Energio

Fulmo estas formo de energitransmisio; en la bildo, fulmoj super Oradea, Rumanio.

La vorto energio devenas de la greka "energeia" (ἐνέργεια) kaj havas signifon "ago, agado". Ĝi estas komuna kvanto, kiu permesas mezuri la kapablon de materio produkti laboron.

Tra la historio de scienco, energio estis esprimata per pluraj malsamaj unuoj, tiaj ergoj kaj kalorioj. Nuntempe, la akceptata mezurunuo pri energio estas la ĵulo, unuo de energio de la Internacia Sistemo SI. Krom la ĵulo, aliaj unuoj de energioj inkludas la kilovathoron (kWh) kaj megatunon da ekvivalento de nafto (Mten). Ili estas multe pli grandaj unuoj de energio.

Laŭ variaj fizikaj procezoj, en fiziko oni distingas specojn de energio:

• Elektra energio
• Elektromagneta energio
• Geoterma energio
• Gravita energio
• Joniga energio
• Kemia energio
• Kineta energio
• Mekanika energio
• Nuklea energio
• Potenciala energio
• Suna energio
• Tajda energio
• Termika energio
• Ventoenergio

Alia distingo:

• Renoviĝanta energio
• Fosilia energio
• Atomkerna energio

Rezulte de la ekzisto de principo de konservado de energio, la nocio "energio" interligas ĉiujn fenomenojn de la naturo. La senco de la principo de konservado de energio estas en tio, ke energio ne aperas el nenio kaj ne malaperas nenie; ĝi povas nur transformiĝi de unu formo de energio al alia. Unu el filozofiaj doktrinoj, nome energetiko, rigardas la energion kiel fundamenton de ĉiuj naturokazaĵoj.

En pure praktika vidpunkto, energetiko estas scienco pri la energio kaj branĉo de la ekonomiko, kiu okupiĝas pri energetikaj rimedoj, ĝia prilaborado, transformo, transporto kaj uzo de diversaj specoj de energio. En 2003 la tutmonda konsumo da energio estis pli ol 10 500 milionoj da tunoj da ekvivalento de nafto (Mten): el kio 2 400 Mten da karbo, 3 600 Mten da nafto, 2 300 Mten da natura gaso, 610 Mtep de nuklea energio, 590 Mten da akvoelektra energio kaj ĉirkaŭ 950 Mten da biomaso kaj kvantetoj eĉ pli malgrandaj da geovarma, suna aŭ venta energio.

Historio

Thomas Young, la unua kiu uzis la terminon "energio" en la nuntempa scienca senco.

La vorto energio deriviĝis de la antikvgreka ἐνέργεια, latinigite energeia, laŭvorte agado, operacio, kiu eble aperis por la unua fojo en la verkoj de Aristotelo en la 4-a jarcento a.n.e. Disdiference de la nuntempa difino, "energeia" estis tiam filozofia koncepto kvalita, sufiĉe ampleksa por inkludi ideojn kiel feliĉo kaj plezuro.

Fine de la 17-a jarcento, Gottfried Leibniz proponis la ideon de la vis viva, nome vivanta forto, kiun li difinis kiel la produto de la maso de objekto por ties rapido kvadrate; li kredis, ke la totala vis viva konserviĝas. Por klarigi la malrapidigon okazigitan pro la frotado, Leibniz teoriumis, ke la varma energio konsistis en la hazarda movado de la partoj kiuj konstituas la materion, kvankam nur post pli ol unu jarcento tion oni akceptis ĝenerale. La nuntempa analogio de tiu propreco, nome la kineta energio, diferenciĝas disde la vis viva nur pro unu faktoro de du.

En 1807, Thomas Young estis eble la unua kiu uzis la terminon «energio»-n anstataŭ vis viva, nome en ĝia nuntempa scienca senco. Gustave-Gaspard Coriolis prikribis en 1829 la kineta energio en ĝia nuntempa scienca senco, kaj en 1853, William Rankine stampis la terminon kaj koncepton de potenciala energio. Oni postulis ankaŭ la principon de konservado de energio por la unua fojo komence de la 19-a jarcento, kaj ĝin oni aplikas al ajna izola sistemo. Dum kelkaj jaroj oni diskutis ĉu la varmo estas fizika substanco, kio nomiĝis "varma substanco", aŭ simple fizika kvanto, kiel la movokvanto. En 1845 James Prescott Joule malkovris la rilaton inter la mekanika laboro kaj la generado de varmo.

