3. predavanje Flashcards
- Resursi su ograničeni pa ih treba trošiti
Unutrasnja kalorijska energija:
Razumno i obazrivo
Unutrašnja energija na nivou molekula se obično naziva
unutrašnja kalorijska energija
- Za očuvanje sadašnjeg stepena razvoja civilizacije smatra se da su presudna dva faktora i to:
Izbjeći iscrpljivanje postojećih resursa koji nisu obnovljivi
Spriječiti onečišćenje
- Faktori koji imaju utjecaj na društveni proizvod (6) i na potrošnju energije (5):
Društveni proizvod: produktivnost, privredna struktura, stupanj tehnologije, prirodna bogatstva, zemljopisni položaj, ovisnost o uvozu
ZIVOTNI STANDARD
Energetska potrošnja: industrijska struktura, cijena energije, ponašanje potrošača, energetska politika, vremenski uticaji
- Pojava energije u dva oblika:
- u akumuliranom ili nagomilanom obliku i
2. u prelaznom obliku koji se javlja samo kada akumulirani oblik energije prelazi sa jednog tijela na drugo.
- Nagomilana energija i prelazna energija
Nagomilana energija
- akumulirana u materiji (En)
- energija položaja (potencijalna)
- energija kretanja (kinetička)
- unutarnja energija
Prijelazna energija
- vezana uz proces (Epr)
- kratkotrajna, pojavljuje se prijelazom oblika nagomilane energije s jednog tijela na drugo.
- rad (W)
- toplina (Q)
- zračenje (X
- Definicija snage
Slučajevi kada je prisutna snaga
Mjerne jedinice
Snaga je funkcija čega:
Brzina iskorištavanja energije ili brzina transformacije energije iz jednog oblika u drugi:
- U slučaju mehaničkog rada (gibanja tijela po nekom putu) razvija se snaga: P = F * v
v - komponenta brzine u smjeru gibanja - Iz izraza za potencijalnu energiju se računa kao:
P = mgg*t
Snaga : W = J/s - Wat, Energija: J = Nm - Džul
Snaga je funkcija mase, vremena i ubrzanja
- Kalorija 15 stupnja
Vrlo često se u literaturi koristi pojam kalorija 15 stupnja:
definisana je kao energija potrebna da se 1 g vode pri normalnom atmosfreskom pritisku zagrije od 14,5 do 15,5 C.
- Klasifikacija oblika energije (nabroji i objasni):
Uobičajena je podjela na: primarni, transformirani i korisni oblici energije
- Prirodni (primarni) oblici energije- nalaze se u prirodi ali se samo neki mogu upotrijebiti u prirodnom obliku
- Većinom se transformišu u neki pogodniji oblik
- Transformisani oblik je pogodniji za korištenje-tehnički lakša
realizacija i ekonomičnost - Potrošači trebaju tačno određeni oblik energije-toplina,
mehanička energija, rasvjetna energija, hemijska energija - korisni
oblik energije
- Koji primarni oblik energije se moze koristiti u prirodnom obliku?
Energija vrucih izvora
- Klasifikacija primarnih oblika prema uobičajenosti upotrebe:
KONVENCIONALNE (Drvo, ugljen, treset, sirova nafta, zemni plin, Vodne snage(potencijalna energija vodotoka), nuklearna goriva, vrući izvori) i
NEKONVENCIONALNE (Kinetička energija vjetra, potencijalna energija plime i oseke, toplinska energija Zemljine unutrašnjosti koja se ne
pojavljuje na površini, sunčeva energija (neposredno korištenje), toplinska energija mora i energija fuzije lakih atoma)
- Klasifikacija primarnih oblika s obzirom na postanak
biljnog porijekla (ugljen, treset, drvo i biomasa)
životinjskog porijekla (nafta, plin i uljni škriljavci)
mješovitog porijekla (bioplin)
- Klasifikacija primarnih oblika prema fizikalnim svojstvima
Hemijske energije: drvo i otpaci, ugljen i treset, sirova nafta, zemni
plin, uljni škriljavci, biomasa, bioplin
Nuklearne energije: nuklearna goriva
Potencijalne energije: vodne snage, plima i oseka
Kinetičke energije: vjetar, energije struja i morskih valova
Toplinske energije: geotermička, toplinska energija mora
Energije zračenja: Sunčevo isijavanje
- Klasifikacija primarnih oblika energije prema obnovljivosti
Obnovljivi primarni izvori energije (obnova u kratkom periodu):
Obnovljivi izvori su oni čiji se potencijal obnavlja u kratkom vremenu, srazmjernom vremenu korištenja.
