Работа, мощность, энергия — Физика — Теория, тесты, формулы и задачи
Оглавление:
Основные теоретические сведения
Механическая работа
К оглавлению…
Энергетические характеристики движения вводятся на основе понятия механической работы или работы силы. Работой, совершаемой постоянной силой F, называется физическая величина, равная произведению модулей силы и перемещения, умноженному на косинус угла между векторами силы F и перемещения S:
Работа является скалярной величиной. Она может быть как положительна (0° ≤ α < 90°), так и отрицательна (90° < α ≤ 180°). При α = 90° работа, совершаемая силой, равна нулю. В системе СИ работа измеряется в джоулях (Дж). Джоуль равен работе, совершаемой силой в 1 ньютон на перемещении 1 метр в направлении действия силы.
Если же сила изменяется с течением времени, то для нахождения работы строят график зависимости силы от перемещения и находят площадь фигуры под графиком – это и есть работа:
Примером силы, модуль которой зависит от координаты (перемещения), может служить сила упругости пружины, подчиняющаяся закону Гука (
Мощность
К оглавлению…
Работа силы, совершаемая в единицу времени, называется мощностью. Мощность P (иногда обозначают буквой N) – физическая величина, равная отношению работы A к промежутку времени t, в течение которого совершена эта работа:
По этой формуле рассчитывается средняя мощность, т.е. мощность обобщенно характеризующая процесс. Итак, работу можно выражать и через мощность:
По этой формуле мы можем рассчитать мгновенную мощность (мощность в данный момент времени), если вместо скорости подставим в формулу значение мгновенной скорости. Как узнать, какую мощность считать? Если в задаче спрашивают мощность в момент времени или в какой-то точке пространства, то считается мгновенная.
Если спрашивают про мощность за какой-то промежуток времени или участок пути, то ищите среднюю мощность.
КПД – коэффициент полезного действия, равен отношению полезной работы к затраченной, либо же полезной мощности к затраченной:
Какая работа полезная, а какая затраченная определяется из условия конкретной задачи путем логического рассуждения. К примеру, если подъемный кран совершает работу по подъему груза на некоторую высоту, то полезной будет работа по поднятию груза (так как именно ради нее создан кран), а затраченной – работа, совершенная электродвигателем крана.
Итак, полезная и затраченная мощность не имеют строгого определения, и находятся логическим рассуждением. В каждой задаче мы сами должны определить, что в этой задаче было целью совершения работы (полезная работа или мощность), а что было механизмом или способом совершения всей работы (затраченная мощность или работа).
В общем случае КПД показывает, как эффективно механизм преобразует один вид энергии в другой.
Если мощность со временем изменяется, то работу находят как площадь фигуры под графиком зависимости мощности от времени:
Кинетическая энергия
К оглавлению…
Физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости, называется кинетической энергией тела (энергией движения)
То есть если автомобиль массой 2000 кг движется со скоростью 10 м/с, то он обладает кинетической энергией равной Ек = 100 кДж и способен совершить работу в 100 кДж. Эта энергия может превратиться в тепловую (при торможении автомобиля нагревается резина колес, дорога и тормозные диски) или может быть потрачена на деформацию автомобиля и тела, с которым автомобиль столкнулся (при аварии). При вычислении кинетической энергии не имеет значения куда движется автомобиль, так как энергия, как и работа, величина скалярная.
Тело обладает энергией, если способно совершить работу. Например, движущееся тело обладает кинетической энергией, т.
Физический смысл кинетической энергии: для того чтобы покоящееся тело массой m стало двигаться со скоростью v необходимо совершить работу равную полученному значению кинетической энергии. Если тело массой m движется со скоростью v, то для его остановки необходимо совершить работу равную его первоначальной кинетической энергии. При торможении кинетическая энергия в основном (кроме случаев соударения, когда энергия идет на деформации) «забирается» силой трения.
Теорема о кинетической энергии справедлива и в общем случае, когда тело движется под действием изменяющейся силы, направление которой не совпадает с направлением перемещения. Применять данную теорему удобно в задачах на разгон и торможение тела.
Потенциальная энергия
К оглавлению…
Наряду с кинетической энергией или энергией движения в физике важную роль играет понятие потенциальной энергии или энергии взаимодействия тел.
Потенциальная энергия определяется взаимным положением тел (например, положением тела относительно поверхности Земли). Понятие потенциальной энергии можно ввести только для сил, работа которых не зависит от траектории движения тела и определяется только начальным и конечным положениями (так называемые
Потенциальная энергия тела в поле силы тяжести Земли рассчитывается по формуле:
Физический смысл потенциальной энергии тела: потенциальная энергия равна работе, которую совершает сила тяжести при опускании тела на нулевой уровень (
Если тело обладает потенциальной энергией, значит оно способно совершить работу при падении этого тела с высоты h до нулевого уровня. Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии тела, взятому с противоположным знаком:
Часто в задачах на энергию приходится находить работу по поднятию (переворачиванию, доставанию из ямы) тела. Во всех этих случаях нужно рассматривать перемещение не самого тела, а только его центра тяжести.
Потенциальная энергия Ep зависит от выбора нулевого уровня, то есть от выбора начала координат оси OY. В каждой задаче нулевой уровень выбирается из соображения удобства. Физический смысл имеет не сама потенциальная энергия, а ее изменение при перемещении тела из одного положения в другое. Это изменение не зависит от выбора нулевого уровня.
Потенциальная энергия растянутой пружины рассчитывается по формуле:
где: k – жесткость пружины. Растянутая (или сжатая) пружина способна привести в движение прикрепленное к ней тело, то есть сообщить этому телу кинетическую энергию.
Следовательно, такая пружина обладает запасом энергии. Растяжение или сжатие
Потенциальная энергия упруго деформированного тела равна работе силы упругости при переходе из данного состояния в состояние с нулевой деформацией. Если в начальном состоянии пружина уже была деформирована, а ее удлинение было равно x1, тогда при переходе в новое состояние с удлинением x2 сила упругости совершит работу, равную изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком (так как сила упругости всегда направлена против деформации тела):
Потенциальная энергия при упругой деформации – это энергия взаимодействия отдельных частей тела между собой силами упругости.
Работа силы трения зависит от пройденного пути (такой вид сил, чья работа зависит от траектории и пройденного пути называется: диссипативные силы). Понятие потенциальной энергии для силы трения вводить нельзя.
Коэффициент полезного действия
К оглавлению…
Коэффициент полезного действия (КПД) – характеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии. Он определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой (формула уже приведена выше).
КПД можно рассчитывать как через работу, так и через мощность. Полезная и затраченная работа (мощность) всегда определяются путем простых логических рассуждений.
В электрических двигателях КПД – отношение совершаемой (полезной) механической работы к электрической энергии, получаемой от источника. В тепловых двигателях – отношение полезной механической работы к затрачиваемому количеству теплоты. В электрических трансформаторах – отношение электромагнитной энергии, получаемой во вторичной обмотке, к энергии, потребляемой первичной обмоткой.
В силу своей общности понятие КПД позволяет сравнивать и оценивать с единой точки зрения такие различные системы, как атомные реакторы, электрические генераторы и двигатели, теплоэнергетические установки, полупроводниковые приборы, биологические объекты и т.
д.
Из–за неизбежных потерь энергии на трение, на нагревание окружающих тел и т.п. КПД всегда меньше единицы. Соответственно этому КПД выражается в долях затрачиваемой энергии, то есть в виде правильной дроби или в процентах, и является безразмерной величиной. КПД характеризует как эффективно работает машина или механизм. КПД тепловых электростанций достигает 35–40%, двигателей внутреннего сгорания с наддувом и предварительным охлаждением – 40–50%, динамомашин и генераторов большой мощности – 95%, трансформаторов – 98%.
Задачу, в которой нужно найти КПД или он известен, надо начать с логического рассуждения – какая работа является полезной, а какая затраченной.
Закон сохранения механической энергии
К оглавлению…
Полной механической энергией называется сумма кинетической энергии (т.е. энергии движения) и потенциальной (т.е. энергии взаимодействия тел силами тяготения и упругости):
Если механическая энергия не переходит в другие формы, например, во внутреннюю (тепловую) энергию, то сумма кинетической и потенциальной энергии остаётся неизменной.
Если же механическая энергия переходит в тепловую, то изменение механической энергии равно работе силы трения или потерям энергии, или количеству выделившегося тепла и так далее, другими словами изменение полной механической энергии равно работе внешних сил:
Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему (т.е. такую в которой не действует внешних сил, и их работа соответственно равна нолю) и взаимодействующих между собой силами тяготения и силами упругости, остается неизменной:
Это утверждение выражает закон сохранения энергии (ЗСЭ) в механических процессах. Он является следствием законов Ньютона. Закон сохранения механической энергии выполняется только тогда, когда тела в замкнутой системе взаимодействуют между собой силами упругости и тяготения. Во всех задачах на закон сохранения энергии всегда будет как минимум два состояния системы тел. Закон гласит, что суммарная энергия первого состояния будет равна суммарной энергии второго состояния.
Алгоритм решения задач на закон сохранения энергии:
- Найти точки начального и конечного положения тела.
- Записать какой или какими энергиями обладает тело в данных точках.
- Приравнять начальную и конечную энергию тела.
- Добавить другие необходимые уравнения из предыдущих тем по физике.
- Решить полученное уравнение или систему уравнений математическими методами.
Важно отметить, что закон сохранения механической энергии позволил получить связь между координатами и скоростями тела в двух разных точках траектории без анализа закона движения тела во всех промежуточных точках. Применение закона сохранения механической энергии может в значительной степени упростить решение многих задач.
В реальных условиях практически всегда на движущиеся тела наряду с силами тяготения, силами упругости и другими силами действуют силы трения или силы сопротивления среды. Работа силы трения зависит от длины пути.
Если между телами, составляющими замкнутую систему, действуют силы трения, то механическая энергия не сохраняется. Часть механической энергии превращается во внутреннюю энергию тел (нагревание). Таким образом энергия в целом (т.е. не только механическая) в любом случае сохраняется.
При любых физических взаимодействиях энергия не возникает и не исчезает. Она лишь превращается из одной формы в другую. Этот экспериментально установленный факт выражает фундаментальный закон природы – закон сохранения и превращения энергии.
Одним из следствий закона сохранения и превращения энергии является утверждение о невозможности создания «вечного двигателя» (perpetuum mobile) – машины, которая могла бы неопределенно долго совершать работу, не расходуя при этом энергии.
Разные задачи на работу
К оглавлению…
Если в задаче требуется найти механическую работу, то сначала выберите способ её нахождения:
- Работу можно найти по формуле: A = FS∙cosα.
Найдите силу, совершающую работу, и величину перемещения тела под действием этой силы в выбранной системе отсчёта. Обратите внимание, что угол должен быть выбран между векторами силы и перемещения. - Работу внешней силы можно найти, как разность механической энергии в конечной и начальной ситуациях. Механическая энергия равна сумме кинетической и потенциальной энергий тела.