Tiu progresoj kondukis al la teorio de la konservado de energio, formaligita grandkvante de William Thomson (Lord Kelvin) kiel al la fako de la termodinamiko. La termodinamiko helpis al rapida disvolvigo de la klarigoj de la kemiaj procezoj fare de Rudolf Clausius, Josiah Willard Gibbs kaj Walther Nernst. Tio kondukis ankaŭ al la matematika formulado de la koncepto de entropio fare de Clausius kaj al la enkonduko de la leĝoj de la radia energio fare de Jožef Stefan. Laŭ la teoremo de Noether, la konservado de la energio estas konsekvenco de la fakto ke la leĝoj de fiziko ne ŝanĝiĝas laŭ la tempopaŝo. Tial, ekde 1918, la teoriuloj komprenis, ke la leĝo de konservado de energio estas la rekta matematika konsekvenco de la translacia simetrio de la konjugita kvanto de energio, tio estas, la tempo.

La koncepto de energio en fiziko

Mekanika energio

Konservado de energio.

En la nuntempa klasika fiziko, la universala leĝo de konservado de energio —kio estas la fundamento de la unua principo de termodinamiko—, indikas, ke la energio ligita al izola sistemo restas konstanta en la tempo. Tio signifas, ke por multaj klasikaj fizikaj sistemoj, la sumo de la mekanika energio, la varma energio, la elektromagneta energio, kaj aliaj tipoj de potenciala energio estas konstanta nombro. Por ekzemplo, la kinetan energion oni kvantigas laŭ la movado de la materio, la potencialan energion laŭ proprecoj kiel la stato de deformiĝo aŭ laŭ la pozicio de la materio rilate al la fortoj kiuj agadas sur ĝi, la termikan energion laŭ ĝia varmokapacito, y la kemian energion laŭ la kemia kompono.

En la teorio de la relativeco la principo de konservado de energio plenumiĝas, kvankam oni devas redifini la mezuron de la energio por aligi la energion asocian al la maso, ĉar en relativeca mekaniko, se oni konsiderus la energion difinita laŭ la klasika mekaniko, tiam rezultus kvanto kiu ne konserviĝas konstante. Tial, la speciala teorio de relativeco estableas masenergian ekvivalenton pro kiu ĉiuj korpoj, pro la fakto ke ili estas formitaj de materio, posedas aldonan energion ekvivalentan al $E={\sqrt {(mc^{2})^{2}+(pc)^{2}}}$, kaj se oni konsiderus la principon de konservado de energio, tiun energion oni devas atenti por atingi konservoleĝon (nature kontraŭ la maso ĝi ne konserviĝas en relativeco, sed okazas, ke la nura eblo por konservoleĝo estas kalkuli kune la energion asocion al la maso kaj la ceteron de energiformoj).

En kvantuma mekaniko la rezulto de la mezuro de grando en la ĝeneralaj cirkonstancoj ne havigas determinisman rezulton, pro kio oni povas paroli nur pri la valoro de la energio de unu mezuro (grando); tamen malvarmo estas nur foresto de varmo, ne de la energio de la sistemo. La valoro de la energio ĝenerale estas hazarda variablo, kvankam ĝian distribuadon ja oni povas kalkuli, kvankam ne la apartan rezulton de unu mezuro. En kvantuma mekaniko la atendita valoro de la energio de stata stato restas konstanta. Tamen, ekzistas statoj kiuj ne estas propraj de hamilton-a kondiĉo por kiuj la atendita energio de la stato fluktuas, pro kio ĝi ne estas konstanta. La varianco de la mezurita energio krome povas dependi de la intertempo, kongrue kun la principo de necerteco de Heisenberg.

La energio estas propreco de la fizikaj sistemoj, nek estas reala fizika stato, nek «netuŝebla substanco». Tamen, kelkaj fakuloj, kiel Wilhelm Ostwald, konsideris la energion kiel tio autente reala, ĉar laŭ la ekvacio de la ekvivalento la maso kiu estas la mezuro de la kvanto de materio, povas transformiĝi en energio kaj reen. Tial, ĝi ne estas abstraktaĵo, sed realo nevariebla diference de la materio. En klasika mekaniko oni reprezentas ĝin kiel skalara grando. La energio estas matematika abstraktaĵo de propreco de la fizikaj sistemoj. Por ekzemplo, oni povas diri, ke sistemo kun nula kineta energio estas ripoza. En relativecaj problemoj la energio de partiklo ne povas esti reprezentata per skalara nevarianto, sed per la tempa komponanto de kvarvektoro energi-momanto (kvarmomanto), ĉar diferencaj observantoj ne mezuras la saman energion, se ili ne moviĝas je la sama rapideco kun rilato al la partiklo. Se oni konsideras kontinuajn distribuojn de materio, la priskribo rezultas eĉ pli komplika kaj la ĝusta priskribo de la kvanto de movado kaj de la energio postulas la uzadon de la tensoro de energi-impulso.