Neobnovljivi primarni izvori energije (obnova u dužem periodu):
Iako su i ovi izvori primarne energije obnovljivi, njihov je ciklus nastanka, cca 2 milijarde godina za fosilna goriva, značajno dulji nego što je vrijeme u kojem ćemo ih utrošiti (cca 200 godina).
- Nabroji obnovljive i neobnovljive izvore energije
Obnovljivi Sunčevo zračenje(u užem smislu) Vodne snage Energija vjetra Energija plime i oseke Toplina mora Geotermalna energija
Neobnovljivi
Fosilna goriva
Nafta, zemni plin, ugljen
Nuklearna goriva,
Zemljina unutrašnja toplina koja se pojavljuje na površini-topli izvori praktično
- Obnovljivi primarni oblici energije
Potencijalne mogućnosti primarnih oblika energije
Promjene snage obnovljivih resursa mogu biti:
OBNOVLJIVI PRIMARNI OBLICI: ne mogu se vremenom istrošiti jer su stalno Sunčevim zračenjem obnavljaju
Potencijalne mogućnosti primarnih obika energije koji se obnavljaju se mijenjanju vremenom- funkcija vremena
Vrlo brze – vjetar (snaga je zavisna od v3)
Brze – snaga plime i oseke - svakih 12 sati
Polagane – vodene snage - smatra se da je količina vode stalna u toku
dana
Vrlo polagane: promjene topline mora su evidentne tokom promjene
godišnjih doba
- Prednosti neobnovljviih izvora
Konstantost
Bolja mogućnost prilagodbe potrebama, uskladištenja i transporta u prirodnom obliku
Manje investicije za izgradnju postrojenja za njihovo dobivanje, pretvorbu i uporabu, te pogon i održavanje (s obzirom na instaliranu snagu)
- Razlozi većeg iskorištavnja neobnovljivih izvora (2)
veće tehničke mogućnosti i bolja ekonomska opravdanost njihova iskorištavanja (vezano uz razvoj metoda i postupaka)
- Transformirani oblici energije
U fizici i inženjerstvu, transformacija energije ili konverzija energije, je svaki proces transformiranja jednog oblika energije u drugi oblik.
Vrlo se rijetko primarni oblici energije mogu koristiti bez transformacije, kao korisni oblici.
Češće se događa: već transformirani oblici se moraju transformirati da bi se dobio korisni oblik energije
- Najčešće kombinacije transformacija oblika energije su:
Transformacija primarnih oblika u transformirane oblike energije
Transformacija transformiranih oblika u transformirane oblike
energije
Transformacija primarnih oblika u korisne oblike energije
Transformacija korisnih oblika u primarni oblik energije
Kombinacije nevedenih transformacija
- Ograničenja transformacija oblika energije
- 1 Zakon termodinamike- govori o transformacijama oblika energije
- 2 zakon termodinamike- smjer odvijanja termodinamičkih procesa- da li je neka transformacija moguća
- Nacrtati p-V i T-S dijagram za Karnoov ciklus
Površina ispod gornje izoterme - dovedena toplina
Površina ispod donje izoterme - odvedena toplina
- Rad Karnoovog ciklusa preko formule za entropiju
Termički stepen djelovanja (efikasnost):
- Nacrtaj u-V grafik za neke karakteristične adijabatske procese
- Određivanje razlike entropije za nepovratljiv i nemogući proces u aijabatskom sistemu (grafici)
- Nacrtati p-V i T-S dijagrame za maksimalan mogući rad u okolišu stanja pa i Ta
- Stvarni i zatvoreni rad sistema u okolini pritiska pa i temp. Ta (izvesti formulu):
p2/pa = va/v2 w = u1 - u2 - Ta(s1 - sa) + pa(v1-va)
- Kakvi su to povrativi strojevi?
Povrativim smatramo takve strojeve koji nemaju trenja i ostalih gubitaka.
