エネルギー、変化、形態、特性、機能および例の定義
エネルギー、変化、形態、特性、機能および例の定義： アクションまたは作業（努力）を実行する能力です。 「エネルギー」という言葉は、仕事を意味するギリシャ語の「エルゴン」に由来します。 何かをするとき、私たちはいつもエネルギーを使います
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エネルギーの定義
エネルギーとは、行動や仕事（努力）を実行する能力です。 「エネルギー」という言葉は、仕事を意味するギリシャ語の「エルゴン」に由来します。 何かをするとき、私たちは常に意識的にも無意識的にもエネルギーを使います。
エネルギーは、N.mまたはジュールの単位で導出された量です。 エネルギーと仕事は同じ単位を持っています。 エネルギーは、何かをするためのエネルギーまたは力として定義され、一般的に仕事をする能力として定義されます。 仕事は、力F（ニュートン）で物体を距離S（m）移動させる努力として定義できます。
たとえば、私たちが歩くとき、私たちはエネルギーを必要とします。 ただし、各アクティビティには、さまざまな量と形式のエネルギーが必要です。 エネルギーは見えませんが、その効果は感じられます。 エネルギーはある形から別の形に形を変えることができます。 たとえば、鉄はその形を電気エネルギーから熱エネルギーに変えます。
KBBIによると、エネルギーは、さまざまなプロセス活動を実行するために必要な力または強さとして定義されます。 エネルギーはオブジェクトの一部ですが、オブジェクトにアタッチされていません。 エネルギーは柔軟性があり、移動したり変化したりすることができます。
専門家によると
1. ロバートL. ウォルク：エネルギーは物事を起こす能力です
2. ミクラジュディン：エネルギーとは、物体が仕事をする能力です。
3. パルディヨノ：エネルギーは、オブジェクトによって生成または所有される電力の形式です。
4. マイケルJ。 モラン：エネルギーは熱力学の基本概念であり、工学分析の重要な側面です
エネルギーユニット
エネルギーの国際単位はジュール（J）であり、この単位は、ジェームズプレスコットジュールと彼の機械的熱方程式の実験に敬意を表して使用できます。
エネルギーのもう1つの単位は、カロリー（cal）です。
ジュールとカロリーの関係は次のとおりです。
- 1カロリー= 4.2ジュールまたは1ジュール= 0.24カロリー
- 他の基本的な国際単位とのジュール関係：
- 1ジュール= 1ニュートンメートルおよび1ジュール= 1kg m2 s-2
エネルギー保存の法則
私たちが知っているように、エネルギーにはしばしばエネルギー保存の法則と呼ばれる法則があります。 エネルギー保存の法則は、エネルギーは生成も破壊もできないと述べています。 しかし、エネルギーはある形から別の形に形を変えることができます（法律I 熱力学）。
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エネルギーの種類と形態
最大のエネルギーは太陽エネルギーです。 太陽光からの熱エネルギーは、この地球上の生命に多くの利益をもたらします。 太陽エネルギーの利点は人間が感じることができます。つまり、衣服を乾かしたり、暖めたりするために使用できます。 ボディウォーマーとして、発電用の米、コーヒー、クローブなどの農産物を乾燥させる部屋 電気。 太陽エネルギーは、人間にとって有用であるだけでなく、葉緑素を持っている植物にとっても、食物を作るプロセスや光合成のプロセスを実行できるようにするために有益です。
エネルギーは非常に重要な人間の必要性です。 人間の生命はエネルギーの理論から切り離すことはできません。 よく使われるエネルギーのひとつが地球のエネルギーと電気です。 ただし、石油エネルギーを継続して使用すると、石油エネルギーが不足する場合があります。 これは、石油が再生不可能なエネルギー源であるためです。
したがって、人間はそれを得るために汚染がなく、自然を破壊する環境に優しいエネルギーを必要としています。 環境にやさしいエネルギーとは、その利用が環境条件に悪影響を及ぼさないエネルギーです。
代替エネルギーには多くの種類があります。 代替エネルギーの種類は何ですか、ここにそれらのいくつかがあります。
1. 力学的エネルギー