Oni uzas la koncepton de energio kiel abstraktaĵo de la fizikaj sistemoj pro la facileco por labori per skalaraj grandoj, kompare kun la vektoraj grandoj kiel la rapideco kaj la akcelo. Por ekzemplo, en mekaniko, oni povas priskribi komplete la dinamikon de sistemo laŭ funkcioj de la kineta kaj potenciala energioj, kiuj komponas la mekanikan energion, kio en la mekaniko de Newton havas la proprecon konserviĝi, tio estas, esti nevarianta en la tempo.

Matematike, la konservado de energio por sistemo estas rekta konsekvenco de la fakto, ke la ekvacioj de evoluo de tiu sistemo estas sendependaj de la konsiderita momento, laŭ la teoremo de Noether. La energio estas ankaŭ fizika grando prezentita laŭ diversaj formoj, partoprenas en ĉiuj procezoj de ŝanĝo de fizika stato, transformiĝas kaj transmisias, depende de la sistemo de referenco kaj, fiksinta tiun, ĝi konserviĝas. Tial, ĉiu korpo estas kapabla posedi energion laŭ funkcio de siaj movado, pozicio, temperaturo, maso, kemia kompono, kaj aliaj proprecoj. En la diversaj fakoj de la fiziko kaj la scienco, oni proponas kelkajn difinojn de energio, ĉiuj koheraj kaj komplementaj inter si, kaj ĉiu el ili ĉiam estas rilataj kun la koncepto de laboro.

En mekaniko oni povas distingi jenajn subfakojn:

• Mekanika energio, kiu estas la kombino aŭ sumo de la jenaj tipoj:
  • Kineta energio: relativa al la movado.
  • Potenciala energio: tiu asocia al la pozicio ene de konserva kampo de fortoj. Por ekzemplo, estas la gravita potenciala energio kaj la elasta potenciala energio (aŭ energio de deformiĝo, nomita tiel pro la elastaj deformiĝoj). Ankaŭ ondo estas kapabla transmisii energion translokiĝante tra elasta medio.

En elektromagnetismo oni povas distingi jenajn subfakojn:

• Elektromagneta energio, komponita de:
  • Radia energio: nome la energio kiun posedas la elektromagnetaj ondoj.
  • Varma energio: nome la kvanto de energio kiun la unuo de maso de materio povas eligi kiam okazas kemia reakcio de oksidiĝo.
  • Elektra potenciala energio (vidu artikolon Elektra potencialo).
  • Elektra energio: rezulto de la ekzistado de diferenco de potencialo inter du punktoj.

En termodinamiko oni povas distingi jenajn subfakojn:

• Interna energio, kiu estas la sumo de la mekanika energio de la partikloj kiuj konstituas sistemon.
• Termika energio, kiu estas la energio produktita kun formo de varmo.
• Termodinamika potencialo, nome la energio rilata kun la stataj variabloj.

Relativeca fiziko

La formulo de masenergia ekvivalento estis montrata sur Taipei 101 dum la evento de la Monda Jaro de Fiziko en 2005.

En la relativeca fiziko oni povas distingi jenajn subfakojn:

• Energio en ripozo, kiu estas la energio produktita de la maso laŭ la konata formula de Einstein, E=mc², kiu establas la ekvivalenton inter maso kaj energio.
• Energio de disintegriĝo, kiu estas la diferenco de energio en ripozo inter la komencaj kaj finaj partikloj de disintegriĝo.

Redifinante la koncepton de maso, oni modifas ankaŭ tiun de kineta energio. Por difinita materia partiklo, oni ne povas paroli pri energio bone difinita kaj identa por ĉiuj observantoj, fakte la energio kaj la linea momanto estas parto de ununura kvarmomanto, kiu estas kvarvektoro. La «energio» estas la tempa komponanto de tiu kvarmomanto, sed pro la naturo de la relativeco laŭ la sama maniero kiel la intertempo aŭ la spaca distanco estas relativa al la observanto, la spaca komponanto (nome movokvanto) kaj la tempa komponanto (energio) de la kvarmomanto estas relativaj al la observantoj. Por kontinua medio aŭ fizika kampo, la malfacilaĵoj estas eĉ pli grandaj kaj ĝenerale la energio ne estas asocia al kvarmomanto, sed al la tensoro energi-impulso.