- Работу по подъёму тела с постоянной скоростью можно найти по формуле: A = mgh, где h – высота, на которую поднимается центр тяжести тела.
- Работу можно найти как произведение мощности на время, т.е. по формуле: A = Pt.
- Работу можно найти, как площадь фигуры под графиком зависимости силы от перемещения или мощности от времени.
Найдите силу, совершающую работу, и величину перемещения тела под действием этой силы в выбранной системе отсчёта. Обратите внимание, что угол должен быть выбран между векторами силы и перемещения.
Закон сохранения энергии и динамика вращательного движения
К оглавлению…
Задачи этой темы являются достаточно сложными математически, но при знании подхода решаются по совершенно стандартному алгоритму.
Во всех задачах Вам придется рассматривать вращение тела в вертикальной плоскости. Решение будет сводиться к следующей последовательности действий:
- Надо определить интересующую Вас точку (ту точку, в которой необходимо определить скорость тела, силу натяжения нити, вес и так далее).
- Записать в этой точке второй закон Ньютона, учитывая, что тело вращается, то есть у него есть центростремительное ускорение.
- Записать закон сохранения механической энергии так, чтобы в нем присутствовала скорость тела в той самой интересной точке, а также характеристики состояния тела в каком-нибудь состоянии про которое что-то известно.
- В зависимости от условия выразить скорость в квадрате из одного уравнения и подставить в другое.
- Провести остальные необходимые математические операции для получения окончательного результата.
При решении задач надо помнить, что:
- Условие прохождения верхней точки при вращении на нити с минимальной скоростью – сила реакции опоры N в верхней точке равна 0. Такое же условие выполняется при прохождении верхней точки мертвой петли.
- При вращении на стержне условие прохождения всей окружности: минимальная скорость в верхней точке равна 0.
- Условие отрыва тела от поверхности сферы – сила реакции опоры в точке отрыва равна нулю.
Такое же условие выполняется при прохождении верхней точки мертвой петли.
Неупругие соударения
К оглавлению…
Закон сохранения механической энергии и закон сохранения импульса позволяют находить решения механических задач в тех случаях, когда неизвестны действующие силы. Примером такого рода задач является ударное взаимодействие тел.
Ударом (или столкновением) принято называть кратковременное взаимодействие тел, в результате которого их скорости испытывают значительные изменения. Во время столкновения тел между ними действуют кратковременные ударные силы, величина которых, как правило, неизвестна. Поэтому нельзя рассматривать ударное взаимодействие непосредственно с помощью законов Ньютона. Применение законов сохранения энергии и импульса во многих случаях позволяет исключить из рассмотрения сам процесс столкновения и получить связь между скоростями тел до и после столкновения, минуя все промежуточные значения этих величин.
С ударным взаимодействием тел нередко приходится иметь дело в обыденной жизни, в технике и в физике (особенно в физике атома и элементарных частиц). В механике часто используются две модели ударного взаимодействия – абсолютно упругий и абсолютно неупругий удары.
Абсолютно неупругим ударом называют такое ударное взаимодействие, при котором тела соединяются (слипаются) друг с другом и движутся дальше как одно тело.
При абсолютно неупругом ударе механическая энергия не сохраняется. Она частично или полностью переходит во внутреннюю энергию тел (нагревание). Для описания любых ударов Вам нужно записать и закон сохранения импульса, и закон сохранения механической энергии с учетом выделяющейся теплоты (предварительно крайне желательно сделать рисунок).
Абсолютно упругий удар
К оглавлению…
Абсолютно упругим ударом называется столкновение, при котором сохраняется механическая энергия системы тел.
Во многих случаях столкновения атомов, молекул и элементарных частиц подчиняются законам абсолютно упругого удара. При абсолютно упругом ударе наряду с законом сохранения импульса выполняется закон сохранения механической энергии. Простым примером абсолютно упругого столкновения может быть центральный удар двух бильярдных шаров, один из которых до столкновения находился в состоянии покоя.
Центральным ударом шаров называют соударение, при котором скорости шаров до и после удара направлены по линии центров. Таким образом, пользуясь законами сохранения механической энергии и импульса, можно определить скорости шаров после столкновения, если известны их скорости до столкновения. Центральный удар очень редко реализуется на практике, особенно если речь идет о столкновениях атомов или молекул. При нецентральном упругом соударении скорости частиц (шаров) до и после столкновения не направлены по одной прямой.
Частным случаем нецентрального упругого удара может служить соударения двух бильярдных шаров одинаковой массы, один из которых до соударения был неподвижен, а скорость второго была направлена не по линии центров шаров.
В этом случае векторы скоростей шаров после упругого соударения всегда направлены перпендикулярно друг к другу.
Законы сохранения. Сложные задачи
К оглавлению…
Несколько тел
В некоторых задачах на закон сохранения энергии тросы с помощью которых перемещаются некие объекты могут иметь массу (т.е. не быть невесомыми, как Вы могли уже привыкнуть). В этом случае работу по перемещению таких тросов (а именно их центров тяжести) также нужно учитывать.
Если два тела, соединённые невесомым стержнем, вращаются в вертикальной плоскости, то:
- выбирают нулевой уровень для расчёта потенциальной энергии, например на уровне оси вращения или на уровне самой нижней точки нахождения одного из грузов и обязательно делают чертёж;
- записывают закон сохранения механической энергии, в котором в левой части записывают сумму кинетической и потенциальной энергии обоих тел в начальной ситуации, а в правой части записывают сумму кинетической и потенциальной энергии обоих тел в конечной ситуации;
- учитывают, что угловые скорости тел одинаковы, тогда линейные скорости тел пропорциональны радиусам вращения;
- при необходимости записывают второй закон Ньютона для каждого из тел в отдельности.
Разрыв снаряда
В случае разрыва снаряда выделяется энергия взрывчатых веществ. Чтобы найти эту энергию надо от суммы механических энергий осколков после взрыва отнять механическую энергию снаряда до взрыва. Также будем использовать закон сохранения импульса, записанный, в виде теоремы косинусов (векторный метод) или в виде проекций на выбранные оси.
Столкновения с тяжёлой плитой
Пусть навстречу тяжёлой плите, которая движется со скоростью v, движется лёгкий шарик массой m со скоростью uн. Так как импульс шарика много меньше импульса плиты, то после удара скорость плиты не изменится, и она будет продолжать движение с той же скоростью и в том же направлении. В результате упругого удара, шарик отлетит от плиты. Здесь важно понять, что не поменяется скорость шарика относительно плиты. В таком случае, для конечной скорости шарика получим:
Таким образом, скорость шарика после удара увеличивается на удвоенную скорость стены.
Аналогичное рассуждение для случая, когда до удара шарик и плита двигались в одном направлении, приводит к результату согласно которому скорость шарика уменьшается на удвоенную скорость стены:
Задачи о максимальных и минимальных значениях энергии сталкивающихся шаров
В задачах такого типа главное понять, что потенциальная энергия упругой деформации шаров максимальна, если кинетическая энергия их движения минимальна – это следует из закона сохранения механической энергии. Сумма кинетических энергий шаров минимальна в тот момент, когда скорости шаров будут одинаковы по величине и направлены в одном направлении. В этот момент относительная скорость шаров равна нулю, а деформация и связанная с ней потенциальная энергия максимальна.
Потребителям с максимальной мощностью не менее 670 кВт
Клиентский офис * Абзелиловский клиентский офисАльшеевский клиентский офисАскинский клиентский офисАургазинский клиентский офисБаймакский клиентский офисБакалинский клиентский офисБалтачевский клиентский офисБелебеевский клиентский офисБелебеевское территориальное отделение (БТО)Белокатайский клиентский офисБелорецкий клиентский офисБелорецкий клиентский офис г.
МежгорьеБелорецкое территориальное отделение (БцТО)Бижбулякский клиентский офисБирский клиентский офисБлаговарский клиентский офисБлаговещенский клиентский офисБуздякский клиентский офисБураевский клиентский офисБурзянский клиентский офисГафурийский клиентский офисДавлекановский клиентский офисДемский клиентский офисДополнительный офис Нефтекамского отделенияДуванский клиентский офисДюртюлинский клиентский офисЕрмекеевский клиентский офисЗападный клиентский офисЗианчуринский клиентский офисЗилаирский клиентский офисИглинский клиентский офисИлишевский клиентский офисИшимбайский клиентский офисКалтасинский клиентский офисКараидельский клиентский офисКармаскалинско-Архангельский клиентский офисКигинско-Салаватский клиентский офисКугарчинский клиентский офисКумертауский городской клиентский офисКумертауское территориальное отделение (КТО)Кушнаренковский клиентский офисКуюргазинский клиентский офисМелеузовский клиентский офисМечетлинско-Белокатайский клиентский офисМишкинский клиентский офисМиякинский клиентский офисНефтекамский клиентский офисНефтекамское территориальное отделение (НТО)Нуримановский клиентский офисОктябрьский клиентский офисОктябрьское территориальное отделение (ОкТО)Салаватский клиентский офисСеверный клиентский офисСеверо-Восточное территориальное отделение (СвТО)Сибайский клиентский офисСибайское территориальное отделение (СбТО)Сипайловский абонентский участок Центрального клиентского офисаСтерлибашевский клиентский офисСтерлитамакский клиентский офисСтерлитамакское территориальное отделение (СТО)Татышлинский клиентский офисТуймазинский клиентский офисУфимский клиентский офисУфимское территориальное отделение (УТО)Учалинский клиентский офисФедоровский клиентский офисХайбуллинский клиентский офисЦентральное территориальное отделение (ЦТО)Центральный абонентский участок Восточного клиентского офисаЧекмагушевский клиентский офисЧерниковский клиентский офисЧишминский клиентский офисШакшинский абонентский участок Северного клиентского офиса Шаранский клиентский офисЮго-Восточный клиентский офисЮжный клиентский офисЯнаульский клиентский офис
Что такое активная и реактивная электроэнергия?
Расчет электрической энергии, используемой бытовым или промышленным электротехническим прибором, производится обычно с учетом полной мощности электрического тока, проходящего через измеряемую электрическую цепь.
При этом выделяются два показателя, отражающие затраты полной мощности при обслуживании потребителя. Эти показатели называются активная и реактивная энергия. Полная мощность представляет собой сумму этих двух показателей.Полная мощность.
По сложившейся практике потребители оплачивают не полезную мощность, которая непосредственно используется в хозяйстве, а полную, которую отпускает предприятие-поставщик. Различают эти показатели по единицам измерения – полная мощность измеряется в вольт-амперах (ВА), а полезная – в киловаттах. Активная и реактивная электроэнергия используется всеми запитанными от сети электроприборами.
Активная электроэнергия.
Активная составляющая полной мощности совершает полезную работу и преобразовывается в те виды энергии, которые нужны потребителю. У части бытовых и промышленных электроприборов в расчетах активная и полная мощность совпадают. Среди таких устройств – электроплиты, лампы накаливания, электропечи, обогреватели, утюги и гладильные прессы и прочее. Если в паспорте указана активная мощность 1 кВт, то полная мощность такого прибора будет составлять 1 кВА.