力学的エネルギーは、その動きの性質のためにオブジェクトが所有するエネルギーです。 力学的エネルギーはさらに2つに分けられます。
位置エネルギー
特定の場所（位置）にある物体が持つエネルギーです。 その位置または場所から彼はビジネスを行うことができます。 したがって、位置エネルギーは宇宙エネルギーとしても知られています。 たとえば、ボールを持ち上げてから放すと、ボールは再び落下します（元の位置）。 したがって、以前に持ち上げられたボールにも位置エネルギーがあります
Ep = m x g x h
説明（単位）：
Ep =位置エネルギー（ジュール）
m =質量（kg）
g =重力（m / s2）
h =高度（m）
運動エネルギー
は、その動きまたは速度のためにオブジェクトが所有するエネルギーです。 運動エネルギーは、特定の速度に達するまで特定の質量を持つオブジェクトを移動するために仕事をする能力として明確に解釈できます。 オブジェクトの速度が速いほど、その運動エネルギーは大きくなります。 例としては、車が動いているとき、車の速度が速いほど、運動エネルギーが大きくなります。 物理的に、運動エネルギーの式は次のとおりです。
Ek = V2 x m x v2
説明（単位）：
Ek =運動エネルギー（ジュール）
m =質量（kg）
v =速度（m / s）
力学的エネルギー=位置エネルギー+運動エネルギー
2. 音響エネルギー
音響エネルギーは、音源の周りの空気粒子の振動によって生成されるエネルギーです。 実際、物体のすべての振動には音響エネルギーが必要ですが、すべての音が聞こえるわけではありません。 振動が強いほど、生成される音響エネルギーは大きくなります。 例として、ドラムを演奏するとき、ドラムを強く叩くほど、自動的に振動が大きくなり、生成される音が大きくなります。
3. 熱エネルギー（熱）
熱エネルギーは、物体内の構成粒子の内部移動によって発生するエネルギーです。 熱エネルギーは、高温の粒子から低温の粒子に移動するエネルギーであり、太陽が最大の熱エネルギー源です。 熱エネルギーは、伝導、対流、放射の3つの方法で伝達できます。 熱エネルギーの簡単な例は、火で水を加熱すると、火の温度が水に移り、水が沸騰することです。
4. 光エネルギー
光エネルギーは電磁波によって生成されるエネルギーです。 例として、光がランプから来る場合、光源から離れるほど、光が視力に与える影響は少なくなります。
5. 化学エネルギー
化学エネルギーは、発生する化学反応の化学的相互作用によって生成されるエネルギーです。 簡単な例は、体内に入る食品に化学元素があり、経験することです 体が利用するための化学反応は、化学反応の過程でエネルギーも発生します 化学。
6. 核エネルギー
原子力エネルギーは、放射性物質による核反応によって生成されるエネルギーです。 このエネルギーは、分裂する原子核または2つの融合した原子核によって生成されます。 原子核の核分裂または結合は、原子核の変化により莫大なエネルギーを生み出します。 例としては、核爆弾の使用があります（原子力エネルギーについては申し訳ありませんが、私の理解はそれほど多くないので、これ以上詳しく説明することはできません）
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毎日のエネルギーの機能と利点
上記のエネルギー保存の法則から、エネルギーを他の形のエネルギーに変換できれば、そのエネルギーは日常生活で使用されます。 最も広く使用されているエネルギーの変化は、電気エネルギーから他の形式のエネルギーに変換された変化です。
エネルギー変化の例は次のとおりです。
- 化学エネルギーから運動（機械）エネルギー私たちが食べる食物は、化学反応によって処理され、活動のためのエネルギー源になります。
- 電気エネルギーから熱エネルギーへアイロンを使って衣服をこすります。
- 電気エネルギーから音響エネルギーへ□ベルを使って音を出します。
- 電気エネルギーから運動エネルギーへ（ファンの機械的使用。
- 熱エネルギーへの運動エネルギー（機械的）□2つの物体の摩擦により連続的に熱が発生します。
- 化学エネルギーへの光エネルギー植物による光合成の過程における基本的な材料としての太陽光の使用。
エネルギー特性
- エネルギー変換、エネルギーは他の形に変換することができます。 たとえば、燃焼の熱エネルギーはエンジンの機械的エネルギーになります。