En ĝenerala relativeco, la gravita kampo ne estas propre ordinara fizika kampo, kio kondukas al malfacilaĵoj por atribui difinitan energion al neizola sistemo, ĉar gravita kampo nestata ne kondukas al potenciala energio bone difinita.

Kvantuma fiziko

En kvantuma fiziko, la energio estas grando ligita al la Hamilton-a observanto. La totala energio de neizola sistemo fajte povas ne esti difinita: en preciza momento la mezuro de la energio povas havigi diferencajn valorojn kun difinitaj probabloj. Male, por la izolaj sistemoj en kiuj la hamilton-a ne dependas eksplicite de la tempo, la stataj statoj ja havas bone difinitan energion. Krom la energio asocia al la ordinara materio aŭ materikampoj, en kvantuma fiziko estas la:

• Energio de vakuo: nome tipo de energio ekzistanta en la spaco, eĉ dum foresto de materio.

Kemio

Impulsa jonigo de atomo.

En kemio estas kelkaj specifaj formoj nemenciitaj antaŭe, nome la jenaj:

• Joniga energio, nome formo de potenciala energio, estas la energio kiu necesas por jonigi molekulon aŭ atomon.
• Ligenergio, estas la potenciala energio stokita en la kemiaj ligoj de kemia kombinaĵo. La kemiaj reakcioj produktas aŭ absorbas tiun klason de energio, laŭ la funkcio de la entalpio kaj de la varmenergio.

Se tiuj formoj de energio estas konsekvenco de biologiaj interagadoj, la rezultinta energio estas biokemia, ĉar ĝi postulas la samajn fizikajn leĝojn aplikataj al kemio, sed la procezoj laŭ kiuj oni atingas ilin estas biologiaj, ĝenerale rezulte de la ĉela metabolo.

Estas troveblaj ekzemploj de kemia energio en la vivo de la vivaj estaĵoj, tio estas, en la biologia vivo. Du de la plej gravaj procezoj kiuj bezonas tiun tipon de energio estas la procezoj de fotosintezo ĉe vegetaloj kaj spirado ĉe animaloj. En fotosintezo, la vegetaloj uzas klorofilon por apartigi la akvon kaj tiel igu ĝin hidrogeno kaj oksigeno: la hidrogeno, kombinita kun la karbono de la medio, produktos karbohidratojn. En la espirado okazas malo: la okxigeno estas uzita por bruligi molekulojn de karbohidratoj.

Biologio

Dum fotosintezo okazas interŝanĝo de energio.

En biologio, la energio estas atributo de ĉiuj biologiaj sistemoj, el biosfero ĝis la plej malgranda vivanta organismo. Ene de organismo, ĝi estas responsa pri la kresko kaj disvolvigo de ĉelo aŭ de organeto de biologia organismo. La energio uzata en la spirado estas stokita ĉefe en la molekula oksigeno. kaj ĝi povas deblokiĝi pere de reakcioj kun molekuloj de substancoj kiel karbohidratoj (inklude sukerojn), lipidoj kaj proteinoj stokitaj de ĉeloj. Ĉe homoj, la "homa ekvivalento" (H-e) (konverto de homa energio) indikas, por difinita kvanto de energia kosto, la relativan kvanton de energio necesan por la homa metabolo, kio okazigas averaĝan homan energian koston de 12.500 kJ tage kaj bazan metabolan inficon de 80 vatoj. Por ekzemplo, se la homa korpo funkcias (averaĝe) je 80 vatoj, tiam lampo kiu funkcias je 100 vatoj estas funkcianta je 1,25 homaj ekvivalentoj (100 ÷ 80), tio estas, 1,25 H-e. Por malfacila tasko de nur kelkaj sekundoj de daŭrado, persono povas elsendi milojn da vatoj, multfoje la 746 vatoj de oficiala ĉevalpovo. Por taskoj kiuj daŭras kelkajn minutojn, homa estaĵo en bonaj kondiĉoj povas generi eble 1 000 vatojn. Por agado eltenenda dum unu horo, la rendimento malaltiĝas je ĉirkaŭ 300; por agado eltenenda dum unu tago, 150 vatoj estas la maksimumo. La koncepto de la homa ekvivalento helpas en la kompreno de la energifluado en la fizikaj kaj biologiaj sistemoj esprimante la unuojn de energio en homaj terminoj: ĝi havigas "impreson" de la uzado de difinita kvanto de energio.

