Ενέργεια
Η ενέργεια είναι το φυσικό μέγεθος που συνοδεύει κάθε μεταβολή στο φυσικό μας κόσμο, από την πιο μικρή έως την πιο πολύπλοκη. Γίνεται κυρίως αντιληπτή από το αποτελέσματά της, που ονομάζονται έργο και ευθύνεται για τις διάφορες μεταβολές που παρατηρούνται στον υλικό κόσμο.
Για κάθε αλλαγή που παρατηρείται στο φυσικό κόσμο απαραίτητη είναι η ενέργεια. Για ότι κάνουμε, είτε κινούμαστε είτε αναπνέουμε είτε απλά κοιμόμαστε η ενέργεια μας είναι υπεύθυνη. Όλες οι συσκευές που χρησιμοποιούμε στην καθημερινή μας ζωή λειτουργούν με ενέργεια. Η ενέργεια στο σύμπαν διατηρείται σταθερή: δεν καταστρέφεται και δε μπορεί να δημιουργηθεί από το τίποτε. Μόνο αλλάζει μορφές και μετακινείται συνέχεια.
Για κάθε αλλαγή που παρατηρείται στο φυσικό κόσμο απαραίτητη είναι η ενέργεια. Για ότι κάνουμε, είτε κινούμαστε είτε αναπνέουμε είτε απλά κοιμόμαστε η ενέργεια μας είναι υπεύθυνη. Όλες οι συσκευές που χρησιμοποιούμε στην καθημερινή μας ζωή λειτουργούν με ενέργεια. Η ενέργεια στο σύμπαν διατηρείται σταθερή: δεν καταστρέφεται και δε μπορεί να δημιουργηθεί από το τίποτε. Μόνο αλλάζει μορφές και μετακινείται συνέχεια.
Η παρακάτω παρουσίαση περιέχει τις κυριότερες έννοιες του κεφαλαίου της ενέργειας.
Η ενέργεια εμφανίζεται με διάφορες μορφές. Η ονομασία τους προέρχεται είτε από την προέλευσή τους είτε από τον τρόπο χρήσης τους.
Οι βασικές μοργές ενέργειας είναι η κινητική και η δυναμική ενέργεια.
|
Άλλες μορφές ενέργειας είναι οι:
|
Η ενέργεια βρίσκεται αποθηκευμένη στη φύση ή την αποθηκεύουμε εμείς σε διάφορες μορφές. Τις αποθήκες αυτές τις ονομάζουμε πηγές ή αποθήκες ενέργειας.
Χρησιμοποιούμε πολλές διαφορετικές πηγές ενέργειας στη καθημερινή μας ζωή για να εκτελέσουμε τις εργασίες μας.
Χρησιμοποιούμε πολλές διαφορετικές πηγές ενέργειας στη καθημερινή μας ζωή για να εκτελέσουμε τις εργασίες μας.
Ο Ήλιος
Η κυριότερη πηγή ενέργειας για τον πλανήτη μας είναι ο Ήλιος. Ο Ήλιος ακτινοβολεί ενέργεια και ένα πολύ μικρό μέρος αυτής της ενέργειας φτάνει στη Γη. Με αυτόν τον τρόπο η Γη θερμαίνεται, φωτίζεται και πραγματοποιείται η διαδικασία της φωτοσύνθεσης στα φυτά. Έτσι η ενέργεια του Ήλιου αποθηκεύεται στα τρόφιμα, στα καύσιμα και γενικά στην ύλη με τη μορφή της χημικής ενέργειας. Τα τρόφιμα Τα τρόφιμα έχουν αποθηκευμένη χημική ενέργεια. Η ενέργεια αυτή χρησιμοποιείται από τους ζωντανούς οργανισμούς για να καλύψουν τις ενεργειακές τους ανάγκες.