- エネルギー伝達、材料または場所からの熱エネルギーは、別の場所または材料に伝達することができます。 鍋の水を加熱する例として、火から発生する熱エネルギーが鍋の材料を介して伝達され、水が加熱され、水の沸点を通過した後、水が蒸発します。
- エネルギーは、シフトを引き起こす力によって、あるオブジェクトから別のオブジェクトに転送できます。 この場合、それはしばしば力学的エネルギーと呼ばれます。
- エネルギーは永遠であり、エネルギーは創造も破壊もできません。
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エネルギー形態の変化
エネルギーは、ある形式のエネルギーから別の形式に変化する可能性があります。 ある形態のエネルギーは、その形態を別の形態のエネルギーに変えた後、その利点を理解します。 エネルギーの形の変化のいくつかの例は次のとおりです。
- 化学エネルギーの運動エネルギーへの変換
例：ガソリンとディーゼルは、車を動かすことができる燃料として使用されます。 - 運動エネルギーの熱エネルギーへの変換
例：手をこすると暖かく感じます。 - 運動エネルギーを音響エネルギーに変換する
例：拍手すると音がします。 - 熱エネルギーの運動エネルギーへの変換
例：ろうそくで加熱すると、渦巻状の紙が回転します。 - 化学エネルギーを熱エネルギーに変える
例：食べた後に熱を発生する食品からのエネルギー。 - 電気エネルギーを光エネルギーに変換する
例：蛍光灯、白熱灯、テレビ - 電気エネルギーを熱エネルギーに
例：アイロン、魔法の瓶、はんだごて、ディスペンサー、オーブン。 - 電気エネルギーから運動エネルギーへ
例：ファン、ミキサー、電気ドリル、洗濯機。 - エネルギーを電気エネルギーエネルギーに移動する
例：風車、発電機。 - 電気エネルギーから音響エネルギーへ
例：電気ベル、車のクラクション。
エネルギーは同等のエネルギーに変換できますが、破壊したり作成したりすることはできません。 これは、エネルギー保存の法則と呼ばれます。 アルバート・アインシュタインは、物質とエネルギーの保存の法則について、やがて人々は要素をエネルギーに、またはその逆にエネルギーを要素に変えることができるという意見を表明しました。 専門家は、元素とエネルギーが2つの異なる形式であると示唆することにより、アインシュタインの意見を確認しているため、保存則が引き続き適用されます。 エネルギーのそれは別のものに変えることができますが、最終的な量は固定されています。
下のグラフは、太陽放射と人工放射からのエネルギーが使用可能なエネルギーに変換されることを概略的に示しています。
- プロセスI：太陽光は植物の葉によって捕らえられ、薪やバイオマスとして人間が利用できる木材やバイオマスの形で収集されます。
- プロセスII：大気を加熱し、風と放出電流の形で空気の変位をもたらす太陽放射を示します。
- プロセスIII：海が加熱されると、2つのことが起こります。最初に、水が蒸気として上昇して雲になり、再び雨の形で地球に落下します。 山に降り注ぐ雨や川に流れる水は、潜在的な水力発電です。 第二に、海は加熱され、海の上層は下層よりも高温になっています。 この熱は、海洋熱エネルギー（KEPL）を変換することで利用できる位置エネルギーです。
- プロセスIV：衣類の乾燥、干物の乾燥などで発生するように、太陽の熱が直接使用されます。
- プロセスV、VI、およびVIIでは、太陽熱の利用は、太陽光を捕捉および収集するためのツールとして意図された人工コレクターを使用して実行されます。
非従来型エネルギー
石油は従来のエネルギー資源です。 石油は再生不可能なエネルギー資源であり、その量は限られているため、いつかは枯渇します。 したがって、この地球上で人間の存在を維持するためには、資源を探す必要があります 将来の人間の生活ができるように、石油に取って代わる代替エネルギー 維持されます。 石油の代替として使用できる非従来型のエネルギー資源は次のとおりです。
-
A。 太陽光エネルギー
この場合、それは直射日光から地球に来る太陽エネルギーの利用に関連しています。 その使用の実装では、次の3つの方法で区別できます。
- 直接加熱の原理
この場合、太陽光は、加熱される物体を直接加熱するか、または媒体を直接加熱します。たとえば、加熱される水、衣類の乾燥などです。 この直接加熱法では、得られる温度は100℃を超えません。 この方法は、コレクターと呼ばれる集熱器を使用する場合により効果的です。 太陽光はこのコレクターでより高い温度が得られる場所に集中します。
