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能量转换技术

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能量转换技术
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Anonim

节能改造

节能的概念

观察到的对所有自然现象都适用的基本定律要求能量守恒,即总能量在自然界发生的所有变化中都不会变化。能量守恒不是对自然界中正在进行的任何过程的描述,而是一种陈述,即所谓的能量数量保持恒定,无论何时对其进行评估或进行何种过程(可能包括将能量从一种形式转换为另一种形式)在连续评估之间进行。

能量守恒定律不仅适用于整个自然界,而且还适用于自然界中封闭或孤立的系统。因此,如果可以通过一种方式来定义系统的边界,即不向系统添加能量或从系统中移除任何能量,那么无论系统边界内正在进行的过程的细节如何,都必须在该系统内保存能量。该封闭系统陈述的推论是,每当两次连续评估中确定的系统能量不相同时,差值就是对已添加到系统中或从系统中移除的能量数量的度量。两次评估之间间隔的时间间隔。

能量可以在系统中以多种形式存在,并且可以在守恒定律的约束下从一种形式转换为另一种形式。这些不同形式包括重力,动能,热能,弹性,电能,化学能,辐射能,核能和质量能。正是由于能源概念的普遍适用性以及其在不同形式下的守恒定律的完整性,才使其具有吸引力和实用性。

能源转化

理想的系统

在将质量为m的球抛向空中的过程中,提供了一个将能量从一种形式转换为另一种形式的系统的简单示例。当球从地面垂直投掷时,其速度和动能会稳定降低,直到瞬间停在最高点。然后,它自身反转,并且其速度和动能在返回地面时稳定增加。动能E ķ球的瞬间的它离开了地面(点1)是质量的乘积的一半和速度的平方,或1 / 2 MV 1 2,和在最高点平稳降低以零(第2点)。当球在空中升起时,它获得了重力势能E p。从这个意义上说,潜力并不意味着能量不是真实的,而是以某种潜在形式存储并且可以被用来做功。引力势能是由于其在重力场中的位置而存储在体内的能量。可以看到,质量m的引力势能由质量乘以相对于某个参考高度获得的高度h以及由地球重力吸引其引起的物体加速度g或mgh的乘积给出。球在高度h 1离开地面的瞬间,其势能E p1为mgh 1。在其最高点,其势能E p2为mgh 2。应用能量守恒定律,并假设空气中没有摩擦,这些加起来就形成以下等式:

在这个理想的示例中,球在地面上的动能被转换为将球提升到h 2的功,在此h 处其重力势能已增加mg(h 2 -h 1)。当球落在回地面水位h 1,该重力势能被转换回成动能和其总能量为H 1再次是1 / 2 MV 1 2 + MGH 1。在这一系列事件中,球的动能在h 1时保持不变。因此,在此事件循环中,作用在球上的重力对球所做的功为零。据说这个系统是保守的。