Претворање на енергијата

Претворање на енергијата — процес на менување на енергијата од еден облик во друг. Во физиката, енергијата е количество кое обезбедува капацитет за извршување на работа или движење (на пр. кревање предмет) или обезбедување топлина . Покрај тоа што се претвора, според законот за зачувување на енергијата, енергијата може да се пренесе на друга локација или објект, но не може да се создаде или уништи во никаков случај.

Енергијата во многу нејзини форми може да се користи во природни процеси или да има некоја услуга на општеството како што е греење, ладење, осветлување или вршење механичка работа за ракување со машини. На пример, за да се загрее домот, печката согорува гориво, чија хемиска потенцијална енергија се претвора во топлинска енергија, која потоа се пренесува во воздухот на домот за да ја зголеми температурата.

Ограничувања во претворањето на топлинската енергија

Претворањето во топлинска енергија од други форми на енергија може да се случи со 100% ефикасност.  [ самообјавен извор? ] Претворање меѓу нетоплински облици на енергија може да се случи со прилично висока ефикасност, иако секогаш има одредена енергија што се троши топлински поради триење и слични процеси.  Понекогаш ефикасноста е блиску до 100%, како на пример кога потенцијалната енергија се претвора во кинетичка енергија кога објектот паѓа во вакуум. Ова важи и за спротивниот случај; на пример, објект во елипсовидна орбита околу друго тело ја претвора својата кинетичка енергија (брзина) во гравитациона потенцијална енергија (растојание од другиот објект) додека се оддалечува од своето родителско тело. Кога ќе ја достигне најдалечната точка, ќе го промени процесот, забрзувајќи и претвориќи ја потенцијалната енергија во кинетичка. Бидејќи просторот е речиси вакуум, овој процес има близу 100% ефикасност.

Топлинската енергија е единствена бидејќи во повеќето случаи (врба) не може да се претвори во други форми на енергија. Само разлика во густината на топлинска/топлинска енергија (температура) може да се искористи за извршување на работата, а ефикасноста на ова претворање ќе биде (многу) помала од 100%. Тоа е затоа што топлинската енергија претставува особено неуреден облик на енергија; се шири по случаен избор меѓу многу достапни состојби на збирка микроскопски честички што го сочинуваат системот (се вели дека овие комбинации на позиција и импулс за секоја од честичките формираат фазен простор ). Мерката за ова нарушување или случајност е ентропија, а нејзината дефинирачка карактеристика е дека ентропијата на изолиран систем никогаш не се намалува. Не може да се земе систем со висока ентропија (како топла супстанција, со одредена количина топлинска енергија) и да се претвори во состојба на ниска ентропија (како супстанција со ниска температура, со соодветно помала енергија), без таа ентропија да оди на друго место (како околниот воздух). Со други зборови, не постои начин да се концентрира енергијата без да се шири енергијата на друго место.

Топлинската енергија во рамнотежа на дадена температура веќе го претставува максималното извлекување на енергијата помеѓу сите можни состојби  бидејќи не е целосно конвертибилна во „корисен“ облик, т.е. облик кој може да направи повеќе отколку само да влијае на температурата. Вториот закон на термодинамиката вели дека ентропијата на затворен систем никогаш не може да се намали. Поради оваа причина, топлинската енергија во системот може да се претвора во други видови енергија со ефикасност што се приближува до 100% само ако ентропијата на универзумот се зголеми со други средства, за да се компензира намалувањето на ентропијата поврзано со исчезнувањето на топлинската енергија. и неговата содржина на ентропија. Во спротивно, само дел од таа топлинска енергија може да се претвори во други видови енергија (а со тоа и корисна работа). Тоа е затоа што остатокот од топлината мора да се резервира за да се пренесе во топлински резервоар на пониска температура. Зголемувањето на ентропијата за овој процес е поголемо од намалувањето на ентропијата поврзано со претворањето на остатокот од топлината во други видови енергија.

За да се направи енергетското претворање поефикасно, пожелно е да се избегне топлинско претворање. На пример, ефикасноста на јадрените реактори, каде што кинетичката енергија на јадрата прво се претвора во топлинска, а потоа во електрична енергија, е околу 35%.  Со непосредно претворање на кинетичката енергија во електрична енергија, остварена со елиминирање на средната претворањето на топлинска енергија, ефикасноста на процесот на претворање на енергијата може драматично да се подобри.


Категорија:Енергија (физика)