- 電気熱太陽熱変換（KSTE）
この方法では、水も加熱されますが、水に含まれる熱は電気エネルギーに変換されます。 原則として、KSTEは太陽放射を利用するための光集光器、収集されたエネルギーを吸収する装置、システムを必要とします 熱媒体、収集されたエネルギーを吸収するための装置、熱伝達システム、および発電用のかなり従来のエンジン 電気。
- 光起電力エネルギー変換
このようにして、直射日光のエネルギーは電気エネルギーに変換されます。 太陽エネルギーは、シリコンまたは他の半導体材料の薄層を使用することによって直流に変換することができます。
光起電力エネルギー変換の利点は次のとおりです。
- 可動部品はありません。
- 耐用年数全体の効率が低下しても、耐用年数は100年を超える可能性があります。
- メンテナンスは難しくありません。
- このシステムは、さまざまなタイプの使用に簡単に適応できます。
B。 地熱エネルギー
地熱エネルギーは長い間人間によって使用されてきました。 ローマ人は2000年以上前に地熱温泉を使って健康のために温泉を満たしていました。
地熱エネルギーは、一般に、お湯、噴気孔（高温蒸気）、間欠泉（温水ジェット）、およびスルファトラ（硫黄源）の形で地表に見られます。 掘削により、高温高圧の天然蒸気を地球に取り込み、タービン発電機に流して発電することができます。
原則として、地球は太陽から投げ出された破片です。 したがって、これまでの地球にはまだ溶ける熱いコアがあります。 地球の表面の多くの場所での火山活動は、この理論の証拠です。 火山の噴火を引き起こすマグマはまた、地表に蒸気とお湯の源を生成します。
このエリアで掘削を行うと、外気圧の差が1気圧しかないため、非常に強いバーストが発生します。 噴出するのが高温の蒸気の場合は、発電機に接続されている蒸気タービンを直接回すことができます。 これにより、さまざまな目的に使用できる電気エネルギーを得ることができます。
お湯が出たら発電にも使えますが、直接は使えません。 お湯はアンモニアを蒸発させるために使用されます。 このアンモニアガスは、発電機に接続された蒸気タービンを回して発電するために使用され、電気エネルギーが得られます。 電気エネルギーを得ることに加えて、お湯はまた、米の納屋をろ過したり、家庭用に配布したりするなど、他の目的にも使用できます。
C。 風力エネルギー
ヨットは風力エネルギーを使用して水を通過します。 15世紀、クリストファーコロンブスは、大型帆船を使用して南北アメリカを発見しました。
風車は、7世紀にペルシャで小麦粉を挽くために使用されました。 オランダの風車は、灌漑用ポンプの駆動や小麦粉の粉砕に使用されており、現在でも多くの観光名所として機能していますが、今でも有名です。
基本的に風は、熱気と冷気の温度差によって発生します。 高温の赤道では、空気は高温になり、膨張して軽くなり、上昇して極などの低温の領域に移動します。 対照的に、寒冷極地域では、空気は冷たくなり、落下します。 したがって、極からの空気変位の形で空気循環があります。 地球の表面に沿って赤道に向かって北に、またはその逆に、高層の空気を通って赤道から北極に戻る空気の動き。 このような空気の動きは貿易風として知られています。
風力発電は、次の目的で使用できます。
- 灌漑用または家畜用の淡水を得るために揚水ポンプを運転します。
- 米を挽いて米を作ります。
- のこぎり。
- 発電。
そのため、原則として風車に風が当たって風車が回転します。 回転を続けて発電機を回転させて発電します。 風速が変化するので電圧が必要になり、電圧も変化します。
D。 潮力エネルギー
多くの力と力が地表の海に影響を与えます。 地球の水に作用する力の1つは、月の質量の影響であり、その結果、引力が発生します。 月が40万km以上あるにもかかわらず、定期的に発生する満潮と干潮として知られる現象になります 地球から。 地球の周りでは、月の引力により海水が引き上げられます。
また、地球から1億5000万キロ離れた場所にあるにもかかわらず、別の天体である太陽も大きな影響を与えています。 しかし、その巨大なサイズ（直径±150万km）のために、地球の潮汐現象に対する太陽の影響は月の影響と同じくらい大きいです。