Το πετρέλαιο
Το πετρέλαιο σχηματίστηκε πριν εκατομμύρια χρόνια όταν ζωικοί και φυτικοί οργανισμοί καταπλακώθηκαν από χώματα. Κάτω από συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και πίεσης μετατράπηκαν σε πετρέλαιο. Περιέχει χημική ενέργεια που απελευθερώνεται με την καύση. Αιολική ενέργεια Η αιολική ενέργεια είναι από τις πρώτες πηγές ενέργειας που χρησιμοποίησε ο άνθρωπος. Σήμερα χρησιμοποιείται στις ανεμογεννήτριες και μετατρέπεται σε ηλεκτρική ενέργεια. Η γεωθερμία Η γεωθερμία είναι η ενέργεια που υπάρχει στο εσωτερικό της Γης. Μέσα από τη γη βγαίνουν οι γεωθερμικές πηγές και από εκεί αναβλύζουν υγρά με μεγάλες θερμοκρασίες. Τις εκμεταλλευόμαστε για θέρμανση, αλλά και για ηλεκτρική ενέργεια. Η πυρηνική ενέργεια Η πυρηνική ενέργεια απελευθερώνεται κατά τη σχάση των πυρήνων. |
Οι γαιάνθρακες
Οι γαιάνθρακες σχηματίστηκαν πριν από εκατομμύρια χρόνια όταν φυρά καταπλακώθηκαν από τόνους χώματος. Έχουν αποθηκευμένη χημική ενέργεια η οποία απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια της καύσης τους. Οι γαιάνθρακες χωρίζονται σε τέσσερα είδη ανάλογα με την περιεκτικότητά τους σε άνθρακα: τύρφη, λιγνίτης, λιθάνθρακας και ανθρακίτης. Η Ελλάδα είναι πλούσια σε λιγνίτη. Το φυσικό αέριο
Το φυσικό αέριο σχηματίστηκε μαζί με το πετρέλαιο και με τον ίδιο τρόπο. Όπου υπάρχει πετρέλαιο υπάρχει και φυσικό αέριο. Περιέχει και αυτό χημική ενέργεια που απελευθερώνεται με την καύση, αλλά είναι πιο φιλικό προς το περιβάλλον. Η βιομάζα Η βιομάζα παράγεται από τα υπολείμματα που προκύπτουν από φυτικά υλικά. Χρησιμοποιείται κυρίως για θέρμανση |
Το πετρέλαιο σχηματίστηκε πριν από πολλά χρόνια όταν αμέτρητοι μικροοργανισμοί που ζούσαν στη θάλασσα, πεθαίνοντας έπεφταν στον πυθμένα και καταπλακώθηκαν από άμμο. Λόγω της μεγάλης πίεσης και θερμοκρασίας (μέχρι και 200 C) μετατράπηκαν σε πετρέλαιο. Το πετρέλαιο αποτελείται από χημικές ενώσεις τα μόρια των οποίων αποτελούνται από υδρογόνο και άνθρακα, γι’ αυτό ονομάζονται υδρογονάνθρακες.
Το πετρέλαιο σχηματίζεται σε πετρώματα που είναι πορώδη και το αφήνουν να περνάει από μέσα του, ενώ το στεγανό πέτρωμα από κάτω δεν το αφήνει να διασκορπιστεί. Το πετρέλαιο που εξορύσσεται από το υπέδαφος λέγεται αργό πετρέλαιο. Μερικές φορές έχει μεγάλη πίεση και αναβλύζει μόνο του από τη γη. Όταν η άντληση γίνεται στη θάλασσα, κατασκευάζονται πλωτές εξέδρες εξόρυξης. |
Τα μεγαλύτερα αποθέματα πετρελαίου βρίσκονται στη Μέση Ανατολή και στις ΗΠΑ. Στην Ελλάδα κοιτάσματα πετρελαίου βρίσκονται την περιοχή του Πρίνου στη Θάσο.
Το αργό πετρέλαιο μεταφέρεται με δεξαμενόπλοια ή με πετρελαιαγωγούς. Η χώρα μας διαθέτει μεγάλο στόλο δεξαμενοπλοίων. Στη συνέχεια πηγαίνει σε ειδικές εγκαταστάσεις που λέγονται διυλιστήρια. Εκεί γίνεται ο χωρισμός στα συστατικά του, τα οποία πηγαίνουν στα σημεία πώλησης και από εκεί στους καταναλωτές.
Η επεξεργασία του αργού πετρελαίου γίνεται σε ειδικές εγκαταστάσεις που λέγονται διυλιστήρια. Αρχικά απομακρύνονται οι ενώσεις του θείου και μετά γίνεται η κλασματική απόσταξη σε στήλες που λέγονται αποστακτικές. Από εκεί παίρνουμε τα κλάσματα του πετρελαίου.
