Energiaveszteség

energiaoktatás

Amikor az energia átalakul egyik formából a másikba, vagy egyik helyről a másikra, vagy egyik rendszerről a másikra kerül, ott van energiaveszteség. Ez azt jelenti, hogy amikor az energiát más formába konvertálják, a bemenő energia egy része erősen rendezetlen energiaformává alakul, mint például a hő. Funkcionálisan az egész bemenő energia kimeneti energiává alakítása szinte lehetetlen, hacsak az ember szándékosan nem hővé változtatja az energiát (mint egy fűtőberendezésben). Valamint, amikor az elektromos energiát áramvezetéken keresztül szállítják, az energia a vezetékekbe mindig több, mint a másik végén kijövő energia. Az energiaveszteség megakadályozza a folyamatok 100% -os hatékonyságát.

Tartalom

Az energiaveszteségek típusai

Az energia sok átalakuláson megy keresztül, és mozgás közben sokféle formát ölt. Minden átalakuláson, amelyen átesik, van valamilyen kapcsolódó "energiaveszteség". Bár ez az energia valójában nem tűnik el, a kezdeti energia bizonyos mennyisége olyan formákká válik, amelyek nem használhatók, vagy amelyeket nem akarunk használni. [2] Néhány példa ezekre a veszteségekre:

  • Hőenergia, potenciálisan légellenállás vagy súrlódás eredményeként. A hőenergia a legkönnyebben osztható energia.
  • Fényenergia gyakran égés közben látott energia, és egyfajta hullámmozgás.
  • Hangenergia egy másik típusú hullámmozgás, amelyet a molekulák rezgése okoz a levegőben. A hőenergiahoz hasonlóan a hang is egyfajta energia, amely általában elvész.

Összességében a cél az elvesztett energia mennyiségének csökkentése a hatékonyság növelése érdekében. A rugalmatlan ütközések olyan ütközésekre is vonatkoznak, ahol az ütközés során némi energiaveszteség tapasztalható. [3]

A rugalmatlan ütközésekkel kapcsolatos további információkért lásd: HyperPhysics.

Elvesztett energia a villamos energia használatában

A villamosenergia-felhasználás jó példa arra, hogy szemléltesse az energiaveszteséget a rendszerben. Mire az elektromos energiához kapcsolódó energia eljut a felhasználóhoz, sokféle formát öltött. Kezdetben a folyamat az elektromosság valamilyen módszerrel történő létrehozásával kezdődik. Például a szén elégetése egy erőműben veszi a szénben tárolt kémiai energiát, és égés útján felszabadítja, így hő keletkezik, amely gőzt termel. Innen a gőz mozgatja a turbinákat, és a mechanikai energia itt generátort fordít áramtermelésre. Egy tipikus széntüzelésű villamos erőmű körülbelül 38% -ban hatékony, [2] tehát

Az üzemanyag kezdeti energiatartalmának 1/3-a átalakul felhasználható energiaformává, míg a többi elvész. További veszteségek keletkeznek a villamos energia szállítása során. Az Egyesült Államokban a villamos energia szállítása és elosztása során az EIA becslései szerint ezekben a folyamatokban a villamos energia mintegy 6% -a elvész. [4] Végül a villamos energia eléri rendeltetési helyét. Ez az elektromosság eljuthat egy izzólámpához, ahol egy vékony huzalt melegítenek, amíg meg nem izzik, és jelentős mennyiségű energia veszik el hő formájában, amint az 1. ábrán látható. A kapott fény a felhasznált szén energiatartalmának csak körülbelül 2% -át tartalmazza hogy előállítsa. [2] CFL-izzókra cserélve ez körülbelül négyszeresére javulhat, de ez csak a szénben lévő kezdeti kémiai energia 8% -át veszi fel.

Az üzemanyagok óriási energiatartalommal bírnak, de valójában nagyon kevés felhasználható energiává válik, és a legtöbb elvész. Ezek az energiaveszteségek rendkívül nem hatékony folyamatokat eredményeznek, némelyik alapvető korlátokból származik, mint például a termodinamika második törvénye, de néhány lehetőséget kínál a jobb mérnöki munkára.

Elvesztett energia a járművekben

Jelentős energiaveszteségek vannak az autó belső égésű motorjában is. A benzinből (vagy gázolajból) származó kémiai energiát - amely a Napból származik, mivel fosszilis üzemanyag - ezután hőenergiává alakítják, amely a motor dugattyúit nyomja. Ezután a mechanikus energia a kerekekbe szállítódik, ami növeli az autó mozgási energiáját. Ennek a mozgási energiának egy részét elveszíti a motor hangja, az égés által okozott fény, valamint az út és a gumiabroncsok közötti súrlódásból származó hőenergia. A jelenlegi járművek csak az üzemanyag energiatartalmának körülbelül 20% -át tudják felhasználni erőként, a többi elvész. [2] Ezekre az energiaveszteségekre példát mutat be a 2. ábra. Bár a hatékonyság javítható, a termodinamika elvei miatt csak fokozatosan növelhetők.

Alapjáraton, kiegészítők, például légkondicionálók és aerodinamikai ellenállás használata tovább növelheti a jármű veszteségeit. [6]

További olvasmányokért

  • Az energiamegmaradás törvénye
  • Hőerőgép
  • Hő pumpa
  • Energiaátalakítási technológia
  • Vagy fedezzen fel egy véletlenszerű oldalt

Hivatkozások

  1. ↑ Wikimedia Commons. (2015. május 27.). Izzó izzó [Online]. Elérhető: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Incandescent_light_bulb_on_db.jpg#/media/File:Incandescent_light_bulb_on_db.jpg
  2. ↑ 2.02.12.22.3 A Nemzeti Akadémiák. (2015. május 27.). Energiaforrások[Online]. Elérhető: http://www.nap.edu/reports/energy/sources.html
  3. ↑ HyperPhysics. (2015. május 27.). Rugalmas ütközések [Online]. Elérhető: http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/inecol2.html
  4. ↑ KHV. (2015. május 27.). Áramveszteség [Online]. Elérhető: http://www.eia.gov/tools/faqs/faq.cfm?id=105&t=3
  5. ↑Létrehozta belsőleg az Energy Education csapat egyik tagja. Adaptálva: http://www.fueleconomy.gov/feg/atv.shtml
  6. ↑ Fogyasztói Energiaközpont. (2015. május 27.). Energiaveszteség a járműben [Online]. Elérhető: http://www.consumerenergycenter.org/transportation/consumer_tips/vehicle_energy_losses.html

Szerzők és szerkesztők

Tim Davis, Jordan Hanania, Kailyn Stenhouse, Luisa Vargas Suarez, Jason Donev
Utolsó frissítés: 2020. április 28
Get Citation