Υπολογισμός Ενέργειας

Η κατανάλωση ενέργειας μπορεί να οριστεί ως η χρήση μιας δεδομένης ποσότητας ενέργειας ή ισχύος εξόδου για μια συγκεκριμένη χρονική διάρκεια. Στην περίπτωση βιολογικών έμβιων όντων, αυτό μπορεί να αναφέρεται στην κατανάλωση ενέργειας που σχετίζεται με την κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας που παρέχεται από τους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής ή μπορεί να αναφέρεται στην ενέργεια που αποκτάται μέσω της πρόσληψης τροφής. Παρά το γεγονός ότι και τα δύο είναι κατανάλωση ενέργειας και ότι το καθένα έχει τη δική του ξεχωριστή φόρμουλα.

Δύναμη και εργασία

Η κλασική φυσική βασίζεται στους τρεις νόμους της κίνησης του Νεύτωνα, οι οποίοι εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται σήμερα. Ο πρώτος κανόνας κίνησης ορίζει τη δύναμη ως την ικανότητα δημιουργίας κίνησης και ο δεύτερος νόμος της κίνησης περιγράφει τη σχέση μεταξύ της δύναμης που εφαρμόζεται σε ένα αντικείμενο και της επιτάχυνσης που βιώνει. Κάθε φορά που μια δύναμη (F) επιταχύνει ένα σώμα μέσω μιας απόστασης (d), το σώμα εκτελεί μια ποσότητα εργασίας (W) ίση με τη δύναμη πολλαπλασιασμένη με την απόσταση πολλαπλασιασμένη με έναν παράγοντα που αντιστοιχεί στη γωνία μεταξύ τους (θήτα, στα ελληνικά ). Αυτό σημαίνει, από την άποψη ενός μαθηματικού τύπου, ότι 

W=Fdcos

Για παράδειγμα, τα Νιούτον χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της δύναμης, τα μέτρα χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της απόστασης και τα Νιούτον μέτρα χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση της εργασίας, η οποία αναφέρεται ως τζάουλ. Η ενέργεια ορίζεται ως η ικανότητα εργασίας και μετριέται σε joules (joules ανά δευτερόλεπτο).

Ενέργεια με τη μορφή δυναμικού και κινητικής

Σε κίνηση, ένα αντικείμενο διατηρεί την ενέργεια της κίνησης, η οποία ισούται με την ποσότητα εργασίας που απαιτείται για να σταματήσει τελείως. Στην κινητική ενέργεια, το τετράγωνο της ταχύτητας του αντικειμένου (v) και το μισό της μάζας του αντικειμένου χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό της ποσότητας ενέργειας που αποθηκεύεται στο αντικείμενο (m). Λόγω του ύψους του, ένα αντικείμενο σε ηρεμία στο βαρυτικό πεδίο της Γης διατηρεί δυναμική ενέργεια. αν κατέβαινε ελεύθερα, θα αποκτούσε κινητική ενέργεια ίση με αυτή τη δυναμική ενέργεια. Η δυναμική ενέργεια ενός αντικειμένου καθορίζεται από τη μάζα του αντικειμένου, το ύψος του αντικειμένου (h) και την επιτάχυνση της βαρύτητας (g).

PE=mgh

Ηλεκτρική ενέργεια

Ο υπολογισμός της ποσότητας ενέργειας που αποθηκεύεται στα ηλεκτρικά συστήματα εξαρτάται από την ποσότητα του ρεύματος που ρέει μέσω ενός αγωγού (Ι) σε αμπέρ και το ηλεκτρικό δυναμικό ή την τάση που οδηγεί το ρεύμα (V), το οποίο μετράται σε βολτ. Η ισχύς του ηλεκτρισμού (P) σε watt προκύπτει από το συνδυασμό αυτών των δύο παραμέτρων και η ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας στο σύστημα (E) προκύπτει πολλαπλασιάζοντας το P με το χρόνο που χρειάζεται για να ρέει το ηλεκτρικό ρεύμα (t) στο λαμβάνονται δευτερόλεπτα. Η ακόλουθη είναι η μαθηματική εξίσωση για την ηλεκτρική ενέργεια σε ένα αγώγιμο κύκλωμα: 

Ee=Pt=VIt

Σύμφωνα με αυτή την εξίσωση, το να αφήσετε μια λάμπα 100 Watt αναμμένη για ένα λεπτό έχει ως αποτέλεσμα μια ενεργειακή δαπάνη 6.000 joules. Αυτό είναι ίσο με την ποσότητα κινητικής ενέργειας που θα είχε ένας βράχος ενός κιλού αν έπεφτε από ύψος 612 μέτρων, που είναι περίπου το ίδιο με το βάρος του βράχου.

Εσωτερική εξίσωση ενέργειας

Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής λέει ότι η αλλαγή στην εσωτερική ενέργεια ενός συστήματος ισούται με το άθροισμα της καθαρής μεταφοράς θερμότητας στο σύστημα συν το άθροισμα του καθαρού έργου που εκτελείται από το σύστημα (ή αντίστροφα). Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής ορίζεται ως εξής:ΔU =Q − W. Η μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας U του συστήματος συμβολίζεται με το σύμβολο€ U. 

