Co to vlastně je energie?
Na otázku, co je vlastně energie, by měla odpovědět fyzika. Není to však tak jednoduché, neboť složitý a mnohotvárný pojem energie nelze vyjádřit jednoduchou definicí. Můžeme jen poznávat různé vlastnosti a projevy energie, studovat je experimentálně i teoreticky a využívat jich. Obecně lze říci, že energie souvisí s pohybem a s možností pohybu, a že je to určitá vlastnost společná nejrůznějším druhům pohybu v přírodě. Může nabývat různých podob a přecházet z jedné formy v druhou. Energie je tedy jakýmsi společným jmenovatelem různých druhů pohybu a jako fyzikální veličina může sloužit i jako míra množství pohybu. Je to zřejmě nejdůležitější fyzikální veličina a představuje jakýsi svorník nebo páteř celé fyziky.
Elektrování těles
Některé vlastnosti elektrovaných těles znali již staří Řekové. V 6. stol. před n. l. filosof THALES MILETSKÝ popsal chování jantaru třeného lnem (přitahování a odpuzování lehkých tělísek). Řecky se jantar nazýval elektron. Odtud vznikl také název elektřina. Novodobé zkoumání elektřiny začíná až na počátku 17. stol. K praktickému užití poznatků o elektřině došlo však až v 19. století.
Zdroje energie na Zemi
Ne všechny zdroje energie na Zemi jsou rovnocenné. Některé z nich jsou jen principálně zajímavé, s jinými je zase spjata samotná existence civilizace. Slunce, voda a vzduch jsou zdroje, jež dávají energii zadarmo. Zadarmo v tom smyslu, že s využitím jejich energie nesouvisí žádný úbytek hodnot na Zemi. Práce větrných motorů nesnižuje množství vzduchu na Zemi, práce hydroelektráren nezmenšuje hloubku řek a při práci slunečních strojů se nespotřebovávají zásoby pohonných látek na Zemi.
Právě v tomto smyslu mají dosud vzpomenuté zdroje energie velké přednosti ve srovnání s palivem. Palivo se musí spalovat. Využití energie uhlí, nafty a dřeva je nenávratným ničením bohatství Země. A jaké jsou zásoby paliva na Zemi? Zásoby obyčejných paliv jsou velmi malé. Tisíc roků je sice mnoho ve srovnání s délkou lidského života, avšak lidský život je jen mizivý okamžik ve srovnání se životem Země i s trváním civilizace.
Začátkem čtyřicátých let minulého století se však prakticky prokázala možnost využít zcela nového druhu paliva, jež se dá nazvat jako jaderné palivo.
Jak přeměnit energii v práci
Člověk potřebuje stroje, a proto musí umět vytvořit pohyb – pohybovat písty, otáčet koly, táhnout vagóny vlaku a podobně. Pohyb strojů však vyžaduje práci – a jak ji získat?
Zdálo by se, že jsme na tuto otázku již odpověděli, když jsme řekli, že práce se koná na úkor energie. Tělesu či soustavě těles je třeba odebrat energii a tím se získá práce.
Návod je sice správný, nebylo by však ještě nic řečeno o tom, jak uskutečnit tuto přeměnu. Je vůbec vždy možno odebrat tělesu energii? Jaké podmínky je přitom třeba splnit? Hned uvidíme, že takřka veškerá energie v našem okolí je zcela neužitečná,- nelze ji totiž přeměnit v práci. Takovou energii tedy nelze počítat k našim energetickým zásobám.
Již dříve jsme mluvili o snahách sestrojit ustavičně jdoucí stroj, perpetum mobile, který by konal práci z ničeho. Je však nanejvýš bláhové operovat pravidly vyplývajícími ze zákona zachování energie a zároveň se pokoušet týž zákon vyvrátit zkonstruováním věčného motoru, jenž nazýváme perpetum mobile prvního druhu. A stejnou chybu dělají o něco rozumnější vynálezci, když se snaží zhotovit stroje, které by dávaly mechanický pohyb pouze na úkor ochlazování prostředí. Tento žel neuskutečnitelný stroj se nazývá perpetum mobile druhého druhu.
