موضوع تحقیق: انرژی
تعداد صفحات: 6 صفحه
حجم فایل: 22 کیلوبایت
اطلاعات: فونت: بی نازنین رنگ: سیاه سایز ها: H1:14B, H2:13.5B, H3:13B, T:11 نوع فایل: Docx-Word
توجه: متن کامل تحقیق موجود در این صفحه فقط محتوای تحقیق را نشان می دهد. نگارش نوشتاری و پاراگراف بندی فایل زیر طبق استاندارد نگارشی تحقیق و مقاله بوده و از نظر نگارشی با متن زیر تفاوت دارد. ::کاری متفاوت از گروه تحقیقات بیجاده::
برای دانلود روی عکس زیر کلیک کنید.
متن کامل تحقیق:
مقدمه:
از زمانی که انسانهای اولیه شروع به استفاده از انرژی کرده‌اند تا حال، انرژی به انرژی های قدیمی و انرژی های نو تقسیم بندی می‌شود.
انرژی های قدیمی شامل: چوب، زغال سنگ، انرژی باد (برای کشتیهای بادی)، نفت و… می‌باشند.
انرژی های نو شامل: انرژی خورشید، باد (برای ماشینهای بادی امروزی)، هیدروژن، اتم، انرژی هسته‌ای و… هستند.
این روزها همه صحبت از صرفه جویی در مصرف انرژی است و دانشمندان بیشترین تلاش خود را صرف پیدا کردن راههایی برای بدست آوردن انرژی بیشتر و ارزانتر می‌کنند و از باد، خورشید، جزر و مد دریاها و انرژی موجود در اتم ها نیز مدد می‌جویند. اما جالب است بدانید که همین دانشمندان هم به سختی می‌توانند، تعریف دقیقی از انرژی ارائه کنند.
در حقیقت اگر انرژی را به صورت “کار ذخیره شده” یا “توانایی انجام کار” تعریف کنیم، توانسته‌ایم تا حدود زیادی تعریفی از انرژی ارائه نمائیم. هر چند که این تعریف چندان جامع و کامل نیست. در حقیقت وجود ما و دنیای اطراف ما بدون وجود انرژی و حتی تبدیل آن به صورت های گوناگون امری محال است. لذا انرژی نه از بین می‌رود ونه به وجود می‌آید!
در تعریف انرژی می‌توانیم بگوییم که: انرژی توانایی انجام کار است. یعنی تمامی موجودات برای انجام کار باید غذا مصرف کنند تا این غذا بصورت انرژی در ماهیچه‌های آنها ذخیره شود که در موقع لازم بتوانند از آن استفاده کنند. با پیشرفت و انقلاب تکنولوژیک تمامی دستگاه ها و ماشینها به نوعی از انرژی های مختلف استفاده می‌کنند. مثلا ماشین بنزین مصرف نکند برای ما نمی‌تواند کار انجام دهد یا یخچال انرژی الکتریکی مصرف نکند، نمی‌تواند عمل سرمایشی انجام دهد.
در حقیقت انرژی همواره از صورتی به صورت دیگر تبدیل می‌شود و همین امر کارها را به سرانجام می‌رساند. برای نمونه انرژی موجود در دریاچه‌های پشت سدها، انرژی ارتفاعی است. خودورهای در حال حرکت، مثل بسیاری از اشیا متحرک دیگر، دارای انرژی حرکتی هستند. در کمان تیراندازی انرژی کششی نهفته است و در ابرهای باران زا نیز می‌توانیم انرژی الکتریکی را بیابیم. اما این انرژی کار آمد و مهم را چگونه اندازه گیری می‌کنند!؟
موقعیت جهانی انرژی:
سرنوشت انسانها بر این روال است که در مقابل خطر متحد می‌شوند. ولی بر عکس در مورد مراکز هسته‌ای عقاید بسیار متفاوت است. زیرا بعضی از ملتها از دیگری می‌ترسند. در چنین شرایطی، قانون طبیعی اتحاد به علت استفاده نادرست توسط قانون دیگر طبیعت به نام عدم اعتماد جایگزین می‌شود.
بخشی از مردم به انرژی توجه بیشتری دارند و تنها راه حل را در افزایش مصرف انرژی الکتریکی که از انرژی اتمی تولید می‌شود، می‌دانند و تصور می‌کنند که افزایش تکنیک، سبب کاهش خطر به میزان قابل توجه برای همه خواهد بود. آنان در اتم، در ادامه آنچه که در شیمی، در هواپیمایی، در پزشکی و در تحقیقات فضایی انجام یافته، پیشرفت حتمی را می‌بینند.