Понятие реактивной электроэнергии.
Этот вид электроэнергии присущ цепям, в составе которых имеются реактивные элементы. Реактивная электроэнергия — это часть полной поступаемой мощности, которая не расходуется на полезную работу. В электроцепях постоянного тока понятие реактивной мощности отсутствует. В цепях переменного тока реактивная составляющая возникает только в том случае, когда присутствует индуктивная или емкостная нагрузка. В таком случае наблюдается несоответствие фазы тока с фазой напряжения. Данный сдвиг фаз между напряжением и током обозначается символом «φ». При индуктивной нагрузке в цепи наблюдается отставание фазы, при емкостной – ее опережение. Поэтому потребителю приходит только часть полной мощности, а основные потери происходят из-за бесполезного нагревания устройств и приборов в процессе эксплуатации. Потери мощности происходят из-за наличия в электрических устройствах индуктивных катушек и конденсаторов. Из-за них в цепи в течение некоторого времени происходит накопление электроэнергии. После этого запасенная энергия поступает обратно в цепь. К приборам, в составе потребляемой мощности которых имеется реактивная составляющая электроэнергии, относятся переносные электроинструменты, электродвигатели и различная бытовая техника. Эта величина рассчитывается с учетом особого коэффициента мощности, который обозначается как cos φ.
Расчет реактивной электроэнергии.
Коэффициент мощности лежит в пределах от 0,5 до 0,9; точное значение этого параметра можно узнать из паспорта электроприбора. Полная мощность должна быть определена как частное от деления активной мощности на коэффициент. Например, если в паспорте электрической дрели указана мощность в 600 Вт и значение 0,6, тогда потребляемая устройством полная мощность будет равна 600/06, то есть 1000 ВА. При отсутствии паспортов для вычисления полной мощности прибора коэффициент можно брать равным 0,7. Поскольку одной из основных задач действующих систем электроснабжения является доставка полезной мощности конечному потребителю, реактивные потери электроэнергии считаются негативным фактором, и возрастание этого показателя ставит под сомнение эффективность электроцепи в целом.
Значение коэффициента при учете потерь.
Чем выше значение коэффициента мощности, тем меньше будут потери активной электроэнергии – а значит конечному потребителю потребляемая электрическая энергия обойдется немного дешевле. Для того чтобы повысить значение этого коэффициента, в электротехнике используются различные приемы компенсации нецелевых потерь электроэнергии. Компенсирующие устройства представляют собой генераторы опережающего тока, сглаживающие угол сдвига фаз между током и напряжением. Для этой же цели иногда используются батареи конденсаторов. Они подключаются параллельно к рабочей цепи и используются как синхронные компенсаторы.
Расчет стоимости электроэнергии для частных клиентов.
Для индивидуального пользования активная и реактивная электроэнергия в счетах не разделяется – в масштабах потребления доля реактивной энергии невелика. Поэтому частные клиенты при потреблении мощности до 63 А оплачивают один счет, в котором вся потребляемая электроэнергия считается активной. Дополнительные потери в цепи на реактивную электроэнергию отдельно не выделяются и не оплачиваются. Учет реактивной электроэнергии для предприятий Другое дело – предприятия и организации. В производственных помещениях и промышленных цехах установлено огромное число электрооборудования, и в общей поступаемой электроэнергии имеется значительная часть энергии реактивной, которая необходима для работы блоков питания и электродвигателей. Активная и реактивная электроэнергия, поставляемая предприятиям и организациям, нуждается в четком разделении и ином способе оплаты за нее. Основанием для регуляции отношений предприятия-поставщика электроэнергии и конечных потребителей в этом случае выступает типовой договор. Согласно правилам, установленным в этом документе, организации, потребляющие электроэнергию свыше 63 А, нуждаются в особом устройстве, предоставляющем показания реактивной энергии для учета и оплаты. Сетевое предприятие устанавливает счетчик реактивной электроэнергии и начисляет оплату согласно его показаниям.
Коэффициент реактивной энергии.
Как говорилось ранее, активная и реактивная электроэнергия в счетах на оплату выделяются отдельными строками. Если соотношение объемов реактивной и потребленной электроэнергии не превышает установленной нормы, то плата за реактивную энергию не начисляется. Коэффициент соотношения бывает прописан по-разному, его среднее значение составляет 0,15. При превышении данного порогового значения предприятию-потребителю рекомендуют установить компенсаторные устройства.
Реактивная энергия в многоквартирных домах.
Типичным потребителем электроэнергии является многоквартирный дом с главным предохранителем, потребляющий электроэнергию свыше 63 А. Если в таком доме имеются исключительно жилые помещения, плата за реактивную электроэнергию не взимается. Таким образом, жильцы многоквартирного дома видят в начислениях оплату только за полную электроэнергию, поставленную в дом предприятием-поставщиком. Та же норма касается жилищных кооперативов.
Частные случаи учета реактивной мощности.
Бывают случаи, когда в многоэтажном здании имеются и коммерческие организации, и квартиры. Поставка электроэнергии в такие дома регулируется отдельными Актами. Например, разделением могут служить размеры полезной площади. Если в многоквартирном доме коммерческие организации занимают менее половины полезной площади, то оплата за реактивную энергию не начисляется. Если пороговый процент был превышен, то возникают обязательства оплаты за реактивную электроэнергию. В ряде случаев жилые дома не освобождаются от оплаты за реактивную энергию. Например, если в доме установлены пункты подключения лифтов для квартир, начисление за использование реактивной электроэнергии происходит отдельно, лишь для этого оборудования. Владельцы квартир по-прежнему оплачивают лишь активную электроэнергию.
Тарифы на электрическую энергию и мощность
Тарифы на электрическую энергию и мощность | ТГК-1 О компанииРуководствоИстория компанииМиссия и стратегияКорпоративное управлениеПравовая информацияУдостоверяющий центрРеализация непрофильных активовПроизводствоПроизводственный комплексИнвестиционная деятельностьПроизводство электрической энергииПроизводство тепловой энергииСбытовая деятельностьРемонтная программаОхрана природыОхрана трудаИмпортозамещение«Зеленая» энергетикаКлиентамСанкт-ПетербургЛенинградская областьАпатиты и Кировск, Мурманская областьПетрозаводск, Республика КарелияМурманскТарифы на электрическую энергию и мощность«Образцовый управдом»Акционерам и инвесторамIR-релизыАкционерный капиталИнструменты инвестораИнформация о рейтингахЦенные бумагиОтчетностьОбязательное раскрытие информацииИнформация для акционеровКалендарь инвестораПрезентацииАналитическая поддержкаКонтактная информацияЧасто задаваемые вопросыПресс-центрНовости компанииСпецпроектыИсторииКниги и медиаКорпоративная газетаСМИ о насФирменный стильПодписка на публикацииКонтактыКарьераРабота в нашей компанииУчебный центрКодекс корпоративного поведенияЗакупкиПрограмма закупокТекущие закупкиАрхив закупокУправление закупочной деятельностьюИзвещение о продажахСоциальная ответственностьБлаготворительностьСоциальная программаПроектыКонтактыРеквизиты- Тарифы на электроэнергию, поставляемую ОАО «ТГК-1» на оптовый рынок, на 2012 г. 6.8 МБ
- Тарифы на электроэнергию, поставляемую ОАО «ТГК-1» на оптовый рынок, на 2011 г. 120 КБ
- Тарифы на электроэнергию, поставляемую ОАО «ТГК-1» на оптовый рынок, на 2010 г. 312 КБ
- Тарифы на электроэнергию, поставляемую ОАО «ТГК-1» на оптовый рынок, на 2009 г. 66 КБ
- Тарифы на электроэнергию, поставляемую ОАО «ТГК-1» на оптовый рынок, на 2008 г. 70 КБ
- Тарифы на электроэнергию, поставляемую ОАО «ТГК-1» на оптовый рынок, на 2007 г. 67 КБ
Понятие работы в физике. Мощность. Энергия. Физика, 7 класс: уроки, тесты, задания.
Вход Вход Регистрация Начало Новости ТОПы Учебные заведения Предметы Проверочные работы Обновления Переменка Поиск по сайту Отправить отзыв- Предметы
- Физика
- 7 класс
-
Работа как физическая величина
-
Мощность как характеристика работы
-
Простые механизмы. Рычаг. Наклонная плоскость
-
Подвижные и неподвижные блоки
-
Полезная работа. Коэффициент полезного действия
-
Энергия как физическая величина. Виды энергии
2013 Справка по SOLIDWORKS — PropertyManager Тепловая мощность и энергия
PropertyManager Тепловая мощность и энергия позволяет просмотреть расчеты тепловой мощности или тепловой энергии теплового равновесия. В нем также содержатся данные о тепловой мощности или тепловой энергии, поступившей в систему или излученной ею. Список значений тепловой энергии можно получить только для исследований переходных термических процессов.
Для вызова данного PropertyManager смоделируйте исследование термического процесса (Thermal Simulation). Нажмите правой кнопкой мыши на Результаты и выберите Список тепловых мощностей/энергии.
Параметры
| Тепловая мощность | |
| Тепловая энергия | Доступно только для исследований тепловых переходных процессов. Значения тепловой энергии формируют область ниже значений тепловой мощности – кривой времени. |
Выбор
| Единицы измерения | Выбор единицы измерения тепловой мощности или тепловой энергии. | |
| Выберите грань, кромку или вершину | Выберите грани, кромки или вершины твердых тел и оболочек, которые должны быть включены в список тепловых потоков. | |
| Компоненты | Выберите всю сборку или только компоненты для включения в список тепловых потоков. |
Шаг решения
Доступно только для исследований переходных термических процессов
| Шаг эпюры (время начала) | Установка временного шага решения для отображения в списке результатов. | |
| Время | Отображение временного шага в секундах для выбранного шага решения. | |
| Шаг эпюры (время окончания) | Доступно для результатов по тепловой энергии между двумя шагами решения. Установка конечного временного шага решения для отображения в списке результатов. |
Сводка
Все результаты по тепловому равновесию приводятся в узлах.| Поступающая мощность, поступающая энергия | Данные по тепловой мощности или тепловой энергии, проходящей через выбранные объекты. | |
| Излучаемая мощность, излучаемая энергия | Данные по тепловой мощности или тепловой энергии, излучаемой выбранными объектами. | |
| Полезная мощность, полезная энергия | Данные по тепловой мощности или тепловой энергии по выбранным объектам или всей модели. Если тепловая мощность применяется к детали с несколькими телами, программа добавляет положительную (проходящую сквозь тело) и отрицательную (вытекающую из тела) тепловую мощность для каждого тела. Совокупная тепловая мощность, проходящая сквозь все тела и вытекающая из всех тел, указана в разделе Вся модель. В термическом анализе установившегося состояния значение потока полезной тепловой мощности для всей модели будет равно нулю. Положительное значение полезной тепловой мощности означает поступление тепла, отрицательное – теплопотерю. |
|
| График реакций | Создает двумерные эпюры результатов тепловой мощности в зависимости от времени для выбранных объектов, а также всей модели. Можно нарисовать временные диаграммы для входящей и исходящей тепловой мощности, а также величин полезной тепловой мощности. |
Работа, энергия и мощность — вспоминаем физику
В текстах, публикуемых на этом сайте, часто встречаются различные термины, которые являются названиями физических величин. Многое мы изучали еще в школьном курсе физике, но знания имеют свойство забываться без постоянного употребления. В серии заметок, объединенных под общим заголовком «Вспоминаем физику» (можно было бы назвать «Снова в школу») мы постараемся напомнить вам, что означают основные термины, какие физические величины за этими терминами скрываются, как они связаны между собой, в каких величинах они измеряются. В общем, дать те основы, которые нужны для понимания публикуемых материалов.Сайт нас в целом посвящен методам и технологиям получения энергии (конкретно, из возобновляемых источников). Энергия нужна людям для отопления и освещения собственных жилищ, для того, чтобы приводить в движение различные механизмы, которые совершают полезную для людей работу. То есть нам нужно получить в конечном итоге один из трех видов энергии — тепловую, механическую и энергию света. Как будет сказано ниже, в физике различают еще несколько видов энергии, но для нас важны в первую очередь эти три вида. Закончу с предисловиями и приведу те определения энергии, которые приняты в физике.