Πατήστε στην εικόνα για να μεταφερθείτε σε μια οπτικοποίηση της κλασματικής απόσταξης
Το πετρέλαιο είναι μια πολύτιμη πηγή ενέργειας. Καλύπτει το 50% των ενεργειακών αναγκών του πλανήτη μας. Τα αποθέματα πετρελαίου δυστυχώς δεν είναι ανεξάντλητα. Σε περίπου 80 χρόνια λένε οι επιστήμονες πως θα έχει εξαντληθεί.
Το πετρέλαιο χρησιμοποιείται σε:
Το πετρέλαιο χρησιμοποιείται σε:
Σε θερμοηλεκτρικά εργοστάσια Για θέρμανση χώρων Για κίνηση οχημάτων
για παραγωγή ηλεκτρικής
ενέργειας
για παραγωγή ηλεκτρικής
ενέργειας
Μετά την πρωτογενή κλασματική απόσταξη, γίνεται μια δευτερογενής επεξεργασία ορισμένων κλασμάτων του πετρελαίου και παίρνουμε όχι καύσιμα, αλλά πρώτες ύλες για κατασκευή προϊόντων, που ονομάζονται πετροχημικά, όπως πλαστικά, απορρυπαντικά, χρώματα,…
Τα προϊόντα αυτά είναι ιδιαίτερα χρήσιμα διότι έχουν μοναδικές ιδιότητες. Για παράδειγμα τα πλαστικά είναι πολύ ανθεκτικά, τα απορρυπαντικά μπορούν να βγάζουν τους λεκέδες χωρίς να καταστρέφουν τα ρούχα, κλπ. Ανακύκλωση πλαστικών
|
Τα πλαστικά θέλουν ιδιαίτερη προσοχή κατά την απόρριψή τους. Η σημαντική ιδιότητα που έχουν να είναι ανθεκτικά δημιουργεί πρόβλημα στο περιβάλλον, αφού τα πλαστικά δεν αποσυντίθενται γρήγορα. Μερικά από αυτά μπορεί να υπάρχουν για χιλιάδες χρόνια. Θα πρέπει να ανακυκλώνουμε όσα ανακυκλώνονται και να χρησιμοποιούμε με φειδώ τα υπόλοιπα. |
Οι γαιάνθρακες που σχηματίστηκαν
στο υπέδαφος χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες: του άμορφους και τους κρυσταλλικούς.
Οι άμορφοι άνθρακες έχουν μόρια που είναι διαταγμένα με άτακτο τρόπο. Ανάλογα με την περιεκτικότητά τους σε άνθρακα διακρίνονται στην τύρφη με περιεκτικότητα λιγότερη από 50%, στο λιγνίτη με 50-70%, στο λιθάνθρακα με 70-90% και τέλος στον ανθρακίτη με περιεκτικότητα που ξεπερνάει το 90%.
Οι κρυσταλλικοί άνθρακες έχουν μόρια που σχηματίζουν κανονικά τετράεδρα ή εξάγωνα. Οι κρυσταλλικοί άνθρακες είναι ο γραφίτης που όλοι γνωρίζουμε και υπάρχει στις μύτες των μολυβιών και το διαμάντι που είναι πολύτιμο και το σκληρότερο υλικό που υπάρχει στη φύση.
Οι άμορφοι άνθρακες έχουν μόρια που είναι διαταγμένα με άτακτο τρόπο. Ανάλογα με την περιεκτικότητά τους σε άνθρακα διακρίνονται στην τύρφη με περιεκτικότητα λιγότερη από 50%, στο λιγνίτη με 50-70%, στο λιθάνθρακα με 70-90% και τέλος στον ανθρακίτη με περιεκτικότητα που ξεπερνάει το 90%.
Οι κρυσταλλικοί άνθρακες έχουν μόρια που σχηματίζουν κανονικά τετράεδρα ή εξάγωνα. Οι κρυσταλλικοί άνθρακες είναι ο γραφίτης που όλοι γνωρίζουμε και υπάρχει στις μύτες των μολυβιών και το διαμάντι που είναι πολύτιμο και το σκληρότερο υλικό που υπάρχει στη φύση.
Πατήστε στην εικόνα για να δείτε τον κύκλο του άνθρακα
Πατήστε στην εικόνα για να δείτε τρισδιάστατα τις δομές του γραφίτη και του διαμαντιού
Τον περασμένο αιώνα, οι περισσότερες μηχανές λειτουργούσαν με ορυκτούς άνθρακες. Σταδιακά η χρήση αντικαταστάθηκε από το πετρέλαιο και από το φυσικό αέριο. Σήμερα πλέον οι ορυκτοί άνθρακες χρησιμοποιούντα για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας σε θερμοηλεκτρικά εργοστάσια, όπως της ΔΕΗ στην Ελλάδα.