Παγκόσμια παροχή ενέργειας

Υπάρχει άφθονη προσφορά ενέργειας που πρέπει να χαρακτηριστεί με κριτήρια όπως η παγκόσμια προετοιμασία και παραγωγή καυσίμου για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, η κατανάλωση ενέργειας και η ποσότητα ενέργειας που χρησιμοποιείται για την κυκλοφορία των αγαθών.

Παγκόσμια κατανάλωση ενέργειας

Η ποσότητα ενέργειας που χρησιμοποιείται σε σύγκριση με την ποσότητα ενέργειας που είναι διαθέσιμη για κατανάλωση σε ολόκληρο τον κόσμο Ο τύπος κατανάλωσης ενέργειας χρησιμοποιείται για να προσδιορίσει πόση ενέργεια απαιτείται, π.χ. E =Pt100 σε διαφορετικά επίπεδα δημογραφικών στοιχείων.

Ορισμένες εναλλακτικές πηγές ενέργειας 

Το φως που βλέπουμε είναι ένα ηλεκτρομαγνητικό φαινόμενο που περιέχει ενέργεια ως αποτέλεσμα των δονήσεων πακέτων κυμάτων γνωστών ως φωτόνια, τα οποία είναι μικρά πακέτα κυμάτων. Αφού ανακάλυψε ότι η ενέργεια ενός φωτονίου είναι ανάλογη με τη συχνότητα με την οποία δονείται (f), ο Γερμανός επιστήμονας Max Planck υπολόγισε τη σταθερά της αναλογικότητας (h), η οποία είναι τώρα γνωστή ως σταθερά του Planck προς τιμήν του.

Κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας 

Σε αυτή την κατηγοριοποίηση λαμβάνεται ιδιαίτερα υπόψη η χρήση της ενέργειας με τη μορφή ηλεκτρικής ενέργειας. Δεν περιέχει κανένα άλλο είδος ενέργειας που χρησιμοποιείται για την εκτέλεση εργασιών εκτός από τη μηχανική ενέργεια. Επιπλέον, ο τύπος για την κατανάλωση ενέργειας μπορεί να χρησιμοποιηθεί εδώ λαμβάνοντας την τιμή των μονάδων ισχύος με βάση τις ενδείξεις του μετρητή και μετατρέποντάς την σε ποσοστό.

Κινητική ενέργεια

Η κινητική ενέργεια είναι η ενέργεια που έχει ένα πράγμα ενώ κινείται. Δίνει πληροφορίες για το πώς η μάζα ενός αντικειμένου επηρεάζει την ταχύτητα του εν λόγω αντικειμένου. Πάρτε, για παράδειγμα, την ακόλουθη πρόταση. Η τοποθέτηση του ίδιου κινητήρα σε ένα φορτηγό και ένα γρήγορο αυτοκίνητο έχει ως αποτέλεσμα το πρώτο να μην μπορεί να φτάσει την ίδια ταχύτητα με τον ελαφρύτερο αντίστοιχό του λόγω των αντίστοιχων μαζών τους. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε έναν υπολογιστή κινητικής ενέργειας για να υπολογίσετε την κινητική ενέργεια.

Δυνητική και κινητική ενέργεια

Η δυναμική ενέργεια ορίζεται ως η βαρυτική έλξη που επιβάλλεται σε ένα αντικείμενο σε σχέση με το πόσο μακριά πρέπει να πέσει πριν καταστραφεί. Όταν ένα αντικείμενο ανεβαίνει σε ύψος, η δυναμική ενέργεια του αντικειμένου αυξάνεται. Δημιουργήσαμε έναν υπολογιστή δυναμικής ενέργειας για να σας βοηθήσουμε να κατανοήσετε τι είναι δυνητική ενέργεια και πώς να την υπολογίσετε.

Εσωτερική κατανάλωση ενέργειας 

Η οικιακή κατανάλωση ενέργειας αναφέρεται στην ποσότητα ενέργειας που χρησιμοποιείται από το νοικοκυριό ή από τις δραστηριότητες του σπιτιού. Στις περισσότερες περιπτώσεις, ο τύπος για την κατανάλωση ενέργειας χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της οικιακής κατανάλωσης ενέργειας πολλαπλασιάζοντάς την με τον αριθμό των κατοικιών σε έναν συγκεκριμένο πληθυσμό με βάση τα δημογραφικά στοιχεία του πληθυσμού.

Συμπέρασμα

Απαιτείται εξοικονόμηση ενέργειας προκειμένου να μειωθούν και να ρυθμιστούν οι αρνητικές συνέπειες της χρήσης ενέργειας. Η εξοικονόμηση ενέργειας είναι η τεχνική μείωσης της συνολικής ποσότητας ενέργειας που χρησιμοποιείται ή αξιοποίησης της ενέργειας πιο αποτελεσματικά, αποφεύγοντας κάθε σπατάλη ενέργειας. Είναι επίσης γνωστό ως ενεργειακή απόδοση. Ενώ αυτό αντιμετωπίζει το ζήτημα της σπατάλης ενέργειας και της άνισης κατανομής της ενέργειας μεταξύ του πληθυσμού, χρησιμεύει επίσης στον περιορισμό της ποσότητας ενέργειας που απαιτείται από τις βιομηχανίες και της ποσότητας ενέργειας που παράγεται από αυτές, με αποτέλεσμα τη λιγότερη έκλυση αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα και ως αποτέλεσμα αυτού, συμβάλλοντας στην αποτροπή δραστικών περιβαλλοντικών αλλαγών και της εξαφάνισης των περισσότερων ειδών στον πλανήτη μας.