Enerģija
Jau tūkstošiem gadu cilvēks ir izmantojis dabas resursus un dabas spēku radīto enerģiju dažādu ierīču un mehānismu darbināšanai. Aptuveni pirms 2000 gadiem senie grieķi un romieši graudus un olīvas mala ūdensdzirnavās. Tvaika mašīnas izgudrošana, dabas gāzes izmantošana elektrības ražošanā ienesa milzīgas pārmaiņas mehānikas attīstībā un enerģijas ieguvē.
Enerģija ir spēja paveikt darbu.
Ir dažādi enerģijas veidi:
- elektriskā,
- mehāniskā (ar elektromotoru),
- ķīmiskā (uzlādējot akumulatoru),
- gaisma (spuldze),
- siltums.
Cilvēki ir uzbūvējuši dažādus mehānismus un ierīces, lai pārveidotu enerģiju no vienas formas citā. Enerģiju nevar radīt no jauna vai iznīcināt, to var tikai pārvērst no viena veida citā. Ar dažādām ierīcēm var veikt enerģiju veidu pārvērtības. Piemēram, bremzējot mehāniskā enerģija pārvēršas siltumā, savukārt iekšdedzes dzinējā degvielas ķīmiskā enerģija pārvēršas siltumā un kustības enerģijā. Enerģijas pārvērtību iespējas attēlotas shēmā:
Atjaunojamie un neatjaunojamie enerģijas avoti
Šobrīd daudz enerģijas iegūst no neatjaunojamajiem dabas resursiem - no naftas (benzīns, dīzeļdegviela, petroleja un citas degvielas) un no dabasgāzes. Tos sauc par neatjaunojamajiem enerģijas avotiem.
Neatjaunojamo enerģijas avotu krājumi samazinās un to lietošana piesārņo dabu, tāpēc visā pasaulē fiziķi, ķīmiķi, inženieri un citi speciālisti meklē iespējas, kā iegūt enerģiju no atjaunojamiem enerģijas avotiem.
Par atjaunojamiem enerģijas avotiem uzskata tos, kuri nevarētu izzust tuvākajā nākotnē.
Ir daudz dažādu atjaunojamo enerģijas avotu:
- Saules enerģija - to pārvērš elektrībā saules baterijas, kuras tiek izmantotas arī dažādās ierīcēs, piemēram, kalkulatoros, satelītos un arī telefona tīklos nomaļos rajonos. Daudzās valstīs saules siltumu izmanto arī ūdens sildīšanai. Ar Saules baterijām aprīko kosmiskos kuģus.
- Vējš ir viens no atjaunojamiem resursiem, jo tas pūš vairāk vai mazāk nepārtraukti. Vēja spēku var izmantot mehānismu darbināšanai un elektroenerģijas ražošanai. Pirmās vējdzirnavas izmantoja mehānismu darbināšanai, lai samaltu graudus un veiktu citus darbus. Tagad vējdzirnavām galvenā funkcija ir sūknēt ūdeni no pazemes avotiem un darbināt turboģeneratorus, tā ražojot elektrību. Mūsdienās vēja dzinējus apvieno, izveidojot vēja "laukus" - saimniecības.
- Krītošs ūdens rada pietiekami lielu spēku, lai darbinātu turbīnas, kas ražo elektrību. Hidroelektrostacijās būvē aizsprostus, lai uzkrātu ūdeni ezerā vai upē. Izmantojot slūžas, iespējams regulēt ūdens daudzumu, kas krīt uz turbīnām. Krītošais ūdens griež turbīnas, kuras savukārt darbina ģeneratorus.
- Elektroenerģiju var ražot, izmantojot okeāna viļņu kustības enerģiju. Ūdens neplūst līdz ar vilni, tas kustas tikai augšup un lejup. Šo kustību izmanto ģeneratoru darbināšanai.
- Ģeotermālā enerģija ir Zemes dzīļu siltuma enerģija. Ieži zem Zemes virsas bieži ir karsti. Ģeotermālās elektrostacijās izmanto šo iežu siltumu, lai pārvērstu ūdeni tvaikā. Tvaiku var izmantot elektrības ražošanai vai apsildīšanai.
- Biomasas enerģiju iegūst no organiskām vielām, piemēram, koksnes un lauksaimniecības atkritumiem. Daudzās valstīs ir uzbūvētas biomasas elektrostacijas. Tās nerada lielu gaisa piesārņojumu un parasti neietekmē globālo sasilšanu.
- Kodoldegvielā, urāna vai plutonija atomiem sašķeļoties mazākos atomos, rodas siltumenerģija. Šo siltumu izmanto ūdens vārīšanai, līdzīgi kā krāšņu siltumu izmanto parastajās termoelektrostacijās. Bīstamā kodoldegvielas radioaktivitāte saglabājas vēl tūkstošiem gadu pēc tās izmantošanas reaktoros. Tādēļ tā ir rūpīgi jāglabā speciālās glabātuvēs.