1598005370-70491a7283ca3540dddce2de932120e0 (811201), страница 5
Текст из файла (страница 5)
Существование различных видов энергии вызывается разнообразием форм движений (кинетическая энергия например, упорядоченным движением тела как целого, термическая энергия - хаотическим движением молекул или атомов, электрическая-движением электроновилидругих заряженных частиц). Следовательно, работа производится при взаимном превращении различных форм движения различных тел. Инымн словами, работа есть количественная мера качественного взаимного превращения.
Эти формы энергии могут превращаться друг в друга или переходить от одного тела к другим. Работа возникает лишь как следствие этих превращений. Кроме того работа, которая является результатом изменения состояния тела или системы тел, может изменить состояние других тел. В пределах, установленных законами природы границ, мы можем целесообразно управлять этими превращениями в нужном для нас направлении. Например, в водяных мельницах превратить кинетическую энергию речной воды во вращательную энергию жерновов и использовать ее для размола зерна или химическую энергию, освобождающююся при сжигании угля, нагревающего котел, - в механическую энергию и с помощью произведенной при этом работы изготовить из металлических болванок необходимые нам предметы, из нитей - ткани и т.д.
Таким образом, работа становится средством для переработки природных материалов н тем самым важнейшим фактором для человека и общества в целом. Так как можно накапливать только энергию, а не работу, то важнейшая наша задача - найти вещества, содержащие такой вид энергии, который при производстве работы относительно просто превращается в другой вид энергии. Эти вещества мы называем источниками или носителями энергии (энергоносителями). з 2. НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ ОБЩЕСТВА ФОРМЫ ЭНЕРГИИ Простейшая деятельность человека - целесообразное изменение первоначальных продуктов природы, защита от неблагоприятных внешних условий (холода; непогоды и диких зверей) - требует в первую очередь механической работы.
Большое значение для человека имеет и тепло - явление, также связанное с изменением энергии и в известном смысле аналогичное работе. 20 Первобытный человек собирал пищу, создавал свои примитивные орудия, охотился и рыбачил, устраивал жилье, применяя механическую ' работу. Даже в современном обществе энергия используется преимущественно в форме механической работы. "в промышленности и сельском хозяйстве, строительстве и транспорте, быту и т.д. Кроме того, еще и сегодня очень важна механическая работа, производимая самим человеком. Огонь Наряду с механической работой с древних времен большую роль в жизни человека, играло тепло. В древности, для получения его искусственным путем, т.е. добыть огонь, нужно было затратить очень много механической работы, чтобы растереть сухое дерево и разогреть его до такой температуры, которой оио бы воспламенилось.
Мы и сейчас не можем обойтись без механической энергии для получения огня, но наши нынешние приспособления (спички„зажигалки) позволяют это сделать с ничтожными затратами сил. Открытие способа добычи огоия означало большой шаг в развитии человечества. Тепло, которое освобождается в результате химического превращения и проявляется в виде огня, используется современным человеком не только непосредственно для обогрева, но и как некая переходная ступень превращения химической энергии в механическую работу. Нужно заметить, что образование тепла не всегда желательно. Однако почти каждое превращение энергии сопровождается образованием тепла.
Поскольку тепло не может быть полностью превращено в работу, в ряде случаев (например, при трении) его можно считать формой энергии, полностью потерянной для человека. Химическая энергии Первым в истории человечества искусственно вызванным химическим процессом было, пожалуй, горение - разложение при помощи окисления растительной массы, имеющей сложный химический состав, на вещества более простые такие, как вода, углекислый газ и др.
Огонь помог человеку использовать и другие химические процессы: именно благодаря огню человек смог сделать свои продукты питания мягче, вкуснее н удобоваримее. Со,временем люди научились использовать не только огонь, но и другие химические процессы. Однако только к концу ХУ1П века люди овладели законами природы настолько, что научились искусственно вызывать химические процессы и проводить их целенаправленно.
Но теперь уже в большинстве случаев целью этих процессов было не разложение вещества, т,е. получение более простых по своему составу соединений, а наоборот, синтез веществ более сложного состава нз простых "кирпичиков". Разумеется, химическое разложение сложных веществ ни в коей мере не потеряло своего значения: на нем основана, например, выплавка металлов нз руды, при которой металлы высвобождаются из соединений. Продукция многих других отраслей промышленности есть результат разложения вещества сложного состава на более простые. Превращение одних химических веществ в другие сопровождается изменением химической энергии. Целесообразное н хорошо продуманное применение определенных видов энергии дает возможность в границах, установленных объективными законами природы, планомерно управлять химическими реакциями, На этой основе в последнее время стремительно развивается химическая промышленность, требующая все больших затрат энергии, Световая энергия Долгое время человек получал световую энергию исключительно при помощи сжигания (окисления) нагретых до каления твердых веществ.