Работа и энергия
Еще из школьного курса физики (а школу я окончил 50 лет назад) я помню утверждение «Энергия является мерой способности физической системы совершить работу». Википедия дает менее понятное определение, утверждая, что
«Эне́ргия — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие. Введение понятия энергии удобно тем, что в случае, если физическая система является замкнутой, то её энергия сохраняется в этой системе на протяжении времени, в течение которого система будет являться замкнутой. Это утверждение носит название закона сохранения энергии.»
Энергия является скалярной величиной, для измерения которой применяются несколько разных единиц. Нам наиболее интересны джоуль и киловатт-час.
Джо́уль (русское обозначение: Дж; международное: J) — единица измерения работы, энергии и количества теплоты в Международной системе единиц (СИ). Джоуль равен работе, совершаемой при перемещении точки приложения силы, равной одному ньютону, на расстояние одного метра в направлении действия силы. В электричестве джоуль означает работу, которую совершают силы электрического поля за 1 секунду при напряжении в 1 вольт для поддержания силы тока в 1 ампер.
Впрочем, мы не будем углубляться в основы физики, выясняя, что такое сила и что такое один ньютон, просто примем понятие «энергия» за основу и запомним, что некое количество джоулей характеризует энергию, работу и количество теплоты. Еще одной величиной, с помощью которой измеряют количество энергии, является киловатт-час.
Килова́тт-час (кВт⋅ч) — внесистемная единица измерения количества произведенной или потреблённой энергии, а также выполненной работы. Используется преимущественно для измерения потребления электроэнергии в быту, народном хозяйстве и для измерения выработки электроэнергии в электроэнергетике.
Следует заметить, что правильно писать именно «кВт⋅ч» (мощность, умноженная на время). Написание «кВт/ч» (киловатт в час), часто употребляемое во многих СМИ и даже иногда в официальных документах, неправильно. Такое обозначение соответствует изменению мощности в единицу времени (что обычно никого не интересует), но никак не количеству энергии. Столь же распространённая ошибка — использовать «киловатт» (единицу мощности) вместо «киловатт-час».
В последующих статьях мы будем использовать джоуль и киловатт-час как единицы для оценки количества энергии или работы, имея в виду, что один киловатт-час равен 3,6·106 джоулей.
С точки зрения интересующих нас тем именно свойство энергии совершать работу является основополагающим. Мы не будем выяснять, как физика трактует понятие «работа», будем считать, что это понятие является первоначальным и не определяемым. Только еще раз подчеркнем, что количественно энергия и работа выражаются в одних единицах.
В зависимости от вида энергии или работы величина энергии рассчитывается разными способами:
| В механике: сила, умноженная на длину | E ~ F·l |
| В термодинамике: давление, умноженное на объём | E ~ P·V |
| Импульс, умноженный на скорость | E ~ p·v |
| Масса, умноженная на квадрат скорости | E ~ m·v² |
| В электростатике: заряд, умноженный на напряжение | E ~ q·U |
| Мощность, умноженная на время | E ~ N·t |
Формы и виды энергии
Поскольку энергия, как сказано выше, является только мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие, различные формы энергии выделяются в соответствии с различными формами движения материи. Таким образом, в зависимости от уровня проявления, можно выделить следующие формы энергии:
- энергия макромира — гравитационная или энергия притяжения тел,
- энергия взаимодействия тел — механическая,
- энергия молекулярных взаимодействий — тепловая,
- энергия атомных взаимодействий — химическая,
- энергия излучения — электромагнитная,
- энергия, заключенную в ядрах атомов, — ядерная.
Гравитационная энергия — энергия системы тел (частиц), обусловленная их взаимным гравитационным тяготением. В земных условиях, это, например, энергия, «запасенная» телом, поднятым на определенную высоту над поверхностью Земли — энергия силы тяжести. Таким образом, энергию, запасенную в водохранилищах гидроэлектростанций, можно отнести к гравитационной энергии.
Механическая энергия — проявляется при взаимодействии, движении отдельных тел или частиц. К ней относят энергию движения или вращения тела, энергию деформации при сгибании, растяжении, закручивании, сжатии упругих тел (пружин). Эта энергия наиболее широко используется в различных машинах — транспортных и технологических.
Тепловая энергия — энергия неупорядоченного (хаотического) движения и взаимодействия молекул веществ. Тепловая энергия, получаемая чаще всего при сжигании различных видов топлива, широко применяется для отопления, проведения многочисленных технологических процессов (нагревания, плавления, сушки, выпаривания, перегонки и т. д.).
Химическая энергия — это энергия, «запасенная» в атомах веществ, которая высвобождается или поглощается при химических реакциях между веществами. Химическая энергия либо выделяется в виде тепловой при проведении экзотермических реакций (например, горении топлива), либо преобразуется в электрическую в гальванических элементах и аккумуляторах. Эти источники энергии характеризуются высоким КПД (до 98 %), но низкой емкостью.
Электромагнитная энергия — это энергия, порождаемая взаимодействием электрического и магнитного полей. Ее подразделяют на электрическую и магнитную энергии. Электрическая энергия — энергия движущихся по электрической цепи электронов (электрического тока).
Электромагнитная энергия проявляется также в виде электромагнитных волн, то есть в виде излучения, включающего видимый свет, инфракрасные, ультрафиолетовые, рентгеновские лучи и радиоволны. Таким образом, один из видов электромагнитной энергии — это энергия излучения. Излучение переносит энергию в форме энергии электромагнитной волны. Когда излучение поглощается, его энергия преобразуется в другие формы, чаще всего в теплоту.
Ядерная энергия — энергия, локализованная в ядрах атомов так называемых радиоактивных веществ. Она высвобождается при делении тяжелых ядер (ядерная реакция) или синтезе легких ядер (термоядерная реакция).
В эту классификацию несколько не укладываются известные нам со школы понятия потенциальной и кинетической энергии. Современная физика считает, что понятия кинетической и потенциальной энергий (а также энергии диссипации) это не формы, а виды энергии:
Кинетическая энергия — энергия, которой обладают тела вследствие своего движения. Более строго, кинетическая энергия есть разность между полной энергией системы и её энергией покоя; таким образом, кинетическая энергия — часть полной энергии, обусловленная движением. Когда тело не движется, кинетическая энергия равна нулю.
Потенциальная энергия — энергия, обусловленная взаимодействием различных тел или частей одного и того же тела. Потенциальная энергия всегда определяется положением тела относительно некоторого источника силы (силового поля).
Энергия диссипации (то есть рассеяния) — переход части энергии упорядоченных процессов в энергию неупорядоченных процессов, в конечном счёте — в теплоту.
Дело в том, что каждая из перечисленных выше форм энергии может проявляться в виде потенциальной и кинетической энергии. То есть виды энергии должны трактоваться в обобщенном смысле, ибо они относятся к любой форме движения и, следовательно, к любой форме энергии. Например, имеется кинетическая электрическая энергия, и это не то же самое, что кинетическая механическая энергия. Это кинетическая энергия движения электронов, а не кинетическая энергия механического движения тела. Точно так же потенциальная электрическая энергия это не то же самое, что потенциальная механическая энергия. А химическая энергия складывается из кинетической энергии движения электронов и электрической энергии их взаимодействия друг с другом и с атомными ядрами.
Вообще, насколько я понял при подготовке этого материала, пока не существует общепринятой классификации форм и видов энергии. Впрочем, возможно нам и не нужно до конца разбираться в этих физических понятиях. Важно только помнить, что энергия — это не какая-то реальная материальная субстанция, а только мера, предназначенная для оценки перемещения некоторых форм материи или преобразования одной формы материи в другую.
С понятием энергии и работы неразрывно связано понятие мощности.
Мощность
Мо́щность — физическая величина, равная в общем случае скорости изменения, преобразования, передачи или потребления энергии системы. В более узком смысле мощность равна отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.
В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения мощности является ватт, равный одному джоулю, делённому на секунду.
Мощность характеризует способность того или иного устройства совершать работу или производить энергию в течение определенного промежутка времени. Связь между мощностью, энергией и временем выражается следующим соотношением:Киловатт-час (напомним, что это единица измерения энергии) равен количеству энергии, потребляемой (производимой) устройством мощностью один киловатт (единица мощности) в течение одного часа (единица времени).
Отсюда и уже упомянутое выше равенство 1 кВт⋅ч = 1000 Вт ⋅ 3600 с = 3,6·106 Дж = 3,6 МДж.
Из трех рассмотренных на этой странице единиц именно мощность представляет для нас наибольший интерес, поскольку эта величина будет нам встречаться при рассмотрении и сравнении различных ветро- или гидро-генераторов и солнечных панелей. В этих случаях мощность характеризует способность этих устройств производить энергию. И наоборот, указание мощности на многих бытовых электроприборах характеризует потребление энергии этими приборами. Если мы хотим обеспечить некоторую совокупность бытовых приборов энергией, мы должны сопоставить суммарную потребляемую этими приборами мощность с суммарной мощностью, которую можем получить от производителей энергии.
Но подробнее о мощности мы поговорим в следующих статьях, посвященных конкретным видам энергии. И начнем с электрической энергии, рассмотрим, какими величинами характеризуется электричество и в каких единицах оно измеряется.
Возобновляемые источники энергии | Entergy | Мы питаем жизнь
Entergy стремится к экологически чистому и устойчивому энергетическому будущему.
Мы понимаем, что наши клиенты все чаще ставят перед собой цели в области устойчивого развития и климата и ищут новые решения в области возобновляемых источников энергии. Производство электроэнергии из возобновляемых источников играет важную роль в переходе к более чистой энергии будущего. Entergy расширяет свои решения в области возобновляемых источников энергии для обслуживания наших клиентов и сообществ в регионе Южного залива.