Στην Ελλάδα θερμοηλεκτρικά εργοστάσια που λειτουργούν με λιγνίτη υπάρχουν κυρίως στην Πτολεμαΐδα, στο Αμύνταιο και στη Μεγαλόπολη. Τα εργοστάσια αυτά χτίστηκαν κοντά στα λιγνιτωρυχεία για λόγους οικονομίας (κόστος μεταφοράς του λιγνίτη), αλλά και για να βρίσκονται μακριά από τα μεγάλα αστικά κέντρα λόγω της ρύπανσης που προκαλούν. Πατήστε στην εικόνα για να δείτε τη διαδικασία παρασκευής του ξυλοκάρβουνου.
|
Το ξυλοκάρβουνο μοιάζει αρκετά με το λιγνίτη, αλλά κατασκευάζεται τεχνητά με τη θέρμανση ξύλων σε ειδικά καμίνια. Έχει μικρότερη θερμαντική αξία και γι’ αυτό χρησιμοποιείται κυρίως για οικιακή χρήση σε σόμπες και ψησταριές. Για την παρασκευή του κατασκευάζονται μικροί λόφοι από ξύλα σκεπασμένοι με χώμα, ώστε τα ξύλα να απανθρακωθούν αφού δεν υπάρχει αρκετό οξυγόνο για να καούν. |
Το φυσικό αέριο δημιουργήθηκε πριν από 10-15 εκατομμύρια χρόνια, όταν μικροοργανισμοί καταπλακώθηκαν από στρώματα χώματος και άμμου και κάτω από συνθήκες υψηλής πίεσης και θερμοκρασίας μετασχηματίστηκαν σε φυσικό αέριο και πετρέλαιο. Συνήθως όπου υπάρχουν κοιτάσματα φυσικού αερίου υπάρχει και πετρέλαιο. Το παίρνουμε από το υπέδαφος με γεωτρήσεις όπως ακριβώς και το πετρέλαιο ή με πλωτές εξέδρες όταν βρίσκεται υποθαλάσσια. Μεταφέρεται όπως και το πετρέλαιο, είτε με αγωγούς είτε με δεξαμενόπλοια. Όταν μεταφέρεται με πλοία μετατρέπεται πρώτα σε υγρό για να μειωθεί ο όγκος του και μειώνεται το κόστος μεταφοράς του.
Η χώρα μας προμηθεύεται φυσικό αέριο από την Αλγερία, ενώ κατασκευάζεται αγωγός για μεταφορά αερίου από τη Ρωσία. Χρησιμοποιείται στη βιομηχανία, κυρίως από τη ΔΕΗ σε θερμοηλεκτρικά εργοστάσια, για την κίνηση οχημάτων, αλλά και για οικιακές ανάγκες. Στα μεγάλα αστικά κέντρα έχει δημιουργηθεί δίκτυο παροχής φυσικού αερίου. Είναι πιο οικονομικό από άλλα καύσιμα και φιλικότερο προς το περιβάλλον. |
Το φυσικό αέριο αποτελείται από υδρογονάνθρακες, όπως και το πετρέλαιο, αλλά έχει λιγότερα άτομα στο μόριο του. Αποτελείται κυρίως από μεθάνιο, αλλά περιέχει επίσης βουτάνιο, προπάνιο και αιθάνιο. Είναι ελαφρύτερο από τον αέρα και σε περίπτωση διαρροής, διαφεύγει χωρίς κίνδυνο. |
Το φυσικό αέριο καλύπτει περίπου το 25% των ενεργειακών αναγκών του πλανήτη. Όπως και το πετρέλαιο, έτσι και το φυσικό αέριο δεν είναι ανεξάντλητο. Οι επιστήμονες λένε πως σε περίπου 100 χρόνια θα έχουν εξαντληθεί τα παγκόσμια αποθέματα φυσικού αερίου. Η χώρα με τα μεγαλύτερα αποθέματα φυσικού αερίου είναι η Ρωσία. |
Τα ορυκτά καύσιμα όπως το πετρέλαιο, οι ορυκτοί άνθρακες και το φυσικό αέριο είναι μη ανανεώσιμοι πόροι και κάποτε θα εξαντληθούν.
