Centrale nucléaire Isar, Allemagne

Piscine de combustible nucléaire usé

Turbine d'une centrale nucléaire

Définition de l'énergie

Définition de l'énergie

La capacité d'un système physique à produire un travail.

Cette définition, bien qu'il soit le plus répandu, est trompeur en raison de l'imprécision du terme «capacité» et donc de mieux définir l'énergie comme celle au travail se produit, diminue d'un montant égal au travail produite. L'énergie ainsi mesurée dans les mêmes unités que le travail.

Histoire de l'étude de l'énergie

La notion d'énergie apparaît pour la première fois des enquêtes Joule et Carnot sur la conversion de la chaleur en travail mécanique et grâce à la théorie de Helmholtz sur le lien entre le travail effectué par un système isotherme avec l'énergie interne et l'entropie du système. De cette façon, l'énergie non seulement est liée à la notion de travail mécanique, mais aussi, chimique ou thermique des travaux d'électricité. Pour cette raison, nous pouvons parler de l'énergie électrique, l'énergie chimique et de l'énergie thermique.

Dans le même temps, nous pouvons dire que si un système physique isolé une partie équivalente de ce travail disparaît une certaine quantité de travail, ou dans le cadre de diverses formes d'énergie, la même quantité de travail doit apparaître sous d'autres formes d'énergie telles que définies loi de conservation de l'énergie.

À la suite des enquêtes menées RJE Clausius et William Thomson mi-s. XIX, il est devenu évident que le processus de dégradation de l'énergie, à savoir le travail utile qui peut être obtenu dans un système isolé l'énergie pas tout est conservé, mais il y a une partie de cette énergie qui se dégrade (entropie, deuxième principe de la thermodynamique). Plus tard, et après la théorie de l'équivalence masse-énergie de A. Einstein (1905), le principe de la conservation a été élargi, et maintenant pas différent entre la conservation de la conservation de la masse et de l'énergie résultant la théorie de la relativité, la loi de conservation.

En 1900, Max Planck a donné l'explication de nombreux phénomènes jusqu'alors inexpliqués par la théorie quantique de l'énergie (mécanique quantique), ce qui représente une contribution fondamentale à la connaissance du concept de l'énergie.

Définition des différents types d'énergie

La puissance peut être fournie sous diverses formes, qui, par le principe de conservation de l'énergie, peut être transformé en l'autre. Par conséquent, nous pouvons parler de différents types d'énergie plus en termes de ses effets que son origine naturelle. À cet égard, l'énergie peut être classée en mécanique, thermodynamique, électromagnétique et nucléaire.

Définition de l'énergie mécanique

L'énergie mécanique est due aux variables géométriques et dynamiques du système, à partir d'un point de vue macroscopique, et qui répond au schéma mathématique simple.

La définition de l'énergie mécanique en un corps de matériau d'une masse constante (m) est la somme de son énergie cinétique et l'énergie potentielle. L'énergie cinétique est proportionnelle à la vitesse du corps pendant que l'énergie potentielle dépend de la position du corps dans le champ de force autour de lui. Ainsi, dans le cas de la position de chute libre serait déterminée par la hauteur et le champ de force par la force de gravité. Vous pouvez également envisager la déformation potentielle en raison des propriétés élastiques d'un corps peut être déformé comme une énergie de ressort comprimé.

Définition de l'énergie thermodynamique

La définition de l'énergie thermodynamique est logique d'un point de vue moléculaire. Compte tenu des variables thermodynamiques, on peut définir l'énergie U interne d'un système comme étant la somme des énergies cinétiques des molécules qui le composent et de l'énergie potentielle des forces entre eux. Chacun des atomes ou molécules d'un corps ou d'une substance sont en mouvement continu, soit rotation, de translation ou de vibration, par rapport à la position d'équilibre, plus ou moins intense en fonction de la température. De ce point de vue, on peut dire que l'énergie thermique équivalente à l'énergie cinétique des molécules, tel que formulé par L. Boltzmann dans sa théorie cinétique des gaz.

L'énergie interne est pas une grandeur mesurable d'un absolu, mais seulement des variations d'énergie entre deux états du système (première loi de la thermodynamique) sont mesurées.

Le nom est donné dépend de la manifestation de cette énergie ou de la nature du phénomène qui le génère. Nous définissons

  • Reliure énergie ou énergie de formation de la différence entre l'énergie d'une molécule et les atomes qui forment (link)
  • Énergie de dissociation de l'énergie libérée dans la dissociation d'un composé
  • L'énergie d'activation accrue de l'énergie nécessaire à une réaction chimique (énergie d'activation) se produit et
  • Énergie de résonance de la différence d'énergie entre l'énergie théorique et réelle de la formation d'un composé de résonance (résonance)

     

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L'énergie libre concerne le changement d'énergie interne (U) ou enthalpie (H) avec la variation de l'entropie (S) d'un système et sert à indiquer la direction dans laquelle le système va évoluer spontanément (affinité).