Ankaŭ la radia energio de la sunlumo estas kaptata fare de la plantoj kiel kemia potenciala energio en la fotosintezo, kiam la karbona dioksido kaj la akvo (nome du komponaĵoj de malalta energio) iĝas karbohidratoj, lipidoj kaj proteinoj kaj en komponaĵoj de alta energio kiel oksigeno kaj ATP. La karbohidratoj, lipidoj kaj proteinoj povas liberigi la energion de la oksigeno, kiu estas uzata por la vivantaj organismoj kiel ricevilo de elektronoj. La liberigo de la energio stokita dum la fotosintezo en formo ĉu de varmo ĉu de lumo povas estis tuj senkatenigita fare de sparko, en arbara incendio, aŭ povas resti disponebla pli malrapide por la metabolo de animaloj aŭ homoj, kiam oni englutas organikajn molekulojn, kaj la katabolo estas senkatenigita fare de la agado de enzimoj.

Sciencoj de la Tero

Dum terglito okazas movado de enorma kvanto da energio.

En geologio, la kontinenta drivo, la montaroj, la vulkanoj kaj la tertremoj estas fenomenoj klarigeblaj per terminoj de energiaj transformoj en la interno de la Tero, dum la meteologiaj fenomenoj kiel vento, pluvo, hajlo, neĝo, fulmoj, tornadoj kaj uraganoj estas rezultoj de la energiaj transformoj okazigitaj de la sunenergio en la atmosfero de la planedo Tero.

La sunluumo povas estis stokita en formo de gravita potenciala energio frapinte sur la Tero, ĉar (por ekzemplo) akvo vaporiĝas el oceanoj kaj venas en la montoj (kie, faligita en akvorezervejo kiu nutras hidroelektrejon, povas esti uzata por funkciigi turbinojn aŭ generatorojn por produkti elektron). La sunlumo ankaŭ okazigas multajn meteologiajn fenomenojn, krom tiuj generitaj de vulkanaj faktoroj. Ekzemplo de meteologia fenomeno okazigita de la suno estas uragano, okazigita kiam grandaj nestabilaj zonoj de varma oceano, varmigitaj dum monatoj, cedas parton de sia varma energio laŭ tuja formo por impulsi dum kelkaj tagoj violentajn ventomovojn.

En pli malrapida procezo, la radioaktiva desintegriĝo de la atomoj de la kerno de la Tero liberigas varmon. Tiu varama energio impulsas la platotektonikon kaj povas plialtigi montojn, pere de la orogenezo. Tiu malrapida malaltigo estas speco de stokado de energio potenciala gravita de la varmenergio, kiu povas esti liberigita poste laŭ formo de aktiva kineta energio en la terglitoj, post okazaĵo kapabla senkatenigi ilin. Ankaŭ la tertremoj liberigas elastan potencialan energion stokitan en la rokoj, nome stokejo kreita finfine el la samaj radioaktivaj varmofontoj. Tial, laŭ la nuntempaj sciaroj, konataj fenomenoj kiel la terglitoj kaj la tertremoj liberigas energion kiu estis stokita kiel potenciala energio en la gravita kampo de la Tero aŭ kiel elasta tensio (mekanika potenciala energio) en la rokoj. Antaŭe, tiuj montris liberigon de energio kiu estis stokita en la pezaj atomoj ekde kiam la kolapso de la supernovaoj, detruitaj antaŭ longege, kreis tiujn atomojn.

Energio-konsumado nuntempe

Estas konate, ke la rapide multiĝanta monda loĝantaro krom la kreskigo de la nutraĵprovizado bezonas ankaŭ la kreskigon de la energio-produktado. Estas konata ankaŭ tiu bedaŭrinda fakto, ke 80 elcentojn de la tutmonda energio kaj krudmaterialo konsumas tiu feliĉa parto de la homaro, kiu vivas en Usono kaj en la aliaj ekonomie evoluintaj mondpartoj. Estas konata ankaŭ tio, ke la malmulte konsumanta parto estas - juste - malkontenta pri la nuna situacio. Ankaŭ ili dezirus kreskigi la konsumadon, por kontentigi la bazajn homajn bezonojn.