したがって、重力の引力は、太陽と月が地球の同じ側にあるときに最大になります。 一方、月と太陽が異なる側にある場合、それらは互いに打ち消し合うため、引力の影響は少なくなります。
E。 バイオガスエネルギー
何世紀にもわたって、動物の糞と人間の糞は、土壌の肥沃度と生産性を維持し、さらには高めるために使用されてきました。
糞便発酵プロセスでは、水以外の追加の材料は必要ありません。つまり、糞便4部ごとに5部の水が追加されます。 バイオガスを採取した後の残りの糞便は、天然肥料としての価値を失うことはありません。 さらに、バイオガスは無臭であることに注意することができます。 同様に、肥料として使用される残りの糞便はにおいがしません。
F。 バイオマスエネルギー
先進国では、産業の発展に伴い、エネルギー源としてのバイオマスの役割が減少し、商業エネルギー、最初に石炭、次に石油に取って代わられています。 現時点では、先進国はバイオマス由来のエネルギーを実質的に使用していません。 これらの国々のエネルギーパターンは、完全に商業エネルギーで構成されていると言えます。
もう1つのケースは、発展途上国の状況です。これらの国では、バイオマスは依然としてエネルギー使用のパターンの大きな要素です。 ある推定によると、バイオマス由来のエネルギーの使用、特に薪、農業廃棄物、動物の糞の使用は、すべてのエネルギー消費の60％を占めています。
エネルギー目的でのバイオマスの利用は、さまざまな方法で行うことができます。 薪や農業廃棄物を材料として直接使用することは、今でも広く使用されている典型的な例です。
輸送用燃料のバイオマス
原子力を推進力として利用できる大型船と、 電気の使用、一般的にトラックや車などの輸送手段は、エネルギー源として石油に依存しています 燃料。 石油価格の上昇とこのエネルギーの限られた資源の認識により、 燃料として代替エネルギー源を得るために多くの努力がなされてきた 輸送。
注目を集めている可能性の1つは、輸送用燃料の石油の潜在的な代替品としてのアルコール、特にバイオマスからのエタノールの製造です。
エタノールは、次のバイオマス原料から生産できます。
- サトウキビやニッパヤシなど、砂糖の形で炭水化物を含む材料。
- サツマイモ、ジャガイモ、サゴなど、でんぷんの形で炭水化物を含む成分。
- 木材など、より複雑な分子形状を持つ木炭を含むセルロース材料。
エタノールを製造するプロセスは、基本的に次のステップで構成されています。
- 炭水化物の濃縮は、水で液化できる糖に水和します。
- 砂糖のエタノールへの発酵。
- 蒸留による水および他の成分からのエタノールの分離。
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代替エネルギー
代替エネルギーとは、使用可能なすべてのエネルギー源を指す用語です。 の意図しない結果なしに従来の燃料を置き換えることを目指しています それ。
「代替」という用語は、エネルギーを生産するために化石燃料に使用される技術以外の技術を指します。 代替技術は、化石燃料の使用などの問題を生み出さず、問題を克服することによってエネルギーを生み出すために使用されます。
代替エネルギーは、間もなく絶滅する化石エネルギーの限界から抜け出すための唯一の選択肢です。 エネルギーは人間の生存にとって非常に重要な役割を果たしています。 エネルギーがなければ、すべての人間の活動が妨げられます。 私たちが使ってきたエネルギーがどこから来ているのか知っていますか？
私たちがこれまでに使用しているエネルギーは、主に、何百万年もの間、腐敗して地球の腸に埋もれている生物の化石から来ています。 石油などの化石エネルギーのみを主なエネルギー源としているのであれば、もちろん既存のエネルギー源は以前に枯渇してしまいます。
新しいエネルギー源が形成されます。
- 代替エネルギーは自然から来るエネルギーです。
- 代替エネルギーは、再生可能エネルギーとしても知られています。
- BBM（燃料油）などの再生不可能なエネルギーを置き換えるために、代替エネルギーが緊急に必要とされています。
代替エネルギーの特徴
- 繰り返し使用できます
- 豊富な量
- 処理は自然を損なうことはありません
- 無害で安全であり、加工・使用により様々な病気を引き起こしません。
- 環境にやさしい。
代替エネルギー源
- 太陽