Сегодня Entergy управляет одним из самых чистых парков крупных электростанций в стране. В течение следующих трех десятилетий Entergy будет работать над сокращением выбросов углерода от нашей деятельности до нуля к 2050 году. К 2030 году мы снизим уровень выбросов углерода вдвое по сравнению с уровнями 2000 года.
Entergy также предпринимает множество действий по преобразованию своей электроэнергетики для лучшего удовлетворения потребностей клиентов, включая поиск дополнительных рентабельных возможностей использования возобновляемых источников энергии и потенциальных приложений для распределенных энергоресурсов по мере того, как технологии и экономика продолжают совершенствоваться.
Забегая вперед, к сбалансированному энергетическому балансу Entergy будет добавлено больше возобновляемых источников энергии. Инвестиции в возобновляемые источники энергии помогают повысить надежность сети, защищают окружающую среду и поддерживают цели устойчивого развития нашей компании и наших клиентов.
В таблице ниже показаны текущие и публично объявленные проекты в области возобновляемых источников энергии Entergy на сегодняшний день.
Проекты активной возобновляемой генерации в эксплуатации или в разработке по состоянию на 20.04.2021 | ||||||
| Название проекта | Мощность (МВт) 1 | Технологии | Тип | Operating Co. | Расположение | Дата коммерческой эксплуатации |
| 2021 EAL Возобновляемый запрос предложений 2 | 300 (таргетировано) | Солнце / ветер | В собственности или PPA | EAL | Варьируется (MISO / SPP) | 2025/2026 (целевой) |
| 2021 ELL Solar RFP 2 | 500 (таргетировано) | Солнечная | В собственности или PPA | ELL | LA | 2024 (целевой) |
| 2021 ETI Solar RFP 2 | 200 (таргетировано) | Солнечная | В собственности или PPA | ETI | TX | 2025 (целевой) |
| 2020 ELL Solar RFP 2 | 300 (таргетировано) | Солнечная | В собственности или PPA | ELL | LA | 2023 (целевой) |
| Солнечная Умбриэль | 150 | Солнечная | PPA | ETI | Округ Полк, Техас | 2023 (ожидается) |
| Либерти Каунти Солар 3 | 100 | Солнечная | Собственный | ETI | Либерти Каунти, Техас | 2023 (ожидается) |
| West Memphis Solar 3 | 180 | Солнечная | Собственный | EAL | West Memphis, AR | 2023 (ожидается) |
| Walnut Bend Solar 3 | 100 | Солнечная | Собственный | EAL | Ли Каунти, AR | 2022 (ожидается) |
| Ирис Солнечная | 50 | Солнечная | PPA | ENOL | Франклинтон, Лос-Анджелес | 2021 (ожидается) |
| ул.Джеймс Солар | 20 | Солнечная | PPA | ENOL | Vacherie, LA | 2021 (ожидается) |
| Солнечная энергия округа Подсолнечник | 100 | Солнечная | Собственный | EML | Округ Подсолнечника, MS | 2021 (ожидается) |
| Searcy Solar (+ аккумулятор) | 100 (10 МВт 4 ) | Солнечная энергия / Хранение | Собственный | EAL | Searcy, AR | 2021 (ожидается) |
| Южный Александр Солнечная | 25 | Солнечная | PPA | ELL | LA | 2021 (ожидается) |
| Южный Александр Солнечная | 5 | Солнечная | PPA | ELL | LA | 2020 |
| Солнечная станция в Новом Орлеане | 20 | Солнечная | Собственный | ENOL | Новый Орлеан, Лос-Анджелес | 2020 |
| Chicot Solar | 100 | Солнечная | PPA | EAL | Lake Village, AR | 2020 |
| Новый Орлеан Жилой на крыше Солнечная энергия | 0.5 | Солнечная | Собственный | ENOL | Новый Орлеан, Лос-Анджелес | 2020 |
| Столичный регион Солнечная энергия | 50 | Солнечная | PPA | ELL | Порт-Аллен, Лос-Анджелес | 2020 |
| New Orleans Commercial Rooftop Solar | 5 | Солнечная | Собственный | ENOL | Новый Орлеан, Лос-Анджелес | 2020 |
| ECO Services | 5.8 | Отработанное тепло | PPA | ELL | Батон-Руж, LA | 2019 |
| Stuttgart Solar | 81 | Солнечная | PPA | EAL | Штутгарт, AR | 2018 |
| Brookhaven Solar | 0,5 | Солнечная | Собственный | EML | Брукхейвен, MS | 2016 |
| DeSoto Solar | 0.5 | Солнечная | Собственный | EML | Озеро Баклан, MS | 2016 |
| Hinds Солнечный | 0,5 | Солнечная | Собственный | EML | Джексон, MS | 2016 |
| Солнечная электростанция в Новом Орлеане (+ аккумулятор) | 1 (0,5 МВт 4 ) | Солнечная энергия / Хранение | Собственный | ENOL | Новый Орлеан, Лос-Анджелес | 2016 |
| Дождь CII | 30.8 | Отработанное тепло | PPA | ELL | Sulpher, LA | 2013 |
| Монток | 3,1 | Биомасса | PPA | ELL | Кливленд, Техас | 2005 |
| Vidalia Hydro | 116,9 | Hydro | PPA | ELL | Vidalia, LA | 1990 |
| Agrilectric | 8,5 | Биомасса | PPA | ELL | Лейк-Чарльз, Лос-Анджелес | 1984 |
| Толедо Bend Hydro | 39.7 | Hydro | PPA | ELL | Ньютон, Техас | 1969 |
| Карпентер Hydro | 61,7 | Hydro | Собственный | EAL | Горячие источники, AR | 1932 |
| Remmel Hydro | 11,4 | Hydro | Собственный | EAL | Malvern, AR | 1925 |
| Итого | 2 676.94 | |||||
1 Доля Entergy, установленная мощность (ICAP) на основе летней чистой надежности.
2 Ресурсы RFP все еще находятся на этапе RFP и еще не сертифицированы, поэтому целевой MW и сроки, связанные с этими ресурсами, могут быть изменены.
3 Ресурсы поданы в соответствующую комиссию, находятся на стадии процесса утверждения регулирующими органами и еще не сертифицированы.
4 МВт количество равно номинальной емкости аккумулятора.
Entergy Operating Companies:
EAL — Entergy Arkansas, LLC
ELL — Entergy Louisiana, LLC
EML — Entergy Mississippi, LLC
ENOL — Entergy New Orleans, LLC
ETI — Entergy Texas, Inc.
Глоссарий:
PPA — Соглашение о закупке электроэнергии
МВт — Мегаватт
МВт-ч — Мегаватт-час
RFP — Запрос предложений
Посмотреть или загрузить диаграмму можно здесь.
Энергия и мощность — Energy Education
Рисунок 1. Для подъема ящика требуется определенное количество энергии , независимо от того, как быстро ящик поднимается.Подъем быстрее изменит количество энергии , но не количество энергии . [1]Энергия и мощность тесно связаны, но не являются одной и той же физической величиной. Энергия — это способность вызывать изменения; power — это скорость перемещения или использования энергии.
Энергия
- основная статья
Энергия — это способность создавать изменения, например, движение. Задачи (например, поднятие ящика) требуют определенного количества энергии для выполнения.Батарея будет удерживать определенное количество энергии; так будет определенное количество топлива, например, еда.
Базовой единицей энергии является джоуль. Это означает, что такая задача, как поднятие ящика на рисунке 1, требует определенного количества джоулей независимо от того, как быстро ящик поднимается.
Мощность
- основная статья
Мощность — это скорость использования или передачи энергии. Мощность — это количество энергии, деленное на время, необходимое для ее использования. Его единица измерения — ватт, то есть один джоуль потребляемой энергии в секунду.Циркулярная пила потребляет определенное количество энергии для работы, и то, как быстро энергия потребляется от батареи, определяет, на сколько хватит ее накопленной энергии.
[математика] P = \ frac {\ Delta E_ {sys}} {\ Delta t} [/ math]- P — средняя выходная мощность, измеренная в ваттах (Вт)
- ΔE sys — чистое изменение энергии системы в джоулях (Дж), также известное как работа.
- Δ t — это продолжительность — сколько времени занимает потребление энергии — измеряется в секундах (секундах)
Умножение значения мощности на период времени, в течение которого она используется, дает величину энергия .Вот почему киловатт — это единица мощности, а киловатт-час (1 киловатт на 1 час) — это единица энергии.
Задачи (например, подъем ящика) требуют определенного количества энергии (определенного количества джоулей), но чем быстрее выполняется задача (чем меньше Δ t ), тем больше энергии требуется (больше ватт) .
Двигатели и бензобаки
Двигатель автомобиля определяет, какую мощность он может выдать (это механическая мощность, часто измеряемая в лошадиных силах, в отличие от тепловой мощности, которая показывает, насколько быстро он сжигает бензин), а количество бензина в бензобаке определяет, сколько энергии двигатель имеет в своем распоряжении.Чем больше количество бензина, тем дольше двигатель может работать без истощения энергии. Чем больше мощности использует двигатель (например, при быстрой езде или увеличении оборотов двигателя для быстрого ускорения), тем меньше времени хватит на химическую энергию, доступную в бензине. Вот страница о приемах повышения экономии топлива.
Конденсаторы и батареи
Конденсаторы часто имеют немного энергии, которая может быть разряжена довольно быстро. Это короткое время означает, что они могут иметь довольно высокую мощность даже при небольшом количестве накопленной энергии (например, это полезно для вспышек фотоаппарата).Батареи, с другой стороны, содержат намного больше энергии, чем конденсатор, но разряжают эту энергию гораздо медленнее, что означает, что они имеют меньшую выходную мощность.
Аналогия с емкостями для воды
Рисунок 2. Кружка с надписью «Power» имеет больший показатель. В кружке с надписью «Энергия» больше воды. Это изображение показывает, чем отличаются энергия и мощность. Оба имеют воду и расход. [2]На рис. 2 показана кружка с небольшим количеством воды, наливаемая быстро, и кувшин с большим количеством воды, наливаемый медленнее.Кружка подает больше воды за заданный промежуток времени, но общее количество доставленной воды будет меньше, чем из кувшина. По аналогии, кружка имеет большую мощность, но меньшую энергию. Кувшин выделяет меньшее количество жидкости в течение более длительного периода времени. Аналогия продолжается с кувшином, имеющим меньшую выходную мощность, но большую энергию. Кружка очень быстро высвобождает всю воду (энергию). И наоборот, кувшин вмещает гораздо больше воды (энергии), даже если он не теряет ее быстро.
Список литературы
Энергия против мощности — Energy Education
Рис. 1. Для подъема ящика требуется определенное количество энергии , независимо от того, как быстро ящик поднимается.Подъем быстрее изменит количество энергии , но не количество энергии . [1]Энергия и мощность тесно связаны, но не являются одной и той же физической величиной. Энергия — это способность вызывать изменения; power — это скорость перемещения или использования энергии.