Limoj de la konsumad-kreskigo

Sed jam malpli konate estas, ke la nuna usona kaj okcident-eŭropa vivmaniero eblus nur por duonmiliardo da homoj, ĉar alie rapide elĉerpiĝos la energio-fontoj kaj danĝere malpuriĝos la medio, pro produkto de danĝera kvanto da karbonduoksido. Tial, jam la nuna produktado kaj konsumado estas daŭrigebla nur kelkajn jardekojn. Sed la konsumado, anstataŭ stagni aŭ malgrandiĝi, forte kreskas. Se oni konsideras ekz. la naturajn fontojn, la nombron de la loĝantaro kaj la rapidegan industriigon en Ĉinio, estas evidente, ke post kelkaj jardekoj la ĉinoj povos produkti tiom da varoj kaj malpurigan karbonduoksidon, kiom nun produktas la evoluinta mondparto. lli rajtas fari tion, kial ne, kaj povas fari sen ekstera helpo. Ili posedas grandan kvanton da karbo por energioproduktado, krudmaterialojn, laborforton, diligentecon kaj scion. Dume nature la nuna evoluinta mondoparto daŭrigas sian agadon. Kio sekvos el tio, ne estas precize antaŭvidebla. Pro la forceja (vitrodoma) efiko, kiun kaŭzas tro granda kvanto da karbonduoksido en la atmosfero, la averaĝa temperaturo jam sendube kreskas. Tial degelos granda glaciokvanto ĉe la polusoj, signife leviĝos la nivelo de la maroj, inundante grandajn dense loĝatajn regionojn, ŝanĝiĝos la tutmonda klimato, forte grandiĝos la areo de la dezertoj, ktp. La afero estas tre danĝera, ĉar pro la granda inercio de la atmosfero la efiko de la nun produktata karbonduoksido efikos nur post jardekoj. Ne forgesu ankaŭ pri acida pluvo, kaŭzita de karbobruligado, kiu jam forte damaĝis la arbarojn.

Disdividiĝo de la energio-konsumado

La surtera energio-konsumado en la jaro 1991 disdividiĝis jene: petrolo 37,6%, karbo 26,2%, tergaso 20,5%, nuklea energio 6,8%, biomaso 6,3%, akva kaj geotermika energio 2,6%. Ĉu la kaŭzo de tiu ĉi disdividiĝo estas sekvo de la nuntempa teknika nivelo, aŭ ĉu influas ĝin ĉefe personaj aŭ grupaj profitinteresoj, estas malfacile determini.

Superregas petrolo kaj karbo

Estas okulfrape en la konsumado la superregado de nafto kaj minkarbo. Ilia forbruligo estas la ĉefa fonto de la karbonduoksido. Ekonomie ekspluatebla nafto tutmonde haveblos nur dum kelkaj jardekoj, sed karbo ankoraŭ dum jarcentoj. Ankaŭ la senpere aŭ en la formo de alkoholo aŭ oleo forbruligita biomaso produktas karbonduoksidon.

La aliaj fontoj

Nuntempe la tergaso estas tiu energiofonto, kies uzado kaŭzas la plej malgrandan medio-malpurigadon. Tial ĝia uzado rapide kreskas, do la elĉerpiĝo ne bezonas longan tempon. La uzado de geovarma energio estus signife kreskigebla. Verŝajne ekonomiaj aŭ aliaj konsideroj malhelpas ĝian pli ampleksan uzadon. La uzado de la energio de riveroj jam ne estas signife kreskigebla sen detruo de ekologiaj valoraĵoj. La uzado de la energio de la marbordoj, la energio de fluso kaj malfluso estas ankoraŭ ne sufiĉe uzataj nek la ventoenergio.

La sunenergio estas granda eblo por la estonteco. Nuntempe la senpera transformo al elektro per sunĉeloj estas ne farebla sen malprofito, pro ilia alta prezo kaj malalta efikeco. Sed por akvovarmigado la uzado de la sunenergio jam komencas disvastiĝi.

La situacio pri la nuklea energio

Premakva atomcentralo (PWR) 1- Enfermitejo.
2- Malvarmiga turo. 3- Nuklea reaktoro. 4- Reguligaj stangoj. 5- Premilo. 6- Vaporkaldrono. 7- Nuklea brulaĵo. 8- Turbino. 9- Generatoro. 10-Transformatoro. 11-Kondensilo. 12-Vaporo. 13- Likvo. 14- Ena aero.
15- Fora humida aero. 16- Riverego (aŭ maro).
17- Malvarmiga akvocirkulado. 18- Primara cirkulado. 19- Sekundara cirkulado. 20- Akvovaporo.
21- Likvopumpilo.

