Contenuto
- Energia e lavoro
- Esempi di potere umano
- Tipi di energia
- Accumulo di energia meccanica
- Il futuro della conservazione dell'energia
Le discussioni sui vantaggi e gli svantaggi del potere umano e dell'energia spesso ruotano principalmente attorno alle preoccupazioni relative all'inquinamento, alla sicurezza dei lavoratori, all'efficienza energetica, all'estensione dell'offerta mondiale. La maggior parte del potere necessario per sostenere il ritmo della vita globale moderna deriva da fonti che producono prodotti di scarto indesiderati o creano situazioni indesiderate.
Più di ogni altra cosa, gli impatti ambientali a lungo e breve termine ruotano attorno cambiamenti climatici antropogenici (causati dall'uomo), a parte l'inquinamento in senso tradizionale (ad es. fumo visibile proveniente da centrali elettriche a carbone o acque reflue di varie attività industriali).
Questo perché la combustione di combustibili fossili comporta l'aggiunta di CO2 (anidride carbonica) e altri "gas serra" nell'atmosfera terrestre, con conseguente ulteriore intrappolamento di calore vicino alla superficie dei pianeti.
Energia e lavoro
Pro e contro del potere umano si concentrano su fattori diversi dall'inquinamento. Anche la quantità di lavoro utile che può essere fatto usando un dato processo in relazione all'apporto di energia, chiamato efficienza meccanica (produzione di energia divisa per l'apporto di energia, espressa in percentuale), conta.
I demeriti del potere umano sono spesso semplicemente il fatto che gli umani da soli possono svolgere lavori in modo molto meno efficiente e per un periodo di tempo molto più breve di quanto si possa fare con il lavoro potenziato dalle macchine.
Energia in fisica ha unità di forza moltiplicata per la distanza (il prodotto della massa e la velocità di variazione della velocità o dell'accelerazione). Questa unità è il Newton-metro, che viene normalmente utilizzato per il lavoro e chiamato anche Joule.
Questa unità è prodotta utilizzando altre combinazioni di unità; per esempio, l'energia cinetica lineare (KE) è ottenuta dalla formula (1/2) mv2,, mentre l'energia potenziale è nella forma mgh, dove m = massa, g = l'accelerazione dovuta alla gravità (9,8 m / s2 sulla Terra) e h = altezza dal suolo o qualche altro punto di riferimento zero).
Esempi di potere umano
Energia in fisica è semplicemente energia per unità di tempo, ovvero la velocità di lavoro in un sistema in cui l'energia viene impiegata meccanicamente. Semplici esempi di potere umano includono correre su una collina o sollevare pesi; maggiore è l'energia per unità di tempo, maggiore è la potenza erogata presente.
Se sali una determinata rampa di scale in 10 secondi, la tua energia potenziale cambia della stessa quantità di se sali le scale in 5 secondi o 15 secondi. Ma il tuo potere dipende da quanto poco tempo impieghi per raggiungere la cima, e in ogni caso hai svolto la stessa quantità di lavoro fisico.
Tipi di energia
cinetico e energia potenziale compongono un oggetto energia meccanica. Gli oggetti hanno anche quella che viene chiamata energia interna, che si riferisce principalmente al rapido movimento vibratorio delle particelle minuscole costituenti a livello molecolare.
L'energia arriva è anche una serie di altre forme: energia chimica (immagazzinato nei legami delle molecole), energia elettrica (risultante dalla separazione delle cariche e un campo elettrico) e calore, che nella maggior parte dei sistemi è difficile da utilizzare per il lavoro e invece "dissipa".
Derivare energia dall'energia significa bruciare combustibile (petrolio, gas naturale, alcuni biocarburanti), usando l'energia cinetica dell'acqua che scorre o del vento (energia idroelettrica o eolica) o "scindere" gli atomi (energia nucleare).
Accumulo di energia meccanica
Mentre la Terra ha un sacco di carburante disponibile per produrre energia (principalmente elettricità), immagazzinare energia è una sfida significativa. Batterie al momento non è in grado di fornire nemmeno una piccola parte della potenza necessaria per mantenere la produzione mondiale, le reti di comunicazione e i trasporti globali in funzione a lungo.
In alcune aree che presentano una geografia favorevole, è possibile mantenere un serbatoio d'acqua più alto di una centrale elettrica e utilizzare l'energia potenziale gravitazionale in questo serbatoio per generare energia idroelettrica a breve termine, consentendogli di fluire da aree più alte a più basse e alimentare le turbine dei generatori di elettricità nel processo. Come puoi immaginare, tuttavia, questa misura di arresto non funzionerebbe a lungo in un'area altamente popolata.
Il futuro della conservazione dell'energia
Una critica rivolta alle energie rinnovabili, in particolare l'energia solare ed eolica, è la loro inaffidabilità a causa della loro natura che va e viene; si verificano giorni o periodi di calma, così come i giorni nuvolosi.
Grazie all'imperativo internazionale di continuare a produrre energia cercando di ridurre i danni all'ambiente, un gruppo di ricercatori del Massachusetts Institute of Technology vicino a Boston, nel Massachusetts, ha iniziato a lavorare nel 2018 con l'obiettivo di immagazzinare quantità effettive di energia solare.
Il gruppo ha proposto di utilizzare serbatoi di silicio fuso per immagazzinare questo tipo di energia e rilasciarlo su richiesta, e ha predetto che alla fine, il loro design concettuale potrebbe produrre un prodotto notevolmente superiore allo standard industriale di oggi, batterie agli ioni di litio.