Энергия
- основная статья
Энергия — это способность создавать изменения, например, движение. Задачи (например, поднятие ящика) требуют определенного количества энергии для выполнения.Батарея будет удерживать определенное количество энергии; так будет определенное количество топлива, например, еда.
Базовой единицей энергии является джоуль. Это означает, что такая задача, как поднятие ящика на рисунке 1, требует определенного количества джоулей независимо от того, как быстро ящик поднимается.
Мощность
- основная статья
Мощность — это скорость использования или передачи энергии. Мощность — это количество энергии, деленное на время, необходимое для ее использования. Его единица измерения — ватт, то есть один джоуль потребляемой энергии в секунду.Циркулярная пила потребляет определенное количество энергии для работы, и то, как быстро энергия потребляется от батареи, определяет, на сколько хватит ее накопленной энергии.
[математика] P = \ frac {\ Delta E_ {sys}} {\ Delta t} [/ math]- P — средняя выходная мощность, измеренная в ваттах (Вт)
- ΔE sys — чистое изменение энергии системы в джоулях (Дж), также известное как работа.
- Δ t — это продолжительность — сколько времени занимает потребление энергии — измеряется в секундах (секундах)
Умножение значения мощности на период времени, в течение которого она используется, дает величину энергия .Вот почему киловатт — это единица мощности, а киловатт-час (1 киловатт на 1 час) — это единица энергии.
Задачи (например, подъем ящика) требуют определенного количества энергии (определенного количества джоулей), но чем быстрее выполняется задача (чем меньше Δ t ), тем больше энергии требуется (больше ватт) .
Двигатели и бензобаки
Двигатель автомобиля определяет, какую мощность он может выдать (это механическая мощность, часто измеряемая в лошадиных силах, в отличие от тепловой мощности, которая показывает, насколько быстро он сжигает бензин), а количество бензина в бензобаке определяет, сколько энергии двигатель имеет в своем распоряжении.Чем больше количество бензина, тем дольше двигатель может работать без истощения энергии. Чем больше мощности использует двигатель (например, при быстрой езде или увеличении оборотов двигателя для быстрого ускорения), тем меньше времени хватит на химическую энергию, доступную в бензине. Вот страница о приемах повышения экономии топлива.
Конденсаторы и батареи
Конденсаторы часто имеют немного энергии, которая может быть разряжена довольно быстро. Это короткое время означает, что они могут иметь довольно высокую мощность даже при небольшом количестве накопленной энергии (например, это полезно для вспышек фотоаппарата).Батареи, с другой стороны, содержат намного больше энергии, чем конденсатор, но разряжают эту энергию гораздо медленнее, что означает, что они имеют меньшую выходную мощность.
Аналогия с емкостями для воды
Рисунок 2. Кружка с надписью «Power» имеет больший показатель. В кружке с надписью «Энергия» больше воды. Это изображение показывает, чем отличаются энергия и мощность. Оба имеют воду и расход. [2]На рис. 2 показана кружка с небольшим количеством воды, наливаемая быстро, и кувшин с большим количеством воды, наливаемый медленнее.Кружка подает больше воды за заданный промежуток времени, но общее количество доставленной воды будет меньше, чем из кувшина. По аналогии, кружка имеет большую мощность, но меньшую энергию. Кувшин выделяет меньшее количество жидкости в течение более длительного периода времени. Аналогия продолжается с кувшином, имеющим меньшую выходную мощность, но большую энергию. Кружка очень быстро высвобождает всю воду (энергию). И наоборот, кувшин вмещает гораздо больше воды (энергии), даже если он не теряет ее быстро.
Список литературы
Энергия против мощности — Energy Education
Рис. 1. Для подъема ящика требуется определенное количество энергии , независимо от того, как быстро ящик поднимается.Подъем быстрее изменит количество энергии , но не количество энергии . [1]Энергия и мощность тесно связаны, но не являются одной и той же физической величиной. Энергия — это способность вызывать изменения; power — это скорость перемещения или использования энергии.
Энергия
- основная статья
Энергия — это способность создавать изменения, например, движение. Задачи (например, поднятие ящика) требуют определенного количества энергии для выполнения.Батарея будет удерживать определенное количество энергии; так будет определенное количество топлива, например, еда.
Базовой единицей энергии является джоуль. Это означает, что такая задача, как поднятие ящика на рисунке 1, требует определенного количества джоулей независимо от того, как быстро ящик поднимается.
Мощность
- основная статья
Мощность — это скорость использования или передачи энергии. Мощность — это количество энергии, деленное на время, необходимое для ее использования. Его единица измерения — ватт, то есть один джоуль потребляемой энергии в секунду.Циркулярная пила потребляет определенное количество энергии для работы, и то, как быстро энергия потребляется от батареи, определяет, на сколько хватит ее накопленной энергии.
[математика] P = \ frac {\ Delta E_ {sys}} {\ Delta t} [/ math]- P — средняя выходная мощность, измеренная в ваттах (Вт)
- ΔE sys — чистое изменение энергии системы в джоулях (Дж), также известное как работа.
- Δ t — это продолжительность — сколько времени занимает потребление энергии — измеряется в секундах (секундах)
Умножение значения мощности на период времени, в течение которого она используется, дает величину энергия .Вот почему киловатт — это единица мощности, а киловатт-час (1 киловатт на 1 час) — это единица энергии.
Задачи (например, подъем ящика) требуют определенного количества энергии (определенного количества джоулей), но чем быстрее выполняется задача (чем меньше Δ t ), тем больше энергии требуется (больше ватт) .
Двигатели и бензобаки
Двигатель автомобиля определяет, какую мощность он может выдать (это механическая мощность, часто измеряемая в лошадиных силах, в отличие от тепловой мощности, которая показывает, насколько быстро он сжигает бензин), а количество бензина в бензобаке определяет, сколько энергии двигатель имеет в своем распоряжении.Чем больше количество бензина, тем дольше двигатель может работать без истощения энергии. Чем больше мощности использует двигатель (например, при быстрой езде или увеличении оборотов двигателя для быстрого ускорения), тем меньше времени хватит на химическую энергию, доступную в бензине. Вот страница о приемах повышения экономии топлива.
Конденсаторы и батареи
Конденсаторы часто имеют немного энергии, которая может быть разряжена довольно быстро. Это короткое время означает, что они могут иметь довольно высокую мощность даже при небольшом количестве накопленной энергии (например, это полезно для вспышек фотоаппарата).Батареи, с другой стороны, содержат намного больше энергии, чем конденсатор, но разряжают эту энергию гораздо медленнее, что означает, что они имеют меньшую выходную мощность.
Аналогия с емкостями для воды
Рисунок 2. Кружка с надписью «Power» имеет больший показатель. В кружке с надписью «Энергия» больше воды. Это изображение показывает, чем отличаются энергия и мощность. Оба имеют воду и расход. [2]На рис. 2 показана кружка с небольшим количеством воды, наливаемая быстро, и кувшин с большим количеством воды, наливаемый медленнее.Кружка подает больше воды за заданный промежуток времени, но общее количество доставленной воды будет меньше, чем из кувшина. По аналогии, кружка имеет большую мощность, но меньшую энергию. Кувшин выделяет меньшее количество жидкости в течение более длительного периода времени. Аналогия продолжается с кувшином, имеющим меньшую выходную мощность, но большую энергию. Кружка очень быстро высвобождает всю воду (энергию). И наоборот, кувшин вмещает гораздо больше воды (энергии), даже если он не теряет ее быстро.
Список литературы
Энергия против мощности — Energy Education
Рис. 1. Для подъема ящика требуется определенное количество энергии , независимо от того, как быстро ящик поднимается.Подъем быстрее изменит количество энергии , но не количество энергии . [1]Энергия и мощность тесно связаны, но не являются одной и той же физической величиной. Энергия — это способность вызывать изменения; power — это скорость перемещения или использования энергии.
Энергия
- основная статья
Энергия — это способность создавать изменения, например, движение. Задачи (например, поднятие ящика) требуют определенного количества энергии для выполнения.Батарея будет удерживать определенное количество энергии; так будет определенное количество топлива, например, еда.
Базовой единицей энергии является джоуль. Это означает, что такая задача, как поднятие ящика на рисунке 1, требует определенного количества джоулей независимо от того, как быстро ящик поднимается.
Мощность
- основная статья
Мощность — это скорость использования или передачи энергии. Мощность — это количество энергии, деленное на время, необходимое для ее использования. Его единица измерения — ватт, то есть один джоуль потребляемой энергии в секунду.Циркулярная пила потребляет определенное количество энергии для работы, и то, как быстро энергия потребляется от батареи, определяет, на сколько хватит ее накопленной энергии.
[математика] P = \ frac {\ Delta E_ {sys}} {\ Delta t} [/ math]- P — средняя выходная мощность, измеренная в ваттах (Вт)
- ΔE sys — чистое изменение энергии системы в джоулях (Дж), также известное как работа.
- Δ t — это продолжительность — сколько времени занимает потребление энергии — измеряется в секундах (секундах)
Умножение значения мощности на период времени, в течение которого она используется, дает величину энергия .Вот почему киловатт — это единица мощности, а киловатт-час (1 киловатт на 1 час) — это единица энергии.
Задачи (например, подъем ящика) требуют определенного количества энергии (определенного количества джоулей), но чем быстрее выполняется задача (чем меньше Δ t ), тем больше энергии требуется (больше ватт) .
Двигатели и бензобаки
Двигатель автомобиля определяет, какую мощность он может выдать (это механическая мощность, часто измеряемая в лошадиных силах, в отличие от тепловой мощности, которая показывает, насколько быстро он сжигает бензин), а количество бензина в бензобаке определяет, сколько энергии двигатель имеет в своем распоряжении.Чем больше количество бензина, тем дольше двигатель может работать без истощения энергии. Чем больше мощности использует двигатель (например, при быстрой езде или увеличении оборотов двигателя для быстрого ускорения), тем меньше времени хватит на химическую энергию, доступную в бензине. Вот страница о приемах повышения экономии топлива.
Конденсаторы и батареи
Конденсаторы часто имеют немного энергии, которая может быть разряжена довольно быстро. Это короткое время означает, что они могут иметь довольно высокую мощность даже при небольшом количестве накопленной энергии (например, это полезно для вспышек фотоаппарата).Батареи, с другой стороны, содержат намного больше энергии, чем конденсатор, но разряжают эту энергию гораздо медленнее, что означает, что они имеют меньшую выходную мощность.
Аналогия с емкостями для воды
Рисунок 2. Кружка с надписью «Power» имеет больший показатель. В кружке с надписью «Энергия» больше воды. Это изображение показывает, чем отличаются энергия и мощность. Оба имеют воду и расход. [2]На рис. 2 показана кружка с небольшим количеством воды, наливаемая быстро, и кувшин с большим количеством воды, наливаемый медленнее.Кружка подает больше воды за заданный промежуток времени, но общее количество доставленной воды будет меньше, чем из кувшина. По аналогии, кружка имеет большую мощность, но меньшую энергию. Кувшин выделяет меньшее количество жидкости в течение более длительного периода времени. Аналогия продолжается с кувшином, имеющим меньшую выходную мощность, но большую энергию. Кружка очень быстро высвобождает всю воду (энергию). И наоборот, кувшин вмещает гораздо больше воды (энергии), даже если он не теряет ее быстро.