بعضی دیگر از انرژی اتمی بیمناک هستند آنها بمب اتمی را بخاطر می‌آورند که به توسط مواد رادیواکتیو تشعشعات هسته‌ای نامرئی را بوجود می‌آورند، که برای محیط زیست بسیار زیان بار است.
طرفداران استفاده از انرژی های غیر هسته‌ای، اجتماع طبیعت و علم را جویا هستند تا روشهای دیگری را برای تولید انرژی و برای انرژی گیری بوجود می‌آورند.
اندازه گیری انرژی:
بدون تردید اندازه گیری انرژی با توجه به اهمیت زیاد آن، باید بسیار دقیق باشد، آن هم با ارزش روز افزون انرژی، که دنیا را دگرگون ساخته است. برای اندازه گیری انرژی واحدهایی وجود دارند که معروف ترین آنها “کیلو وات – ساعت (KWh)” است. میزان مصرف برق هر وسیله برقی خانگی را با همین واحد اندازه گیری می‌کنند. واحد های دیگری مانند ژول و کالری نیز برای انرژی وجود دارند که هر کدام در بخش خاصی از انرژی مورد استفاده قرار می گیرند.
صورت های انرژی:
1- انرژی شیمیایی:
صورتی از انرژی است که در مولکول های بعضی از مواد ذخیره شده است. انرژی موجود در مواد غذایی، انرژی سوخت هایی چون نفت و بنزین و …
این صورت انرژی را نمی توان از روی ظاهر آن تشخیص داد و برای آزاد کردن این انرژی ، یک تغییر شیمیایی لازم است.
در هر گرم از غذایی که ما می خوریم و یا سوختی که در ماشین می ریزیم، مقداری انرژی شیمیایی ذخیره شده است.
این انرژی را با واحد کیلوژول بر گرم بیان می کنند. به طور مثال انرژی شیمیایی نفت 9/47 کیلوژول بر گرم است یعنی در هر گرم نفت مقدار 9/47 کیلوژول (47900 ژول) انرژی شیمیایی ذخیره شده است.
یکی از مشکلات بسیار مهم استفاده از سوخت ها، آلوده کردن هوا به علت تولید گازهای کربن دی اکسید و گوگرد دی اکسید است.
2- انرژی گرمایی:
صورتی از انرژی است که به جنبش مولکول ها بستگی داد.
هرچه تعداد مولکول های یک جسم بیشتر و جنبش مولکول های آن بیشتر باشد. انرژی گرمایی آن بیشتر است.
از این انرژی در پختن غذا، گرم کردن خانه و… استفاده می شود.
3- انرژی نورانی:
صورتی از انرژی است که از جایی به جای دیگر منتقل می شود.
4- انرژی الکتریکی:
یکی از صورتهای انرژی است که در زندگی روزمره بیشترین استفاده را دارد.
زیرا این انرژی به راحتی منتقل شده و به آسانی به صورتهای دیگر انرژی تبدیل می شود.
انرژی الکتریکی را می توان از طرق باد، آبهای جاری و سوزاندن سوختها به دست آورد.
5- انرژی صوتی:
این صورت انرژی باعث حرکت مولکول های هوا شده و به آسانی از یک نقطه به نقطه دیگر منتقل می شود.
6- انرژی مکانیکی:
تمام اجسام در حال حرکت دارای انرژی مکانیکی هستند.
7- انرژی هسته ای (اتمی):
در هسته بعضی از اتم های سنگین مانند اتم اورانیوم و توریم انرژی قابل ملاحظه ای ذخیره شده است.
این انرژی مانند انرژی شیمیایی از روی ظاهر آن قابل تشخیص نیست و برای آزاد کردن آن یک واکنش هسته ای لازم است.
اگر هسته اتم های سنگین شکافته شود مقدار قابل ملاحظه ای انرژی بخصوص گرما تولید می کند. از این انرژی برای به کار انداختن توربین های بخار برای تولید برق استفاده می شود.
شما در سالهای آینده با این انرژی و راههای آزاد کردن انرژی هسته ای به طور کامل آشنا خواهید شد.
انواع انرژی:
1- انرژی پتانسیل:
انرژی ذخیره شده در اجسام را انرژی پتانسیل می گویند.
وقتی فنری کشیده یا فشرده می شود و یا وزنه ای از سقف آویزان می شود دارای انرژی ذخیره شده است.
این انرژی به صورتهای مختلف در مواد ذخیره می شود، بنابراین انرژی پتانسیل انواع گوناگونی دارد.