Laste sed ne balaste la nuklea energio. En la 1950aj kaj 1960aj jaroj oni komencis amase konstrui nukleajn energiocentralojn en Usono, en Sovetio, en Okcident-Eŭropo. Tiutempe ŝajnis, ke la energio-provizado de la homaro estas por ĉiam solvita. Ankaŭ la tiutempa konkurarmado instigis la konstruadon de nukleaj reaktoroj, ja en ili oni produktis la plutonion por atombomboj kaj el litio la tricion por hidrogen-bomboj. Sed dume ankaŭ gravaj problemoj sin anoncis. El la foruzita uranio estiĝis aliaj radiantaj elementoj. El inter ili la plutonio estis konvena por plua uzado en reaktoro aŭ por atombombo. Tial per tre danĝera kaj multekosta procedo la grandpotencoj apartigis la plutonion. Sed restis aliaj forte radiantaj elementoj, kies vivdaŭro estas longa. Ties deponado kaŭzas grandan problemon, ja temas pri jarmiloj dum kiuj la deponado devas esti sekura. Tio ankoraŭ estas nesolvita. Oni nun kolektas tiujn danĝerajn materialojn, kies kvanto ade grandiĝas, kaj atendas naskiĝon de ideo por bona solvo. Tial, kaj pro la akcidentoj okazintaj en Three Mile Island (1979) kaj en Ĉernobil (1986) nuntempe la konstruado de atomreaktoroj maloftiĝis, sed en la 1990-aj jaroj denove fortiĝis en Azio.

CERN en Ĝenevo: realigo de energioproduktado dependas de diversaj personaj kaj grupaj profitinteresoj. Ŝajnas, ke tiu ĉi problemo estos solvebla per genia metodo. Se oni bombardas elementojn per grandenergiaj neŭtronoj, estiĝas grandenergiaj neŭtronoj aldone al la originalaj. Per ili oni bombardas longvivdaŭrajn izotopojn, kiuj havas ne fortan, tamen danĝeran radiadon; ili transformiĝas en novajn izotopojn, kies radiado estas forta, sed la vivdaŭro relative mallonga. Tiamaniere la deponada tempo mallongiĝas kaj la transformo cetere liberigas uzeblan energion. La procedo estas farebla surbaze de restaĵoj de reaktoraj uranipecoj, kaj ankaŭ de aliaj elementoj, ekz. torio (Th). Torio en la naturo estas multe pli ofta ol uranio. Ĝia radiado estas malforta, la vivdaŭro tre longa, kaj ekzistas nur unu izotopo. Torio 232 facile kaptas malrapidajn neŭtronojn, poste estiĝas izotopo torio 233, kies duoniĝa tempo estas 22 minutoj. Estiĝas protaktinio (Pa₂₃₂), kies duoniĝa tempo estas 27 tagoj. La rezulto estas uranio 233, izotopo, kiu emisias fortan gama-radiadon, sed memstara ĉenreakcio ne povas okazi. Ĝi povas maIkomponiĝi nur, se eksteraj malrapidaj neŭtronoj trafas ĝin. Dum la reakcio liberiĝas signifa varmenergio. (Aparta avantaĝo estas, ke la forta radiado de la materialo malhelpas ĝian komercon en la nigra merkato.) Estas tre grave el la vidpunkto de la sekuro, ke la reaktoro funkcias nur okaze de enkonduko de ekstera energio, tial ĝia nomo estas energio-multobligilo.

Jen la formulo por la procedo: n + Th₂₃₂ - Pa₂₃₂ - U₂₃₃ Jen la skemo de la procedo:

1. Sinkrotrono (akcelilo de korpuskloj), kiu estigas protonon-faskon de 5 mA (miliamperoj), kun energio de 10⁹ eV (unu miliardo da elektronvoltoj).
2. Energio-multobligilo. Tie la rapidaj protonoj puŝiĝas al plumbo, kiu tial emisias rapidajn neŭtronojn. La torio estas en apartaj malgrandaj globoj, ĉíu en la mezo de grafita globo. Tiu bremsas la neŭtronojn. Ili ĉiuj estas en premita akvo.
3. La premita, alttemperatura akvo cirkulas tra varminterŝanĝilo, kie ĝi estigas akvovaporon. Tiu funkciigas turbinon, kaj la kunligita generatoro produktas elektran energion. La elektra energio povas esti 40-50-oble pli granda ol necese por funkciigi la sinkrotronon. Do malgranda parto de la produktita energio sufiĉas por la funkciigo, la cetera estas konsumebla.