Список литературы
Energy Mix — Green Mountain Power
Чистая, экономичная, надежная энергияНаши источники энергии на 95% не содержат углерода и более чем на 64% являются возобновляемыми.Мы прилагаем все усилия, чтобы предоставить клиентам чистую, экономичную и надежную электроэнергию. Большая часть наших поставок — это гидроэлектроэнергия, как от небольших местных гидроэлектростанций в Вермонте, так и от крупных объектов в Квебеке. GMP стремится к тому, чтобы к 2025 году не было углерода на 100%, а к 2030 году — на 100% из возобновляемых источников.
Примечание: Эти цифры на 2020 год являются приблизительными, основанными на энергетическом плане GMP и наших закупках источников питания в течение года. Эти оценки будут завершены после того, как ISO-NE обработает все кредиты на возобновляемые источники энергии, которые также называются REC.(Если вам интересно, что такое REC — мы объясним ниже!) Этот процесс занимает месяцы, поэтому окончательные данные за 2020 год не будут официальными и опубликованы на нашем веб-сайте до конца 2021 года. Что такое REC?REC — это кредит на возобновляемые источники энергии, каждый из которых представляет собой экологические преимущества 1 МВтч возобновляемой энергии. Электрогенераторы могут продавать экологические атрибуты производимой ими энергии как РЭК, и тот, кто покупает РЭИ, может заявить об экологической ценности этой энергии как своей собственной, даже если они не генерировали эту чистую энергию.REC могут быть засчитаны только один раз. Таким образом, когда GMP продает REC, чтобы снизить общие затраты для клиентов, GMP больше не может претендовать на экологичность производимой нами электроэнергии — она считается «рыночной силой», а не «возобновляемой энергией» для наших клиентов. Прокрутите вниз, чтобы узнать больше о том, как REC помогают снизить затраты для клиентов ниже.
Энергоснабжение на 2019 год
В 2019 году наши источники энергии на 94% не содержали углерода и на 63% были возобновляемыми. На этой диаграмме показаны завершенные поставки энергии GMP после продажи РЭУ.Прокрутите вниз, чтобы увидеть диаграмму, на которой показано наше энергоснабжение до продажи РЭУ.
Примечание: Рыночные закупки не имеют связанных с ними экологических атрибутов, и они рассматриваются как имеющие остаточную структуру ISO-NE. Этот набор систем со временем меняется, и в 2019 году это были в основном природный газ (52%) и атомная энергия (30%). Примечание: На этой диаграмме показан предварительный блок питания GMP до того, как мы купили и продали REC. Как РЭК снижают стоимость электроэнергии для Вермонтерса?Целью регионального рынка РЭЦ является создание стимулов для развития возобновляемой генерации, такой как солнечная и ветровая энергия.Все штаты Новой Англии требуют, чтобы коммунальные предприятия использовали возобновляемые источники энергии как часть их структуры энергоснабжения, в то время как точные суммы зависят от штата. Коммунальные предприятия могут производить собственную возобновляемую энергию или достигать этих целей, покупая REC (что помогает стимулировать разработчиков возобновляемых источников энергии). GMP продает некоторые из генерируемых нами REC другим коммунальным предприятиям, когда эти REC являются более ценными за пределами штата, что напрямую помогает снизить затраты для всех клиентов GMP. GMP в настоящее время продает REC, связанные с возобновляемыми генераторами, такими как Kingdom Community Wind, потому что они создают ценность, которая на 100% идет клиентам и компенсирует для них затраты на электроэнергию.
Huntington FallsEnergy and Power Units: основы
[pagebreak: Energy and Power Units: The Basics]
Если вы изучаете зеленые технологии, особенно возобновляемые источники энергии, вы не можете не столкнуться с такими утверждениями:
- 26-ваттная КЛЛ производит свет, эквивалентный Лампа накаливания мощностью 100 Вт.
- Энергетическая ценность галлона этанола варьируется от 75 700 БТЕ до 84 000 БТЕ.
- Toyota Prius Hybrid Synergy Drive включает в себя 67-сильный электродвигатель.
Но что такое ватты, БТЕ и лошадиные силы? Что они измеряют и как они относятся к возобновляемой энергии? Например, сколько ватт вырабатывает ветряная турбина и в скольких домах будет эта мощность? Сколько БТЕ требуется для обогрева среднего дома и сколько для этого требуется природного газа?
Прежде чем вы сможете ответить на такие вопросы, вы должны овладеть некоторыми основными понятиями и словарным запасом:
- Что такое энергия и мощность и как они соотносятся друг с другом?
- Какие стандартные единицы энергии и мощности используют ученые?
- Какие традиционные единицы измерения используются в промышленности и как они соотносятся со стандартными единицами измерения?
- Как различные блоки применимы к таким приложениям, как освещение, отопление и транспорт?
Этот отчет представляет собой краткий обзор энергии, мощности и единиц, используемых для их измерения.Но не волнуйтесь; это не физика в старших классах снова и снова. Это больше похоже на курс Берлитца по энергетике — достаточно, чтобы вы могли прочитать меню и, возможно, подслушать местных жителей.
Вот список содержания:
— Боб Беллман — внештатный писатель по технологиям и консультант по маркетингу.
[pagebreak: SI: Международная система единиц]
На протяжении веков ученые шли разными путями, исследуя энергию и мощь. Таким образом, каждый вид энергии — электрическая, механическая, химическая, тепловая и ядерная — приобрел свою собственную систему измерения, и каждая отрасль, связанная с энергетикой, разработала свою собственную терминологию.Автосалоны говорят о лошадиных силах. Подрядчики HVAC устанавливают тонны и БТЕ. Электроэнергетика поставляет киловатт-часы. Ученые относятся к ньютонам и джоулям.
В 1960 году Международная система единиц (СИ) была получена из метрической системы, чтобы обеспечить стандартный словарь для всего физического. СИ построена на семи основных единицах (см. Таблицу 1), из которых могут быть выведены все другие физические величины. В таблице 2 перечислены некоторые стандартные производные единицы. Например, ньютон (производная единица силы) определяется как один килограмм (базовая единица массы), ускоренный со скоростью один метр (базовая единица длины) в секунду (базовая единица времени) в квадрате.В таблице 3 перечислены некоторые стандартные префиксы, используемые для обозначения кратных и дробных единиц. Например, мегаватт (МВт) равен миллиону (10 6 ) ватт; Милливатт (мВт) составляет одну тысячную (10 -3 ) ватта.
Отрасли, связанные с энергетикой, начинают использовать терминологию СИ, но традиционные термины по-прежнему доминируют. Многие автомобильные компании теперь указывают мощность двигателя в киловаттах, но в скобках после номинальной мощности: 187 л.с. (140 кВт). Начиная с краткого руководства по энергии, мощности и силе, в следующих нескольких разделах рассматриваются единицы, наиболее часто используемые в приложениях для возобновляемых источников энергии.
Таблица 1: Базовые единицы СИ
Таблица 2: Некоторые производные единицы СИ
Таблица 3: Некоторые множители СИ
[разрыв страницы: Энергия 101: Джоули, Ватты и Ньютоны]
Проще говоря, энергия — это емкость для выполнения работы ( W ) — все, от запуска автомобиля до обогрева дома и освещения комнаты. Многие формы работы предполагают преобразование энергии. Лампочка преобразует электрическую энергию в тепловую и световую. Двигатель внутреннего сгорания преобразует химическую энергию в тепловую и механическую.Динамо-машина превращает механическую энергию в тепловую и электрическую.
Решения в области возобновляемых источников энергии используют источники энергии, которые не будут исчерпаны этими преобразованиями, и сокращают потребление энергии, делая преобразования более эффективными. Фотоэлектрические (PV) панели вырабатывают электричество из солнечного света вместо сжигания невозобновляемых ископаемых видов топлива. Компактные люминесцентные лампы (КЛЛ) потребляют меньше энергии, чем лампы накаливания, поскольку они преобразуют больше электричества в свет и меньше — в тепло.
Поскольку энергия и работа — две стороны одной медали, они измеряются в одних и тех же единицах. Единица измерения энергии / работы в системе СИ — джоулей (Дж), названная в честь английского физика Джеймса Прескотта Джоуля (1818 — 1889). Джоуль открыл связь между теплотой и механической работой, что привело к развитию законов термодинамики.
Один джоуль равен работе, совершаемой силой в один ньютон, перемещающей объект на один метр (Дж = Н · м). Это примерно столько энергии, сколько требуется, чтобы поднять небольшое яблоко на один метр против силы тяжести Земли.Один джоуль также равен энергии, необходимой для перемещения электрического заряда в один кулон через разность электрических потенциалов в один вольт (J = C · V).
Мощность (P) — это скорость передачи или преобразования энергии. Таким образом, мощность равна работе, разделенной на время (P = Вт / т). Единица мощности в системе СИ — Вт и (Вт), в честь шотландского изобретателя Джеймса Ватта (1736-1819). Усовершенствования Ватта в паровой машине помогли запустить промышленную революцию. По иронии судьбы, сам Ватт ввел термин «лошадиные силы», чтобы охарактеризовать преимущества своего парового двигателя.
Один ватт равен одному джоулю в секунду (Вт = Дж / с). Человек, поднимающийся по лестнице, работает с мощностью около 200 Вт. В электрических приложениях один ватт равен одному вольту, умноженному на один ампер (Вт = В · А). Лампы накаливания используют электрическую энергию мощностью от 40 до 150 Вт.
Force редко упоминается в разговорах о возобновляемых источниках энергии, за исключением ненаучного смысла: «Высокая цена бензина заставляет меня ходить на работу пешком». Тем не менее, сила — важное понятие. Физики выделили четыре фундаментальных силы или взаимодействия: электромагнитная сила действует между электрическими зарядами, гравитационная сила действует между массами, а сильные и слабые силы удерживают вместе атомные ядра.Толчок и притяжение этих сил проявляются как энергия. Например, электромагнитная сила тянет электроны через проводник, создавая электрический ток. Гравитация тянет воду через турбины на гидроэлектростанции.
Силовая единица СИ — ньютон (Н) в честь английского физика сэра Исаака Ньютона (1643 — 1727). Многие считают, что Ньютон как личность оказал наибольшее влияние на историю науки, опередив даже Альберта Эйнштейна. Единица измерения Ньютон — это сила, которая ускоряет массу в один килограмм со скоростью один метр в секунду в квадрате (N = кг · м / с 2 ).Сила земного притяжения на человека весом 70 кг (154 фунта) составляет около 686 ньютонов.