Nejjednodušší motory
Člověk dvacátého století si zvykl používat různých strojů, které za něj konají těžkou práci, zmenšují jeho námahu a zdesateronásobují jeho síly.
V některých zemích se dodnes používá v zemědělství větrných mlýnů. Tento nejprostší motor, v němž se využívá energie větru, slouží člověku už řadu staletí.
Prvý motor, kterého patrně člověk použil pro své potřeby, byla vodní (hydraulická) turbína ve své nejprimitivnější podobě – vodní kolo.
Přenos elektrické energie
Problémy s přenášením výkonu na dálku vyvstaly výrazně v 19. století se zaváděním vodních motorů a parních strojů.
S nápadem přenášet výkon na dálku elektrickým vedením přišel údajně náš rodák J. Poper-Linkeus. Jeho vize se uskutečnila o 11 let později, když Belgičan Gramme před zahájením Světové výstavy ve Vídni při připojení jednoho dynama s jiným, hnaným parním strojem, s úžasem viděl, že se domněle vadný stroj proměnil v elektromotor.
Elektrický věk začal před stotřicetin roky stejnosměrným proudem vyráběným primitivními dynamy nebo získávaným z baterie akumulátorů. V domácnostech se rozváděl párem vodičů, ale napětí nesmělo z bezpečnostních důvodů překročit 120 V. Známý německy průkopník elektrotechniky Oscar von Miller se roku 1882 rozhodl zásobovat mezinárodní elektrotechnickou výstavu v Mnichově elektřinou, vyráběnou dynamem hnaným parním strojem z 57 km vzdáleného uhelného dolu v Miesbachu.
4.září 1882 spustil neúnavný vynálezce a propagátor stejnosměrného proudu T. A. Edison v Pearl Street v New Yorku první veřejnou městskou elektrárnu. Stejnosměrný proud dodávaný čtyřmi dynamy poháněnými parními stroji o celkovém výkonu 400kW rozváděl do přilehlé čtvrti pod zemí uloženými kabely. Použil měděných vodičů ovinutých slámou, které ukládal do asfaltem zalitých trubek.
Krátce poté největší Edisonův odpůrce, Georgie Westinghouse, koupil patenty jihoslovanského vynálezce Nikoly Tesly na využití vícefázových střídavých proudů. Střídavý proud bylo možné transformovat na vysoká napětí(první transformátory vyšly z dílny J. Goularda a P. Gibse roku 1884), a to slibovalo možnost přenosu elektrické energie na velké vzdálenosti s minimálními ztrátami odporem.
V Evropě rozhodující důkaz o přednostech střídavého proudu podal roku 1891 vynálezce M. O. Dolivo-Dobrovolskij. Na objednávku von Millera dokázal po transformaci zásobovat Jubilejní Elektrotechnickou výstavu ve Frankfurtu ze 175 km vzdálené vodní elektrárny Laufen.
K souboji zastánců „střídavých“ a „stejnosměrných“ došlo i v českých zemích, když se Praha roku 1898 rozhodla postavit velkou tepelnou elektrárnu. František Křižík, který dosáhl významných úspěchů v konstrukci obloukových lamp a vyráběl stejnosměrné tramvaje a lokomotivy, požadoval výrobu a rozvod stejnosměrného proudu. V čele přívrženců střídavých proudů stál dr. Emil Kolen. Nakonec se roku 1900 v holešovické elektrárně rozběhlo pět alternátorů po 800 kW a jejich střídavý proud se pro potřebu tramvají usměrňoval.
Millerovo proroctví se naplnilo po sto letech. Vyspělé kontinenty světa jsou pokryty elektrickými rozvodnými sítěmi, propojenými přenosovými magistrálami, které přenášejí obrovské výkony při velmi vysokém napětí 400 až 750 kilovolt, zanedlouho dokonce až 1 150 kV v třífázovém systému prostřednictvím stejnosměrných „energetických mostů“.
materiály:Velká kniha o energii-Augusta, Dufková, Hrůza, Malínský, Marek, Opplová, Štoll,
Tůma
Fyzika-přehled učiva ZŠ- Jaroslav Vachek
Fyzika pro každého- L. Landau
29. červenec 2008
7 784×
1026 slov
