ENERGIE zpět na: Elektrárny
může mít různou formu, např.: kinetická, potenciální, tepelná, jaderná, elektrická. Zákon zachování energie říká, že energii nelze vyrobit ani zničit, ale pouze přeměnit na jiný druh energie. Energie je schopnost fyzikální soustavy vykonávat práci. Jednotka energie je joule [J] (džaul) (podle britského fyzika J.P.Joule).

Joule James Prescott, *24.12.1818 - †11.10.1889, britský fyzik, člen Královské společnosti v Londýně a Francouzské akademie věd. Jeden z objevitelů zákona zachování energie, stanovil mechanický ekvivalent tepla. Zjistil, že při průchodu el. proudu vodičem vzniká teplo, spoluobjevitel Jouleova-Thomsonova jevu.

JOULE - 1 J = 1Ws (výkon 1W po dobu 1sec. - Wattsekunda).
Joule je odvozená jednotka soustavy SI pro energii (práci, teplo). 1 joule je práce, kterou vykonává stálá síla 1 newtonu, působící po dráze 1 metru ve směru síly.

NEWTON - Newton je odvozená jednotka SI pro sílu resp. tíhu. 1 N je síla, která uděluje volnému hmotnému bodu s hmotností 1 kg zrychlení 1m /s2.

Jzed

 

James Prescott Joule


ENERGIE A HMOTA
V roce 1905 formuloval tehdy ještě neznámý fyzik Albert Einstein svou speciální teorií relativity. Einstein pracoval jako patentový úředník v Bernu, ale svou teorii doslova přivodil revoluci v dosavadním chápání fyziky. Mimo jiné usoudil, že mezi hmotností a energií je určitá souvislost a hmotnost je pouze "zvláštní formou energie". Ve vzájemných vztazích obou veličin pak platí známá rovnice E = m . c2, kde E je energie, m hmotnost a c rychlost světla 300 000 km.s-1. V 1 kg jakékoli látky je tedy ukryta energie: 1 kg . (3.108)2 = 9.1016 J =  25 TWh  (25 milionů MWh).

Jestliže uvážíme fakt, že Jaderná elektrárna Dukovany tuto energii (ve formě elektrické) vyrábí asi 2 roky, pak si uděláme představu, o jak velkou hodnotu jde. V látce je ukryta obrovská energie (tzv. klidová energie), ale není zase tak úplně jednoduché tuto klidovou energii v praxi využít. Brání v tom příčiny fyzikální i technické. Přesto se v jaderných reaktorech daří při štěpení jader uranu energeticky využít až 0,1 % jejich klidové energie.

POTENCIÁLNĺ ENERGIE
Ep = m . h . g  [kg, m] ( g - gravitace ~ 9,81 na zemi)
Těleso má tuto energii díky své poloze, např. v gravitačním poli Země. Těleso o hmotnosti 1 kg má potenciální energii 1 J, je-li 0,1 m nad povrchem země. Potenciální energie je např. ukryta ve vodě zadržené v přehradní nádrži a její síla (potence) je dána množstvím a spádem vody. Stlačený plyn nebo pára v kotli má tuto potenci danou tlakem a množstvím stlačeného plynu (páry).

KINETICKÁ ENERGIE - Ek = ( m . v2 ) / 2  [kg, m]
Energie kinetická je spojena s pohybem. Těleso má kinetickou energii 1 J, má-li hmotnost 2 kg a pohybuje-li se rychlostí 1 m /s.