- Prema II. glavnom zakonu TD, postoje tri oblika (vrste) energije s obzirom na mogućnost pretvorbe u mehanički rad:
- Eksergija: to su mehanička i električna energija koje se u, „idealnim procesima“ u potpunosti pretvaraju u mehanički rad ili u bilo koji drugi oblik energije. (energije koje se mogu neograničeno pretvarati u druge energetske oblike)
- Energija: Energija koja se može samo ograničeno pretvoriti u eksergiju. Tu se ubrajaju unutarnja energija i toplina. Ograničenje je posljedica II. glavnog zakona termodinamike. To su nuklearna energija, kemijska energija, unutrašnja kalorička energija, toplinska energija, rad trenja
- Anergija: to su oblici energije koji se, i opet zbog prirodnih ograničenja, ne mogu pretvoriti u mehanički rad niti u bilo koji drugi oblik energije.
- Zakon očuvanja energije
Energija može prelaziti iz jednog oblika u drugi, ali se ne može stvoriti niti uništiti. U izoliranom sistemu je zbroj energija konstantan
- I. glavni zakon termodinamike se može iskazati:
I. glavni zakon termodinamike se može iskazati :
U svim procesima zbroj eksergije i anergije ostaje stalan.
Eksergija + anergija =ukupna energija (W = E + B)
- Gubitak eksergije (definicija i svojstvo je čega):
Budući da nije mogu.e anergiju pretvoriti u eksergiju, dio eksergije koji se pretvorio u anergiju mo.emo označiti kao gubitak eksergije.
Taj je gubitak svojstvo nepovrativih procesa i prikazuje termodinamički gubitak kao posljedicu nepovrativosti procesa.
- Povratni proces - Eksergija se javlja kao…
Anergija se javlja kao…
Povratni proces- eksergija se javlja kao mehanička energija Wpov
Anergija: odvedena toplina Qo
- Uspoređujući dovedenu eksergiju i dobivenu eksergiju može se definirati:
Eksergijski (tehnički) stupanj djelovanja: (formula)
Termički stupanj djelovanja energetske pretvorbe: (formula)
Maksimalni stupanj djelovanja energetske pretvorbe: (formula)
eta = (E - Eg)/E
Mjera dobrote tehničkog procesa
epsilon = (E - Eg)/(E + B)
Mjera sposobnosti pretvorbe energije u korisni rad
epsilon = E / (E+B)
Dio dovedene energije (topline), koji se može pretvoriti u bilo koji drugi
oblik energije.
- Klasifikacija oblika energije pri pretvorbi energije:
Općenito pri pretvorbi energije možemo definirati slijedeće oblike
energije:
- Primarna (prirodna) energija (u prirodnom stanju)
2.Sekundarna (pretvorbena) energija (od opskrbljivača
pripremljena za korisnika kroz tehničke procese) - Krajnja energija (kod korisnika transformirana energija)
- Korisna energija (kod korisnika primjenjena energija)
- Transformacije primarnih oblika u transformirane oblike
energije:
- Izgaranje - proces transformacije hemijske energije u unutrašnju
energiju - Destilacija (rafinerije) - transformacije sirove nafte u derivate
- Degazolinaže - transformacije u kojima se vrši odvajanje lakih od teških ugljikohidrata
- Nuklearne reakcije - transformacije nuklearne energije u unutrašnju energiju nosilaca energije
- Turbinske pretvorbe-transformacije potencijalne energije (vodotoka, plime i oseke), kinetičke energije (vjetar, valovi),
geotermalčne i toplinske energije mora u mehaničku energiju. - Zračenje- Sunčevo isijavanje i zračenje topline iz geotremalne energije (vrući izvori)
- Ostale moguće transformacije oblika energije
Mogući slučajevi: 1.Transformacija transformiranih oblika energije: transformacijom primarnih oblika energije dobija se: - toplinska energija i - mehanička energija.
Toplinska energija se transformira u mehaničku: Termoelektrane: kotao turbina
Mehanička energija u električnu: elektrane: turbina-generator
- Ostale moguće transformacije oblika energije
Mogući slučajevi: 1.Transformacija transformiranih oblika energije: transformacijom primarnih oblika energije dobija se: - toplinska energija i - mehanička energija.
Toplinska energija se transformira u mehaničku: Termoelektrane: kotao turbina
Mehanička energija u električnu: elektrane: turbina-generator
- Nacrtati sliku: PRIMARNA I KRAJNJA ENERGIJA
Kao krajnji energetski oblici u osnovi se podrazumijevaju mehanički ili električni rad (energija).