Définition de l'énergie électromagnétique

La définition de l'énergie électromagnétique est de l'énergie dérivée de la nature électromagnétique de la matière.

L'énergie électromagnétique se manifeste essentiellement de deux façons: transformée en énergie cinétique des charges électriques qui se trouvent dans sa zone d'influence, qui peut devenir la chaleur (effet Joule) ou de l'énergie mécanique (moteurs électriques) - ou de la propagation de l'énergie rayonnante sur l'environnement où il a généré sous la forme d'ondes électromagnétiques qui peut ensuite être converti en énergie lumineuse, etc. - Ou bien, à l'échelle atomique, les particules portant une certaine quantité d'énergie donnée par l'équation (effet photoélectrique)

de Planck émettant.

Définition de l'énergie nucléaire

La dernière définition de l'énergie est l'énergie nucléaire. Ce type d'énergie maintient les composants du noyau atomique rapprochés. La masse d'un noyau atomique est inférieur à la somme des masses des particules élémentaires constituant (défaut de masse). Ce défaut de masse est due à l'émergence d'une énergie de cohésion absorbée par la structure nucléaire et qui peut être calculée par la théorie de la relativité d'Einstein.

Cette énergie peut être libérée sous forme d'énergie rayonnante et cinétique des particules sont éjectées de l'énergie du noyau.

Utilisation de l'énergie

L'utilisation de l'énergie comme une source de travail a toujours été un besoin essentiel pour l'homme et l'un des facteurs fondamentaux du développement économique et du progrès technique moderne.

Jusqu'au début de la révolution industrielle, à l'exception des expériences isolées, l'homme utilisé comme source d'énergie, la force musculaire, l'hydroélectricité et l'énergie éolienne pour la production de travail mécanique et de carburants végétaux pour la chaleur. Ceux-ci ont été jusque-là les seules ressources utilisées pour la production d'énergie, mais dans le temps ont été perfectionner ces systèmes pour atteindre des rendements plus élevés (utilisation plus rationnelle des animaux, les techniques de navigation améliorées, invention de la noria, etc.)

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Le principe des techniques de développement pour l'exploitation de l'énergie était dans l'apparition de la machine à vapeur et de la transformation de la roue de turbine hydraulique. Par la suite, la construction des premiers moteurs à combustion interne a la poussée finale à obtenir de l'énergie mécanique à partir de la chaleur.

Aujourd'hui, les sources d'énergie les plus couramment utilisés sont les chutes d'eau, les carburants et la fission nucléaire, et moins d'importance, l'énergie solaire, éolienne, géothermique et marémotrice.

L'exploitation de l'hydroélectricité nécessite topographique adéquate et des conditions hydrographiques et la construction du réservoir et de grandes machines afin d'obtenir des rendements énergétiques acceptables (qui peuvent atteindre 80% ou plus de l'énergie potentielle eau). Habituellement, toujours pour la production d'électricité.

La plus importante source d'énergie est constituée de carburant qui a connu une croissance exponentielle au cours des dernières années. Le débit maximal est beaucoup plus faible que celle obtenue par l'hydroélectricité, mais sa forte concentration d'énergie explique subi un développement considérable. Le carburant obtenu à la chaleur est utilisée directement ou est transformée en énergie mécanique (moteurs, turbines ...), ainsi que dans l'obtention d'énergie électrique par électrochimique (pile à combustible).

La troisième énergie la plus utilisée est l'énergie nucléaire, qui est généralement obtenue par la fission des noyaux de substances telles que l'uranium, le plutonium, le thorium, etc & hellip; La technologie des réactions de fusion nucléaire ne sont pas encore suffisamment développé pour permettre l'exploitation industrielle et est utilisé uniquement dans les laboratoires expérimentaux et des applications militaires. L'énergie obtenue dans la fission nucléaire se manifeste sous forme de chaleur, et atteint beaucoup plus élevés que ceux obtenus avec les carburants classiques températures, cependant, les rendements obtenus actuellement sont encore très faibles (environ 30% ). L'énergie nucléaire a une application principalement dans la production d'énergie électrique et de propulsion. L'énergie électrique obtenue grâce à ce système (APM) a un coût raisonnable que dans le cas des gros réacteurs qui fournissent des puissances très élevées.

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Dernier examen: 25 novembre 2016

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