Omul și Energia

Introducere

Omenirea a avut multe probleme de rezolvat pe parcursul istoriei sale de secole. Dar problema energiei a fost, este şi va fi problema centrală, de rezolvarea căreia depinde funcţionarea şi dezvoltarea de mai departe a omenirii.

Una din cele mai mari provocări ai secolului XXI constă în asigurarea accesului fiecărui cetăţean al planetei Pământ la energie curată (nonpoluantă), durabilă şi la un cost rezonabil. Noţiunile “durabil”, “dezvoltare durabilă”, “economie durabilă”, etc. astăzi se utilizează frecvent, chiar poate prea frecvent, începând cu parlamente la elaborarea legilor şi strategiilor de dezvoltare a ţării respective, guverne – în programele de guvernare, partide politice în programele lor electorale şi terminând cu autorităţile publice locale şi actorii economici, care trebuie să realizeze în viaţa de toate zilele acest concept de dezvoltare. Dar puţini cunosc, că noţiunile de “durabilitate - sustainability” şi “dezvoltare durabilă – sustainable development” sunt termeni relativ noi, care au fost lansaţi de Comisia Brundtland a ONU (Gro Varlem Brundtland în acea perioadă era Prim-ministru al Norvegiei şi concomitent Preşedinte al Comisiei ONU) în raportul “Viitorul Nostru Comun” în anul 1987.

Faptul că producerea (conversia) energiei din surse fosile provoacă poluarea mediului, creşterea pericolului pentru sănătate, schimbarea climei, etc., conceptul de dezvoltare durabilă a fost acceptat şi concretizat, în primul rând, în contextul dezvoltării sectorului energetic Astfel, la Conferinţa Cadru a Naţiunilor Unite privind Schimbarea Climei, care a avut loc în anul 1992 la Rio de Janeiro s-a formulat o definiţie mai amplă a conceptului dezvoltare durabilă.

Prin dezvoltare durabila trebuie înţeles un proces al dezvoltării economice care va avea ca rezultat o îmbunătăţire a nivelului de viata al omenirii, fară a se deteriora ecosistemul planetei noastre. Aceasta înseamnă o folosire ordonata a resurselor naturale pentru ca fiecare membru al omenirii sa aibă porţia sa de mediu curat, precum şi obligaţia sa de-a se strădui sa îl îmbunătăţească pentru a asigura copiilor săi o şansă mai bună decât a avut-o el însuşi.

Pe parcurs de milenii,omenirea a folosit pentru satisfacerea necesităţilor sale doar energie regenerabilă – radiaţia solară, lemne de foc, vântul şi apa curgătoare, ultimele fiind derivate ale aceiaşi energii solare. Începând cu secolul XIX se creează noi sisteme energetice bazate pe avantajele incontestabile ale surselor fosile: concentrare ridicată, posibilitate de stocare, pot fi transportate la distanţe mari şi convertite în alte tipuri de energie – termică, mecanică, electrică.

Pe parcursul a circa 200 ani omenirea a creat un complex energetic grandios şi greu de imaginat, care asigură serviciile fundamentale: iluminatul, încălzirea, refrigerarea, transportul, procesele tehnologice, etc. Fără energie nu pot fi menţinute standardele moderne de bunăstare, educaţie şi sănătate. Totodată, s-a recunoscut că energia modernă este vinovată de apariţia a numeroase probleme de mediu. Va trebui să găsim un compromis între cererea crescândă de servicii energetice şi necesitatea acută de-a proteja mediul ambient. Soluţia problemei constă în revenirea omenirii la surse regenerabile, altfel spus la energia solară. În aşa mod se va repara lanţul firesc, rupt acum 200 de ani. Secolul XIX a fost al aburilor, secolul XX –al electricităţii, iar secolul XXI va fi al soarelui sau nu va fi deloc.

1.Noţiuni de bază:

Noţiunea Energie este strâns legatăn cu o altă noţiune fizică – lucrul. Cuvântul “energie” provine de la ergon ceia ce din limba greacă înseamnă lucru. Definiţia energiei este următoarea: -Capacitatea (proprietatea) unui sistem fizic de a efectua lucru mecanic în trecerea dintr-o stare în altă stare.