В факелах, масляных лампах, в свечах, керосиновых лампах газовых фонарях свет излучают либо возникающие в результате неполного сгорания раскаленные угольные частички, либо введенные в пламя другие твердые вещества. В современных лампах накаливания свет дает также раскаленное твердое вещество (вольфрамовая нить накаливания), но здесь свет излучается не благодаря освобождающейся в результате окнслительного процесса химической энергии, а за счет превращения электрической энергии в световую. Все же превращение электрической энергии в световую при посредстве тепла не экономично. Поэтому ныне прилагаются усилия к исключению тепла как посредника при этом превращении.
В новейших осветительных приборах электрическая энергия превращается в световую без сколько-нибудь значительного выделения тепла, поэтому такие приборы отдают при одинаковом потреблении электрической энергии в трн-четыре раза больше световой энергии„чем лампы накаливания. Электрическая энергия В энергетическом балансе современного высокоразвитого общества электрическая энергия играет асе большую роль. В действительности нам, разумеется, не нужна электроэнергия как таковая, поскольку мы не можем ее ни воспринимать, нн непосредственно употреблять.
Элекчрическую энергию можно, однако, относительно простыми средствами превращать в тепло, механическую работу нли другие формы энергии. Производство электроэнергии, т. е, превращение имеющихся в природе дру- 22 гих форм энергии в электрическую, в больших масштабах экономически сравнительно выгодно. Электрическую энергию можно передавать на болылие расстояния с относительно малыми потерями и, таким образом, легко подводить к потребителям, поэтому ее следует считать лучшей и наиболее легко поддающейся использованию формой энергии, с помощью которой имеющиеся в природе энергетические ресурсы распределяются в соответствии с нашими нуждами.
Ныне электрическая энергия производится в основном в результате превращения химической энергии угля или нефти сначала в тепло, которое дает возможность получать механическую работу; за счет этой работы 'и получается в дальнейшем электрическая энергия. Такое непрямое превращение весьма неэкономично, так как при этом пропадает значительная часть энергии.При.современном состоянии науки и техники не обойтись без такого, связанного с большими потерями, способа получения электрической энергии, хотя теоретически известно, как можно избежать этих потерь.
Соответствующие методы уже применяются в лабораторных условиях. Однако надежное и экономически оправданное непосредственное превращение в больших масштабах химической энергии в электрическую потребует еще очень большой исследовательской работы. Незначительная часть электрической энергии производится не из химической, а из механической (потенциальной и кинетической) энергии воды на гидроэлектростанциях. В последнее время начинает получать некоторое распространение, новый метод получения электроэнергии - путем превращения атомной энергии в электрическую, - однако и здесь потери энергии в виде тепла значительны.
В настоящее время находят также применение, правда в весьма ограниченных масштабах, такие виды энергии, как акустическая и магнитная. Источники энергии В большинстве случаев природа поставляет нам энергию не я той форме, в какой она нужна для наших конкретных целей. Поэтому мы вынуждены преобразовывать имеющуюся в нашем распоряжении энергию. Для получения работы мы должны найти соответствующие источники энергии, т.
е. такие вещества, которые являются носителями наиболее пригодного для реализации вида энергии. Следует отметить, что живые организмы ~в том числе человек) сами являются носителями значительных запасов энергии. Живые организмы содержат относительно большое количество химической энергии. В ходе таких и до сих пор недостаточно изученных химических процессов про- 23 исходит превращение энергетически богатых сложных веществ живого организма в простые вещества, которое сопровождается выделением энергии, Эти превращения являются источником мускульной работы человека н животных, при помощи которой они поддерживают свои жизненные функции, перемещаются, обеспечивают себе пропитание, а также могут производить необходимые и полезные изменения окружающей среды. Этн "естественные" источники энергии, питаемые химической энергией собственного тела, удовлетворяли человека только на ранней стадии человеческого общества, длившейся, однако, многие тысячелетия.
Уже в первобытную эпоху человек поставил себе на службу "внешний" энергетический источник - мускульную силу животных, что позволило ему значительно увеличить объем производимых работ. В дальнейшем в связи с разделением труда одни люди стали претендовать на мускульную силу других. Позднее, еще через многие тысячелетия, человек заставил работать на себя энергию воды, которая приводила в движение мельничные колеса н устройства оросительных систем н ветра, а он'вращал крылья мельниц н надувал паруса судов. Можно считать, что первые сознательные действия для получения энергии человек совершил тогда, когда научился извлекать огонь из сухих растений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
