Co je energie? Pro mnohé různé míry abstrakce můžeme odpovědět jako a)Zachovací veličina, jejíž existence plyne z požadavku invariance fyzikálních zákonů.

Prezentace na téma: "Co je energie? Pro mnohé různé míry abstrakce můžeme odpovědět jako a)Zachovací veličina, jejíž existence plyne z požadavku invariance fyzikálních zákonů."— Transkript prezentace:

1 Co je energie? Pro mnohé různé míry abstrakce můžeme odpovědět jako a)Zachovací veličina, jejíž existence plyne z požadavku invariance fyzikálních zákonů při posunu v čase b)Veličina zachovaná spolu s hmotností, tj. známé

2 Co je energie? c)Veličina spojitě související s časem, nebo „čas jsou peníze“ a za energie platíme d)Michail Lomonosov, James Prescott Joule, atd.

3 Co je energie? Pro nás je podstatné: I.Zachovává se II.Jde o abstraktní pojem III.Abstraktní pojem si zprostředkujeme pomocí jiných pojmů různé míry abstrakce Rozlišujeme druhy či formy energie – Tepelná, fotonů, kinetická, potenciální energie atomů v krystalové mřížce, atd.

4 Co znamená „zachovací“ a různé formy? Chcete se dostat z Pece pod Sněžkou na Sněžku – Potřebujete energii a podle současných poznatků to nelze ošidit – Máte-li málo síly, použijete převodovku nebo kladkostroj – Budete muset vícekrát otočit kladkou nebo táhnout delší kus lana – Práce potřebná na změnu vaší potenciální energie prostě nějak vykonat musíme

5 Co znamená „zachovací“ a různé formy? Můžeme využít vlastní (lidské) energie – Chemická energie z potravy koná práci ve svalech Použít chemickou energii reakce benzínu s kyslíkem – Výroba tepelné energie a tu poté v motoru přeměněnou v mechanickou práci Nafouknutý héliový balón

6 Výkon a energie Výkon versus energie a vztah mezi nimi Okamžitý výkon = Průměrný výkon přes krátký čas

7 Účinnost Pravděpodobně se vám nepodaří využít veškerou energii tak, jak budete chtít, pak hovoříme o účinnosti Účinnost více dějů za sebou – Když n-krát přeměníme nějakou energii, aby následně n-krát byla ta naše, kterou chceme.

8 Účinnost Energie je zachovací, vstupní energie se nezmizí, jen se přemění i v něco, co nechceme Reálné a teoretické účinnosti přenosů a přeměn jsou velmi různé

9 Účinnosti přenosů a přeměn energií

10 Příklady účinností

11 Příklady velikosti energie

12 Izolace potrubí

13 Izolace potrubí

14 Energie vs. výkon

15 Energie vs. výkon IV.Častý případ, kdy vstupní energie je ELEKTRICKÁ ENERGIE – Rovnoměrné zatížení (tzn. práci s konst. výkonem) Zpravidla z hlediska elektrických ztrát nejvýhodnější – Příklad, kdy musím dodat nějakou energii

16 Energie vs. výkon – Platí: – Případ α

17 Energie vs. výkon – Případ β

18 Energie vs. výkon – Tyto ztráty mohou být malé – Jednoduše udělám odhad pro rovnoměrné a nerovnoměrné zatížení Transformátorů, rozvodů, motorů … Jsou to hlavní el. Ztráty – El. Spotřebiče (pokud mohu) zatěžuji rovnoměrně

19 Entalpie V.Úniky médii daných parametrů – Co je to Entalpie? – Pokud nám uniká někde nějaké médium, pak uniklá ztracená energie bude rovna – Při únicích médií je kinetická energie unikajícího média zpravidla zanedbatelná  Při trvalých únicích paliva – V případech kdy bude významná kinetická energie unikajícího média si jistě všimnete a budete jí řešit (ale ne kvůli energii)

20 Entalpie – Pro tuto „energii v médiu, co není kinetická“ máme pojem entalpie – Kinetickou energií zanedbáme − havárie neřešíme kvůli úsporám energie

21 Entalpie – Pro lajky: Vnitřní energie − můžu s ní topit nebo ohřívat − např. využití kondenzace syté páry a pak ochladit kondenzát − médium se „někam tlačí“, může pohánět píst nebo turbínu, v podstatě konat mechanickou práci

22 Energie Ještě pár slov o energii: – Energii nejde definovat jednoznačně – Např. pro potenciální energii musíme říci odkud měříme h aby platil vztah – Nepoužíváme záporná čísla, probereme v místě, jak se můžeme ocitnout nejhlouběji (dno studny, podlaha apod.) – Podobně pro teploty musíme smluvně zvolit, kdy je např. entalpie vody nulová

23 Měrná en talpie – Z čistě praktických důvodů zavádíme tzv. měrnou entalpii – Měrná entalpie nám vlastně říká: „Jak je entalpie koncentrovaná“

24 Měrná en talpie – Z praktických důvodů volíme například – Takže pro bude záporné Ve výpočtech to není problém Jde ve výsledku o změny V případě teploty může jít o představu „jakou nejmenší teplotu má médium, které mám neomezeně k dispozici“

25 Jak zjistit měrnou entalpii h? Bereme hladinupro a)Kapalné médium, které jsme netavili (například voda) b)Vodní pára daných parametrů – Z tabulek nebo tzv. termografických diagramů – Technický inženýr je schopen jí zjistit – Počítá se nedobře, obsahuje teplo k vypaření apod.

26 Důležité porovnání  Měrná entalpie páry je vždy mnohem větší než měrná entalpie kapalné vody  Únik páry je vždy větší energetická ztráta, než únik stejného množství vody

27 Příklady na vodu a páru a)Uniká 0,2kg vody/min. při tlaku p=10 5 Pa a teplotě T=90°C – Ztracená energie b)Uniká 0,2kg vody/min. při tlaku p=300MPa a teplotě T=90°C – Ztracená energie

28 Příklady na vodu a páru c)Uniká 0,2kg syté páry/min. při tlaku 0,3MPa – Entalpie zjistit z h-s diagramu – Ztracená energie

29 Voda vs. pára Z energetického hlediska má cenu sledovat jen vodu (jako páru či horkou vodu) Je možné, že bude unikat vzduch nebo jiné chemikálie, ale to se z havarijního hlediska opraví hned, úniky stlačeného vzduchu znamenají ale větší spotřebu energie kompresory

30 Úspory peněz Energie x čas x peníze Více tepla → méně elektřiny Kompresory – Chceme tlak, ne teplotu Rekuperace a odpadní teplo Chlazení Vždy odebírám i dodávám teplo

31 Točivá redukce

32 Využití odpadního tepla Využití odpadního tepla je v principu jednoduché – Lze ho přeměnit zpět na elektrickou energii

33 Úspora „dražší“ energie Využití „horší“ energie k úspoře „dražší“ – Snížíme příkon motoru, když ohřejeme médium na a tím snížíme její viskozitu

34 Děkuji vám za pozornost