La sistemo estas tute fermita. Ĝi estas iam ajn senprobleme malŝaltebla, haltigebla. Laŭ la kalkuloj 5000 kg da torio povas estigi 250 MW (250 milionoj da vatoj) da termika povumo. Dum du jaroj konsumiĝas el ĝi 5% (250 kg). Tiu termika povumo egalas al tiom, kiom povas produkti la forbruligo de 28 megatunoj (28 miliardoj da kilogramoj) da karbo.

Energiŝparo

Pli detalaj informoj troveblas en artikolo Energiŝparo.

Energiŝparo aŭ energikonservado estas la klopodo farita por malpliigi la konsumon de energio uzante malpli da tiu en ajna servo de energio. Tio povas esti atingebla ĉu uzante la energion pli efika (uzante malpli da energio por konstanta servo) aŭ malpliigante rekte la kvanton de uzata servo (por ekzemplo, uzante malpli da tempo aŭ fojoj aŭtojn, elektran lumigon ktp). La konservo de energio estas parto de la koncepto de ekologia memsufiĉo. La energikonservado malpliigas la necesos de servoj de energio kaj povas rezulti en pli granda media kvalito, nacia sekureco, persona financa sekureco kaj pli grand ŝparado. Ĝi estas sur la pinto de la hierarkio de la eltenebla energiuzado. Ĝi ankaŭ malpliigas la kostojn de energio evitante la estontan elĉerpigon de naturaj rimedoj.

Vidu ankaŭ

• Energio de Planck
• Fortokampo
• Internacia Energia Agentejo
• Ĵula leĝo
• Karbona bilanco
• Pumprezerva akvoenergia centralo
• Renoviĝanta energio

• [S]: Vikiarbo > Universo > Kampo kaj energio
• [M]: Radiado ~ Lumo ~ Kampo (fiziko)

Bibliografio

• Alekseev, G.N. (1986). Energy and Entropy. Moskvo: Mir Publishers.
• Alonso, Marcelo; Edward J. Finn (1976). Física. Fondo Educativo Interamericano. ISBN 84-03-20234-2.
• Callen, Herbert B. (1985). Thermodynamics and an Introduction to Thermostatistics. John Wiley & Sons.
• Crowell, Benjamin (2011), «ch. 11», Light and Matter, Fullerton, California: Light and Matter.
• Eisberg, Robert Martin, Fundamentals of Modern Physics, John Wiley and Sons, 1961
• Feynman, Richard (1974). Feynman lectures on Physics, Volume 2, Addison Wesley Longman. ISBN 0-201-02115-3.
• Goldstein, Herbert, Charles P. Poole, John L. Safko, Classical Mechanics (tria eldono), Addison Wesley; ISBN 0-201-65702-3
• Kleppner, D. y Kolenkow, R. J., An Introduction to Mechanics, McGraw-Hill (1973). ISBN 0-07-035048-5
• Reif, Federick (1985). Fundamentals of Statistical and Thermal Physics. McGraw-Hill.
• Ross, John S. (23a de aprilo 2002). «Work, Power, Kinetic Energy». Project PHYSNET. Michigan State University.
• Santos, Gildo M. "Energy in Brazil: a historical overview," The Journal of Energy History (2018), rete
• Smil, Vaclav (2008). Energy in nature and society: general energetics of complex systems. Cambridge, US: MIT Press. ISBN 978-0-262-19565-2.
• Sussmann, G. J. & J. Wisdom, Structure and Interpretation of Classical Mechanics, MIT Press (2001). ISBN 0-262-019455-4
• Vázquez-Reyna Mario (1998). Reflexiones en torno a la materia, la energía y la masa. Cd. de México. ISBN 970-91797-1-3
• Walding, Richard; Rapkins, Greg; Rossiter, Glenn (1999). New Century Senior Physics. Melbourne, Australia: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-551084-3.
• Zemansky, Mark W. (1985). Calor y termodinámica. Madrid: McGraw-Hill. ISBN 84-85240-85-5.

• En tiu ĉi artikolo estas uzita traduko de teksto el la artikolo Energía en la hispana Vikipedio.