[pagebreak: Механическая энергия: фут-фунты и лошадиные силы]
Из всех форм энергии механическую энергию, вероятно, легче всего понять — просто попробуйте поднять тяжелый чемодан. Таким образом, традиционной единицей механической энергии является фут-фунт (фут-фунт), количество работы, необходимое для перемещения объекта весом один фунт на расстояние в один фут. Один фут-фунт равен примерно 1,36 Дж. Метрическая аналогия фут-фунта — ньютон-метр (Н · м).Один ньютон-метр равен одному джоуля.
Вероятно, наиболее знакомая единица механической мощности — лошадиных сил (л.с.), задуманная Джеймсом Ваттом в 1782 году, чтобы выставить свой паровой двигатель среди конкурентов. Ватт определил, что «идеальная» шахтная пони может поднять 33000-фунтовое ведро угля на один фут за одну минуту, и соответственно определил механическую мощность в лошадиных силах.
Хотя 33000 фут-фунт / мин звучит много, мощность в лошадиных силах — относительно небольшая единица, равная примерно 746 Вт. Тостер-печь потребляет около 1000 Вт (1.3 л.с.), а на мощной газонокосилке только для того, чтобы раскрутить лезвие, требуется не менее 5 л.с. Четырехцилиндровый двигатель седана Honda Accord 2007 года выпуска развивает мощность 166 л.с. 12-цилиндровый двигатель нового Rolls-Royce Phantom выдает 453 л.с.
Greentech-компании решают проблемы механической энергии по нескольким направлениям. Биотопливо, гибридные бензиновые / электрические двигатели, подключаемые гибриды и другие технологии сокращают количество парниковых газов, образующихся при создании механической энергии. Они также помогают отучить автомобили и другую технику от ископаемого топлива.В гибридном двигателе Toyota Prius используется меньше бензина, чем в обычном двигателе, поскольку его мощность внутреннего сгорания составляет всего 76 л.с.
Исследование материалов способствует дальнейшему снижению затрат на механическую энергию. Помните, работа равна весу, умноженному на расстояние. До 50 процентов Boeing 787 Dreamliner сделано из легких композитных материалов. Это, наряду с повышенным КПД двигателя, позволяет 787 использовать на 20 процентов меньше топлива, чем другие самолеты аналогичного размера.
[pagebreak: Электрическая энергия: вольты, амперы и киловатты]
Электрическая энергия менее интуитивна, чем механическая энергия, потому что она действует незаметно.Ближайшим аналогом подъема тяжелого чемодана является сила, которую вы чувствуете, когда играете с магнитами.
Электрическая энергия основана на притяжении и отталкивании заряженных частиц, т. Е. На электромагнитной силе. Сила зарядов и расстояние между частицами вместе создают разность электрических потенциалов или напряжение. В электрических приложениях напряжение тянет электроны через проводник, чтобы создать ток, в отличие от силы тяжести, тянущей молекулы воды по трубе.
Стандартная единица электрического заряда — кулонов (Кл). Шарль-Огюстен де Кулон (1736–1806) был французским физиком, открывшим связь между электрическими зарядами, расстоянием и силой. Кулон — это количество заряда, переносимое током в один ампер за одну секунду (C = A · s), и это удивительно большая единица. Сила отталкивания между двумя зарядами +1 кулон, находящимися на расстоянии одного метра друг от друга, составляет 9 x 10 9 Н, или более миллиона тонн! Таким образом, заряд чаще всего измеряется в микро- или нанокулонах.
Стандартная единица электрического потенциала — вольт (В), в честь графа Алессандро Вольта (1745 — 1827), известного разработкой электрической батареи. Вольт эквивалентен одному джоулю энергии на кулон заряда (V = Дж / Кл). Бытовая электрическая сеть в США обычно составляет 110 В, хотя 220 В может использоваться для тяжелой бытовой техники. Обычная батарея фонарика выдает 1,5 В, а мощность молнии может составлять около 100 МВ. Линии дальней связи работают от 110 до 1200 кВ.
Стандартная единица измерения электрического тока — ампер, (А) или ампер. Французский физик Андре-Мари Ампер (1775–1836) был одним из главных первооткрывателей электромагнетизма. Один ампер равен перемещению одного кулона заряда в секунду (A = C / s). Большинство бытовых цепей потребляют менее 15 А.
Большая часть электроэнергии вырабатывается за счет сжигания ископаемого топлива. Фотоэлектрические, ветряные турбины и другие технологии предлагают чистые возобновляемые альтернативы, но им предстоит пройти долгий путь, чтобы заменить существующие электростанции.В 2006 году электростанции, работающие на ископаемом топливе, в США произвели 2874 миллиарда кВтч, а атомные станции — 787 миллиардов кВтч. Все вместе взятые возобновляемые источники энергии произвели 385 миллиардов киловатт-часов, что составляет менее 10 процентов от общего производства в США.
Отчасти проблема заключается в масштабе. Крупная электростанция, работающая на нефти, газе или угле, вырабатывает от 2 до 3 ГВт на полную мощность. Большинство концентрирующих солнечных установок вырабатывают десятки мегаватт, в то время как современная ветряная турбина вырабатывает около 3 МВт. Предлагаемому проекту Кейп-Уинд необходимо 130 турбин, чтобы обеспечить всего три четверти электроэнергии Кейп-Код.Типичная домашняя фотоэлектрическая система, подключенная к электросети, вырабатывает менее 6 кВт.
С другой стороны, доступно множество возобновляемых источников энергии, если мы просто сможем понять, как их использовать. Количество энергии солнечного света, падающего на один квадратный метр поверхности Земли, составляет примерно один кВт в секунду или 3600 кВт в час. Холодильники и тостеры потребляют от 1,0 до 1,5 кВт каждая. Лампы накаливания потребляют от 40 до 150 Вт, а КЛЛ излучают такое же количество света мощностью от 10 до 40 Вт.S. home потребляет около 1000 кВтч в месяц, малая часть солнечной энергии, которая попадает на его крышу.
[pagebreak: Тепловая энергия: БТЕ, калории и тонны]
Тепловая энергия — это содержание энергии в системе, связанное с повышением или понижением температуры объекта. Тепло — это поток тепловой энергии между двумя объектами, вызванный разницей в температуре. Возьмите чашку горячего кофе в холодный день, и вы ощутите действие тепловой энергии.
Британская тепловая единица (БТЕ или БТЕ) обычно используется для описания содержания энергии в топливе и мощности систем отопления и охлаждения.Одна БТЕ — это количество энергии, необходимое для повышения температуры одного фунта воды на один градус Фаренгейта. Существует несколько различных определений BTU, основанных на начальной температуре воды, но в целом одна BTU равна примерно 1055 Дж, примерно 780 фут-фунтам и примерно 0,3 ватт-часам.
При сгорании химическая энергия топлива преобразуется в тепловую или тепловую. Выход топочного мазута № 2 составляет около 138 000 БТЕ на галлон. Сжигание фунта угля дает около 15 000 БТЕ; сжигание кубического фута природного газа, около 1000 БТЕ.Для обогрева дома площадью 2 000 квадратных футов в Новой Англии требуется примерно 95 000 БТЕ / ч.
Одной из проблем, с которыми сталкиваются сторонники биотоплива, является более низкое энергосодержание этанола по сравнению с бензином. Галлон бензина содержит около 115 000 БТЕ, а галлон этанола — около 80 000 БТЕ. Таким образом, при сжигании этанола образуется меньше механической энергии, чем при сжигании бензина, и автомобили проезжают меньше миль на галлон. С топливом E10 (10 процентов этанола, 90 процентов бензина) сокращение пробега незначительно.С E85 (85 процентов этанола, 15 процентов бензина) водители видят сокращение пробега как минимум на 15 процентов. Некоторые автопроизводители устанавливают топливные баки большего размера, поэтому ассортимент их автомобилей с гибким топливом аналогичен бензиновым.
К другим единицам тепловой энергии относятся калория, терм и квадратик. small или грамм калорий (cal) — это количество энергии, необходимое для повышения температуры одного грамма воды на один градус Цельсия. большой или килограмм калорий (ккал) — это энергия, необходимая для повышения температуры одного килограмма воды на 1 ° C.Как и БТЕ, калорийность имеет разные значения в зависимости от начальной температуры воды. В среднем одна кал составляет около 4,18 Дж, а одна ккал — около 4,18 кДж или почти 4 БТЕ. Пищевые калории основаны на килограммах калорий.
therm (thm) равняется 100 000 БТЕ и приблизительно равно количеству энергии, выделяемой при сжигании 100 кубических футов природного газа.
Квадроцикл равен квадриллиону (1015) БТЕ и используется при обсуждении энергетического бюджета целых стран.В 1950 году США потребили 34,6 квадрата энергии. К 1970 году общее потребление выросло до 67,8 квадратов; к 1990 г. — 84,7 четверных; а к 2006 г. — 99,9 четверных. Количество возобновляемых источников энергии — гидроэнергии и биомассы — в 1950 году составляло 8,6 процента. К 2006 году потребление возобновляемых источников энергии — гидроэнергии, биомассы, геотермальной, солнечной и ветровой энергии — упало до 6,9 процента от общего объема.
Тепловая мощность измеряется в БТЕ в час (БТЕ / ч), часто сокращенно просто БТЕ. Большинство номинальных значений нагрева и охлаждения в БТЕ — действительно БТЕ / ч.Один ватт равен примерно 3,41 БТЕ / ч. Одна лошадиная сила составляет более 2500 БТЕ / ч.
Мощность охлаждения часто оценивается в тонн . Одна тонна охлаждения — это количество энергии, необходимое для растопления одной тонны льда за 24 часа и равное 12000 БТЕ / ч. Типичная домашняя центральная система кондиционирования воздуха рассчитана на мощность от 4 до 5 тонн (от 48 000 до 60 000 БТЕ / ч). Комнатные кондиционеры работают от 5000 до 15000 БТЕ / ч.
В настоящее время Министерство энергетики США применяет 13-й сезонный стандарт энергоэффективности (SEER) для новых центральных кондиционеров в жилых помещениях.SEER определяется как общая мощность охлаждения в БТЕ, деленная на общую потребляемую энергию в ватт-часах (SEER = БТЕ / Вт · ч). Повышая стандарт SEER с 10 до 13, Министерство энергетики ожидает, что США сэкономят 4,2 квадрата энергии в период с 2006 по 2030 год с параллельным сокращением выбросов парниковых газов.
[разрыв страницы: Сравнение единиц измерения и коэффициенты преобразования]
Из-за своего разнообразного наследия блоки энергии и мощности сильно различаются по размеру. На Рисунке 1 показаны энергетические единицы, а на Рисунке 2 — силовые агрегаты.Обратите внимание, что вертикальный масштаб на обоих графиках логарифмический; каждая горизонтальная линия представляет собой десятикратное увеличение по сравнению с линией ниже.
Рисунок 1: Сравнение единиц энергии
Рисунок 2: Сравнение единиц мощности
В таблицах 4 и 5 перечислены коэффициенты преобразования между выбранными единицами энергии и мощности.