الف) انرژی پتانسیل گرانشی:
شخصی که روی پله نردبانی ایستاده است. جسمی که بر روی طاقچه قرار دارد. سنگی که بالای کوه قرار دارد. همه دارای انرژی ذخیره شده هستند.
این نوع انرژی که جسم فقط به علت ارتفاعش از سطح زمین دارد، انرژی پتانسیل گرانشی نام دارد. یکای اندازه گیری انرژی پتانسیل گرانشی(U) ، ژول (j) می باشد.
ب) انرژی پتانسیل کشسانی:
اگر فنری را کشیده یا فشرده کنیم مقداری انرژی در فنر ذخیره می شود.
هر چه فنر بیشتر کشیده یا فشرده شود ، انرژی ذخیره شده در آن بیشتر است.
انرژی ذخیره شده در فنر را انرژی پتانسیل کشسانی می گویند.
ج) انرژی پتانسیل الکتریکی:
انرژی ذخیره شده در بارهای الکتریکی را می گویند.
با این انرژی در سال های آینده به طور کامل آشنا خواهد شد.
2- انرژی جنبشی:
انرژی که جسم به علت حرکت خود دارد، انرژی جنبشی گفته می شود.
باد، آب جاری، اتومبیل در حال حرکت، پرنده ی در حال پرواز و … دارای انرژی جنبشی هستند.
تبدیل انرژی:
در شرایط مناسب انرژی را می توان از یک صورت به صورت دیگر یا از یک نوع به نوع دیگر تبدیل کرد.
به طور مثال انرژی موجود در مواد غذایی، انرژی شیمیایی است:
گیاهان سبز با استفاده از انرژی نورانی خورشید عمل فتوسنتز (غذاسازی) را انجام می دهند. در این عمل انرژی نورانی خورشید به انرژی شیمیایی تبدیل می شود. این انرژی در گیاهان ذخیره می شود . با خوردن این گیاهان و یا حیواناتی که از این گیاهان تغذیه کرده اند، این انرژی به بدن ما منتقل می شود. در هنگام فعالیت های روزمره این انرژی آزاد شده و به صورت های مختلفی به خصوص گرما و مکانیکی تبدیل می شود.
پایستگی انرژی:
قانون پایستگی انرژی بیان می کند که انرژی نه خود به خود به وجود می آید و نه خود به خود نابود می شود، بلکه از صورتی به صورت دیگر یا از نوعی به نوع دیگر تبدیل می شود. معمولاً وقتی می خواهیم یک صورت انرژی را به صورت دیگر تبدیل کنیم، مقداری از انرژی اولیه به صورت های دیگری که مورد نظر ما نیست تبدیل می شود.
یک ماشین اسباب بازی را در نظر بگیرید که به طور کامل کوک شده است اگر آنر ا رها کنید. انرژی پتانسیل کشسانی آن آزاد شده و به انرژی جنبشی مکانیکی تبدیل می شود ولی بعد از توقف اسباب بازی چرخ های آن نیز گرم شده است. یعنی بخشی از انرژی پتانسیل به انرژی گرمایی نیز تبدیل شده است.
این انرژی گرمایی در اثر اصطکاک چرخ ها با زمین و اصطکاک مولکول های هوا با بدنه اسباب بازی بوجود آمده است.
منابع انرژی:
ما برای تأمین انرژی مورد نیاز خود سه گروه انرژی را در اختیار داریم. گروه اول مواد سوختی سنگواره‌ای، از قبیل زغال سنگ، نفت و گاز طبیعی هستند که بازمانده گیاهان وجانورانی می‌باشند که میلیونها سال قبل می‌زیسته‌اند. جالب اینکه، این منابع بسیار مهم انرژی، که می‌توان از آنها دارو و بسیاری از مواد مصنوعی ارزشمند دیگر را تهیه کرد، در حجم وسیعی سوزانده می‌شوند.
گروه دوم منابع انرژی تجدید شدنی است. مانند خورشید، باد، جزر و مد، نیروی آب و گرمای محیط ، که بدون دخالت انسان خود به خود تجدید می‌شوند و به محیط زیست نیز صدمه نمی‌زنند. متأسفانه استفاده چندانی از اینگونه انرژیها به عمل نمی‌آید. گروه سوم نیز “مواد سوختنی هسته‌ای” مانند “اورانیوم” و “پلوتونیوم” هستند که انرژی عظیم و شگفت آوری را برای ما به ارمغان می‌آورند و این انرژی از هسته اتم به عمل می‌آید. جالب است بدانید که از سوختن یک کیلوگرم زغال سنگ تقریبا هشت کیلو وات ساعت حرارت بدست می‌آید، در صورتی که از یک کیلوگرم اورانیم 23000000 کیلو وات ساعت حرارت حاصل می‌شود. البته این انرژی در صورت استفاده نادرست خطرات غیر قابل باوری را به همراه می‌آورد.
