیر نیروی گرانشی و نیروی کولنی نیروی تابعی پایستاری ، داریم:

F = - du/dx و u = -∫F dx

که در آن F نیرو ، u انرژی پتانسیل و x مکان است.

• نیروهایی که از تغییر انرژی پتانسیل ناشی نمی‌شوند، نظیر نیروی اصطکاک ، نیروهای ناپایستارند. برای چنین نیروهایی ، انرژی پتانسیل قابل تبیین نیست.

تجربه ژول

در اکثر مشاهدات روزمره، می بینید که انرژی مکانیکی یک جسم از انرژی پتانسیل به جنبشی و یا بالعکس تبدیل می شود. اما اگر با دقت سیستم‏های مکانیکی را مطالعه کنیم یا برای مدت طولانی حرکت آنها را بررسی کنیم، مشاهده می‏ کنیم که قانون بقای انرژی مکانیکی نقض می‏ شود.