Οι ορυκτοί άνθρακες έχουν το πλεονέκτημα των μεγάλων αποθεμάτων και το φυσικό αέριο το πλεονέκτημα να είναι φιλικό προς το περιβάλλον. Παρόλα αυτά το πετρέλαιο εξακολουθεί να είναι η πρώτη πηγή ενέργειας για τη χώρα μας.
Οι ορυκτοί άνθρακες έχουν το πλεονέκτημα των μεγάλων αποθεμάτων και το φυσικό αέριο το πλεονέκτημα να είναι φιλικό προς το περιβάλλον. Παρόλα αυτά το πετρέλαιο εξακολουθεί να είναι η πρώτη πηγή ενέργειας για τη χώρα μας.
Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας λέγονται αυτές που δεν εξαντλούνται, αλλά ανανεώνονται μόνες τους. Μη ανανεώσιμες είναι αυτές που κάποια στιγμή στο μέλλον θα εξαντληθούν.
Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι η ηλιακή ενέργεια, η αιολική (άνεμος), η γεωθερμία, το νερό (υδροηλεκτρικά εργοστάσια), η βιομάζα και η ενέργεια των ωκεανών και των κυμάτων.
Μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο, οι ορυκτοί άνθρακες και η πυρηνική ενέργεια.
Ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι η ηλιακή ενέργεια, η αιολική (άνεμος), η γεωθερμία, το νερό (υδροηλεκτρικά εργοστάσια), η βιομάζα και η ενέργεια των ωκεανών και των κυμάτων.
Μη ανανεώσιμες πηγές ενέργειας είναι το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο, οι ορυκτοί άνθρακες και η πυρηνική ενέργεια.
Σύμφωνα με την Ρυθμιστική Αρχή Ενέργειας για το 2011, στη χώρα μας περίπου το 19,6% της ενέργειας προέρχεται από υδροηλεκτρικά εργοστάσια, ενώ τελευταία αυξάνεται και η χρήση της ηλιακής ενέργειας μέσω των φωτοβολταϊκών συστημάτων και των ηλιακών θερμοσίφωνων. Η αιολική ενέργεια αναπτύσσεται κυρίως στα νησιά μας, όπου σπάνια σταματούν οι άνεμοι. Η χρήση της βιομάζας είναι πολύ περιορισμένη, ενώ δεν έχουμε εκμεταλλευτεί τις γεωθερμικές μας πηγές για γεωθερμική ενέργεια. Το μεγαλύτερο ποσοστό της ηλεκτρικής ενέργειας (66,5%) προέρχεται από θερμοηλεκτρικά εργοστάσια που λειτουργούν με λιγνίτη, φυσικό αέριο και πετρέλαιο.
|
|
Στην καθημερινή μας ζωή χρειαζόμαστε ενέργεια για όλες μας τις ενέργειες, είτε πρόκειται για θέρμανση είτε για μαγείρεμα στα σπίτια μας είτε για βιομηχανική παραγωγή. Η μετατροπή της ενέργειας σε ηλεκτρική εκτός από το κόστος προκαλεί και ρύπανση του περιβάλλοντος, αφού κατά κύριο λόγο χρησιμοποιείται η χημική ενέργεια των ορυκτών καυσίμων. Πρέπει ο καθένας μας να φροντίζει να κάνει εξοικονόμηση της ενέργειας.
Τρόποι εξοικονόμησης ενέργειας:
Τρόποι εξοικονόμησης ενέργειας:
Εμπεδωτικές ασκήσεις
Πατήστε στους παρακάτω συνδέσμους για να εξασκηθείτε στις έννοιες της ενέργειας
http://ebooks.edu.gr/modules/ebook/show.php/DSGL101/560/3669,15928/extras/Evaluation/kef1_convert.swf
http://ebooks.edu.gr/modules/ebook/show.php/DSGL101/560/3669,15928/extras/Evaluation/kef1_selfassesment.swf
Πατήστε στους παρακάτω συνδέσμους για να εξασκηθείτε στις έννοιες της ενέργειας
http://ebooks.edu.gr/modules/ebook/show.php/DSGL101/560/3669,15928/extras/Evaluation/kef1_convert.swf
http://ebooks.edu.gr/modules/ebook/show.php/DSGL101/560/3669,15928/extras/Evaluation/kef1_selfassesment.swf