Există mai multe forme de explicăre.Deci putem spune că :

-Energiea este schimbarea şi procesele ce au loc în Univers,începînd cu deplasarea şi spaţiu şi terminînd cu gîndirea.

Sau:

-Cuvîntul energie desemnează o folosire uzuală şi una ştiinţifică.

În sensul uzual de folosire, cuvîntul energie este un substantiv feminin, avînd singular şi plural.

În sensul folosic în fizică, sau, mai general, în ştiinţă, tehnică şi tehnologie, cuvîntul energie, este un substantiv feminin defectiv de plural - energie, la singular, fără articolul nehotărît , respectiv, pentru plural, se foloseşte expresia :“forme de transfer energetic” şi nu “forme de energie”, cum este deoseri folosit în mod evident incorect.

O altă noţiune fizică, strâns legată de energie şi adesea confundată cu ultima, este puterea definită astfel:

-Lucrul mecanic efectuat într-o unitate de timp sau energia primită (cedată) într-o unitate de timp şi se determină cu raportul dintre energie şi timp. , puterea este viteza cu care se efectuează lucrul.

Astfel energia este lucrul mecanic efectuat împotriva forţei de rezistenţă şi atât energia cât şi lucrul au în sistemul SI una şi aceiaşi unitate de măsură – joule (J) egal cu produsul dintre newton (N) şi metru (m).

Sursa:

-Disciplina „Surse regenerabile de energie”.Program de studiu la masterat „Energia şi mediu”,UTM

2. Tipurile de Energie

2.1 Principalele tipuri de energie:

Există două tipuri principale de energie :

- Cinetică, care caracterizează starea de mişcare a corpului.

- Potenţială determinată de forţele de acţiune asupra corpului din partea altor corpuri, atât la nivel macro cât şi la nivel micro.

2.2 Energia proprie a corpului

Energia proprie a corpului, determinată de masa corpului prin faimoasa formulă a lui A.Einstein.

E = m•c2

unde

c –este viteza luminii în vid,egală aproximativ cu 300 000 km/s.

Energia poate să se manifeste în diferite forme, dar în esenţă toate formele de energie, la nivel micro şi macro, se reduc la primele două tipuri – cinetică sau potenţială. În cele mai dese cazuri aceste două tipuri de energie se clasifică ca una, numită energie mecanică.

Cele mai răspândite şi uzuale forme de energie sunt: chimică, termică, electrică, electromagnetică şi nucleară.

2.3 Energia chimică

Energia chimică este înmagazinată în legăturile atomice care formează moleculele.

Când diferite elemente chimice reacţionează între ele,aceste legături se rup sau se modifică,adese

generând energie în formă de căldură. La nivel micro, energia surselor fosile de energie (cărbune, petrol, gaze naturale, lemne, etc.) poate fi considerată ca energie potenţială a legăturilor atomice, care la arderea combustibilului se rup, se modifică şi se degajă energie.

Ca exemplu atunci când lemnul arde, are loc reacţia dintre carbonul conţinut în masa lemnoasă şi oxigenul din aer, se formează un nou produs chimic (se modifică legăturile atomice) – bioxidul de carbon CO2 şi concomitent se degajă energie în formă de căldură şi lumină (radiaţie). Un alt exemplu poate servi celula unui acumulator electric sau celula de combustie, în care diferite elemente chimice reacţionează între ele producând energie electrică şi alte produse chimice.

2.4 Energia termică

Energia termică nu este altceva decât suma energiei cinetice şi potenţiale ale tuturor atomilor şi moleculelor în mişcare şi care formează un corp solid, lichid sau gazos. Energia termică este energie cinetică deoarece atomii şi moleculele se mişcă şi potenţială deoarece în rezultatul mişcării atomilor (mişcare oscilatorie) se modifică legăturile şi ca rezultat se modifică energia potenţială. Cu cât viteza de mişcare a atomilor şi moleculelor este mai mare cu atât temperatura corpului va fi mai mare şi invers. Energia termică (sau căldura) este energia conţinută de un sistem fizic şi care poate fi transmisă altui sistem fizic pe baza diferenţei dintre temperatura sistemului care cedează energie şi temperatura sistemului care primeşte energie. Exemple: energia aburului, energia apei calde sau fierbinţi, energia gazelor calde, etc.