ELEKTRICKÁ ENERGIE
Je pro svou čistotu, univerzálnost, možnost přenosu na dálku a snadný rozvod nejužívanější sekundární energii. Její podstatou je tok volných elektronů při vodivém spojení míst s rozdílným elektrickým potenciálem. V mechanickou práci ji mění nejrůznější elektromotory s účinností kolem 90 až 98 %, která klesá jen při regulaci otáček pomocí odporů. Moderní elektropohony řízené změnou kmitočtu a napětí v tyristorových měničích dokáží s minimální ztrátou plynule regulovat otáčky a odpadá tak použití převodových skříní a mechanismů. S vysokou účinností pracují i transformátory, invertory a křemíkové usměrňovače, které upravují napětí s kmitočtem (u nás 50 Hz) podle potřeby na jiné napětí, jiný kmitočet, nebo napětí usměrňují. Nižší účinností se vyznačuje jen přeměna energie na světlo. Tato zářivá energie má lecos společného s energií elektrickou (jde o elektromagnetické vlny), jenže jejím nositelem nejsou elektrony, nýbrž neutrální částice zvané fotony. El. energie má jen jeden podstatný nedostatek: nedá se skladovat do zásoby.

ELEKTRICKÝ VÝKON - Značí se " P " (power).
Elektrický výkon stejnosměrného elektrického napětí U a proudu I je daný vztahem P = U . I.   Základní jednotkou výkonu je 1 watt [W].

ELEKTRICKÝ PROUD - Značí se " I ". Jednotkou je 1 ampér [A].
Elektrický proud je možno považovat za usměrněný tok volných elektronů v materiálu. Dohodnutý směr el. proudu je od kladné k záporné elektrodě zdroje. Skutečný směr toku elektronů je ovšem opačný (od - k + ).

AMPER - jednotka el. proudu
Jeden ampér je taková hodnota elektrického proudu, kdy při jeho průtoku dvěma rovnoběžnými, přímými, nekonečně dlouhými vodiči zanedbatelného průměru, ležícími ve vakuu ve vzdálenosti 1 m od sebe, vzniká mezi nimi síla 2.10-7 N na jeden metr délky.

VOLT - el. napětí
Značí se " U " nebo " V " (voltage). Jednotkou je 1 volt [V].
1 V je napětí mezi konci vodiče, do něhož proud 1 A dodává výkon 1 W. (m2.kg.s-3.A-1)

OHM - el. odpor
Značí se " R " (resistance). Jednotkou je 1 ohm [W].
1 Ohm je odpor vodiče, v němž stálé napětí 1 voltu mezi konci vodiče vyvolá proud 1 ampéru, nepůsobí-li ve vodiči elektromotorické napětí. (m2.kg.s-3.A-2)

ELEKTRICKÝ VÝKON STŘÍDAVÉHO
elektrického proudu a napětí je daný vztahem Ps=U.I.cosj + j.U.I.sinj, kde první část vztahu představuje tzv. činný výkon [W], druhá část je tzv. jalový výkon [VAr] a celkový elektrický výkon je také označován jako zdánlivý výkon [VA].

ČINNÝ VÝKON
Činný elektrický výkon je jednou ze složek zdánlivého výkonu. Jeho jednotkou je watt [W] a je to výkon, který se nevratně přeměnní na jinou formu energie.

ZDÁNLIVÝ VÝKON
Zdánlivý elektrický výkon v obvodech se střídavými harmonickými veličinami se skládá ze dvou složek jalového výkonu a činného výkonu. Jeho jednotkou je voltampér [VA]. Vztah pro výpočet je: Pz = P + j.Pq = U.I.cosj + j.U.I.sinj ; kde P je činný a Pq jalový výkon, cosj je účiník.

JALOVÝ VÝKON
Jalový elektrický výkon je jednou ze složek zdánlivého výkonu. Jeho jednotkou je voltampér reaktanční [VAr] a je to výkon, který se zúčastňuje na vytváření magnetického pole.


Výkon P (Pwr)

z I nebo U a R

P = I2 . R

P = U2/ R

[ W, A, V, W ]

 


 

Zákl. výpočet

U ,   I ,   R .

( Ohmův zákon )

U


I    .   R

[ A, V, W ]

2004 © Jzed & energyweb   lu. 26.XII.2007 ^ top ^