انرژی را به صورت دیگر نیز دسته بندی می‌کنند. برای نمونه آن را به دو دسته انرژی اولیه و ثانویه تقسیم بندی می‌کنند. “انرژی اولیه” انرژی بدست آمده از موادی است که بطور طبیعی وجود دارند، که از جمله می‌توان از نفت خام، گاز و زغال سنگ نام برد. در حالی که “انرژی ثانویه” آن دسته از انرژیهایی هستند که از ناقلان انرژی اولیه بدست می‌آیند. مانند جریان الکتریکی، بنزین و مواد سوختنی گرمازا. متأسفانه هنوز علم انسان آنقدر پیشرفت نکرده است که از قسمت اعظم انرژی استفاده کند، زیرا تنها قسمت بسیار کوچکی از آن بصورت مفید به مصرف می‌رسد که از این مقدار کم، بیشترین سهم به مصرف در لوازم خانگی اختصاص دارد و صنایع در ردیف دوم قرار دارند و وسایل نقلیه عمومی در ردیف کم مصرف‌ترین وسایل قرار دارند.
چشم انداز:
نیاز جهانی به انرژی اولیه در حال حاضر حدود 12 میلیارد تن SKE (واحد زغال سنگ) در سال است و مسلما این مقدار انرژی مورد نیاز، پیوسته بیشتر و بیشتر هم خواهد شد و این در حالی است که اگر انسانها با صرفه جویی زیاد هم انرژی را مصرف کنند، تا یکصد سال دیگر موادی مثل نفت خام و گاز پایان می‌رسند و زغال سنگ نیز حداکثر تا دو قرن دیگر پاسخگوی بخشی از نیاز شدید انسان به انرژی خواهد بود. ذخایر اورانیوم قابل استخراج زمین نیز توانایی تولید 153 میلیارد تن SKE انرژی را دارند.
این مقدار در نگاه نخست ناچیز به نظر می‌رسد، ولی با توجه به دستیابی انسان به فن‌آوریهای جدید می‌تواند چندین قرن مسأله انرژی را حل کند، اما برای آینده دور ناچیز است! به هر حال احتمال یافتن انرژیهای نو در قرنهای آینده هم غیر ممکن نیست و می‌توان آن را بدست آورد، مشروط بر اینکه آلودگی ناشی از مصرف انرژی طبق روند کنونی پیش نرود و محیط زیست انسان و سایر جانداران را به مخاطره نیندازد.
در حقیقت ما به اندازه مواد موجود انرژی داریم. سنگ، ساعت و انسان همه یک وجه اشتراک دارند که همان جرم آنهاست که وزن مخصوص است. هر چیزی که جرم دارد ماده است. البته ناقلان انرژی بدون جرم نیز وجود دارند. برای نمونه امواج نوری جزو این دسته هستند. تا آغاز قرن کنونی چنین فرض می‌شد که جرم و انرژی دو چیز متفاوت هستند و هرگز به یکدیگر تبدیل نمی‌شوند. اما در اوایل قرن حاضر “آلبرت انیشتین” ثابت کرد که ماده فقط یکی از شکلهای متعدد قابل تصور انرژی است. او با فرمول معروف خود E = mc2 که رابطه بین سرعت، جرم و انرژی را بیان می‌کند، سخن از تبدیل ماده به انرژی را به میان آورد و دنیای علم را دگرگون ساخت و واکنشگرهای (رآکتورها) اتمی را برای بشر به ارمغان آورد.
هر چند که همچون همیشه، بمب های اتمی و در پی آنها بمب های هیدروژنی نیز روانه بازار پر رونق سلاحهای جنگی مخوف شدند و در اولین قدم شهر هیروشیمای ژاپن را به تلی از خاک بدل کردند. به هر حال مطالعات و تحقیقات دانشمندان در مورد دستیابی به انواع ساده‌تر و ارزان تر انرژی در هر دو جهت مثبت و منفی کاربردهای فراوانی داشته است و در این میان شاید سهم ما بیشتر از هر چیزی درک آن حقیقت مهم و اساسی باشد که مصرف انرژی توسط فرد فرد ما می‌تواند مشخص کننده (کاهش یا افزایش) سرعت حرکت کشور در مسیر توسعه باشد.