太陽熱エネルギーは直接利用することも、ソーラーパネル（太陽電池）と呼ばれる道具を使って利用することもできます。 これらの太陽電池は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換することができます。
メリットの例：農産物や給湯器の乾燥。 - バイオガス
利点の例：家畜糞尿からのメタンガスは、電気エネルギー源として使用できます。 - 水
メリットの例：水力発電のエネルギー源として。 - 風
利点の例：風力発電所のエネルギー源として。 - 地熱
利点の例：風力発電所のエネルギー源として。
代替エネルギーの長所と短所
利点：
- 代替エネルギー源は使い果たされないため（太陽、水、風、地熱）、常にエネルギーを提供するため、引き続き使用できます。
- 代替音源が生み出すエネルギーは膨大です。
- 環境にやさしい（代替エネルギーは汚染/汚染を引き起こしません）。
損失
- 代替エネルギーは季節の影響を受けます。
- 代替エネルギーを生成するには多額の費用が必要です。
- 代替エネルギーを他の形態のエネルギーに変換するには、高度な技術が必要です。
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問題の例
問題の位置エネルギー
質量2kgの物体が10mの高さから落下します。 物体の重力ポテンシャルエネルギーを計算してください！ （g = 10 m / s2）
与えられた：m = 2 kg
h = 10 m
質問：Ep？
回答：Ep = m。 g
= 2. 10. 10
= 200 J
ばねの位置エネルギーの問題
ばねの長さが0.25m長くなるには、18ニュートンの力が必要です。 ばね定数とばねの位置エネルギーを決定します！ ばね力の式から、ばね定数を計算できます。
与えられた：F p = – k x
k = F p / x
= 18 / 0.25 = 72 N / m
ばねの位置エネルギー：
Ep = 1/2 k（x）2
= 1/2. 72 (0.25)2
= 2.25ジュール
運動エネルギー問題
質量6kgのブロックの運動エネルギーは48Jです。 ブロックの速度を計算しますか？
与えられた：m = 6 kg
Ek = 48 J
質問：v =………。？
回答：Ek = mv2
48 = 6 v2
v2 = 48/3
= 16
v =（16）
= 4 m / s
力学的エネルギー問題
質量1kgの粒子は、高さ2 mのテーブル表面から押し出され、その速度は次のようになります。 テーブルを離れるときの粒子= 2m / s高さのときの粒子の力学的エネルギーを決定します 地面から1メートル？
与えられた：m = 1 kg
h 1 = 1 m
v1 = 2 m / s
質問：EM 2 =…………。？
回答：EM = EP + EK
= mgh 1 + mv12
= (1 .10. 2) + ½ 1 (2)2
= 20 + 2
= 22 J
EM 2 = EM 1
= 22
車両エネルギー問題
村の家庭では、バイオガス用に改造されたペトロマックスランプを1日6時間使用しています。 この改造ランプが1時間あたり150リットルのバイオガスを使用する場合、充填に必要な原材料はどれくらいですか？
回答：
- 150リットル/日x6時間/日= 900リットル/日ものバイオガス。 80％の安全率を使用する場合、バイオガス生産ユニットは次のものを生産できる必要があります：900 +（80％）（900）= 1630 lt / day = 1.63 m3 / day
- 全固形（TS）牛糞1kgあたり0.25m3のバイオガスの生産値を使用する場合（250リットルの牛糞に相当） バイオガス/ kgTS）、1日あたりのTSの必要性は次のとおりです：1630/250 = 6.25 kg TS /日、TS重量= 0.18糞便重量 ウェット
- したがって、必要な牛糞は次のようになります。6.25/ 0.18 = 36.22kg牛糞/日37kg牛糞/日混合比1kg牛糞：1kg水
- その場合、必要なスタッフィング原材料（bbi）は次のとおりです。（2）（37）= 74 kg bbi /日または74lt bbi /日
参考文献
[1] Basyirun、Winarno、Karnowo、2008年、エネルギー変換機、スマラン州立大学
[2] Pujanarsa、A.、Nursuhud、D.、2006、Energy Conversion Machine、Andi、Yogjakarta