Úspora spotřeby energie: Proč, jak, kdy, kde

Zachování energie je princip, který platí univerzálně pro všechny jevy. Tento článek poskytuje pohled na úspory energie.

Princip zachování energie je pozoruhodně užitečný při předpovídání několika složitých situací, zejména v mechanice. Některé z příkladů, kde se používá zachování energie, jsou:

• Oscilační kyvadlo
• Lyžař klouzající z kopce
• Auto jedoucí do kopce
• Uvnitř jaderné elektrárny
• Uvnitř vodní elektrárny
• Baterie
• Míč vyletěl do vzduchu
• Ohňostroj

Pojďme diskutovat o každém z výše uvedených příkladů podrobně.

Oscilační kyvadlo

Transformace energie z jedné formy do druhé je vysvětlena pomocí principu zachování energie. V oscilujícím kyvadle se při pohybu tam a zpět kinetická energie přeměňuje na potenciální energii a naopak. Ale celková mechanická energie zůstává stejná. Žádná energie se tedy nevytváří ani neničí, ale přenáší se z jedné formy do druhé.

Lyžař klouzající z kopce

U lyžaře, který klouže z kopce, dochází k přeměnám energie mezi gravitační potenciální energií lyžaře a jeho/její kinetickou energií. Kromě toho může být generována tepelná energie jako součást tření. Pro celý systém zůstává zachována celková energie.

Auto jedoucí do kopce

Zde také, gravitační potenciální energie a kinetická energii hraje roli. Energie zůstává v systému zachována.

Uvnitř jaderné elektrárny

Úspora energie je viditelně přítomna v elektrárnách, kde se energie vyrábí z reakcí pro jiné účely. V jaderné elektrárně z rozpadu radioaktivního prvku vzniká elektrická energie. Mezi procesem dochází k řadě kroků transformace energie. Elektrická energie se tedy nevyrábí odnikud, ale z nukleární energie. Energie se tedy v procesu šetří.

Uvnitř vodní elektrárny

Podobně jako u jaderné elektrárny a vodní elektrárna vyrábí elektřinu z mechanické energie z vody. Toto je další případ, kdy se šetří energie.

Baterie

Baterie jsou široce používány jako zdroj energie pro téměř všechna zařízení. Chemická energie uložená v bateriích se přeměňuje na elektrickou energii. Během procesu nedochází k vytváření ani ničení žádné energie.

Míč vyletěl do vzduchu

Míč vyhozený do vzduchu má zpočátku pohyb energii a poté gravitační potenciál energie. Celková energie systému zůstává stejná.

Ohňostroj

Petardy a ohňostroje používané na festivalech jsou zdrojem tepelné a světelné energie. Tyto energie nevznikají odnikud, ale jsou transformovány z chemické energie uložené v chemikáliích, které tvoří ohňostroj.

Úspora spotřeby energie: Často kladené otázky

Kdy použít úsporu energie?

Zachování mechanické energie je nejrozšířenějším principem v mechanice pro předpovídání výsledků po srážkách, volném pádu apod. Princip zachování energie (mechanický) se jeví jako velmi nápomocný při řešení situací, kdy jsou zapojeny konzervativní síly. Gravitační síla, síla pružiny atd. jsou konzervativní síly. To znamená, že zákon se vztahuje na izolované systémy. V takových situacích jsou jiné nekonzervativní síly nebo faktory prostředí považovány za zanedbatelné.

Výrok o zachování energie zní takto:

„Energie nemůže být vytvořena ani zničena, ale může být převedena z jedné formy do druhé. V izolovaném systému tak zůstává celková energie zachována.

Kdy úsporu energie nepoužívat?

Přestože je zachování energie všeobecně používaným principem, existují určité případy, kdy je její použití omezeno nebo je používáno v pozměněné podobě.

Jak bylo uvedeno výše, princip úspory energie platí pro izolované systémy. Zatímco když dojde k interakci mezi dvěma systémy, zachování energie nelze použít pro jeden systém. Pro vyhodnocení situace je potřeba zvážit účinky obou systémů. Existuje také případ, kdy Einstein zavedl hmotnostně-energetickou ekvivalenci, kdy celková hmotnost a energie systému zůstávají stejné. To je použitelné v situacích, kdy dochází k jaderným reakcím.

Proč používat úsporu energie?

Zachování energie se používá v několika oblastech fyziky pro usnadnění výpočtů.

Princip zachování energie se používá k řešení několika fyziky numericky za předpokladu, že energie pro izolovaný systém je zachována. Tento zákon zachování energie nám pomáhá předpovídat výsledky v případech, jako jsou srážky, volný pád, jiné problémy v mechanice atd. V mechanice je řešení problémů snazší pomocí kinematických rovnic. Úspora energie však šetří čas ještě dále a pomáhá při řešení mnohem lépe.

Kde využít úsporu energie?

Energie je životně důležitý prvek ve fyzice, který řídí většinu jevů. Princip zachování je tedy přínosem pro řešení téměř všech problémů.

Pro řešení numerických problémů zahrnujících izolované systémy a konzervativní síly je velmi účinný princip zachování energie. Existují však určité situace, kdy se místo zachování energie používá nový princip vyvinutý Einsteinem nazvaný ekvivalence hmotnosti. Takové případy se nacházejí v jaderné reakce na Slunci, v urychlovačích částic atd. Je to proto, že se určitá hmota přemění na energii.

V konzervovaných systémech zanedbáváme vliv energie ztracené třením nebo jinými nekonzervativními silami. To usnadňuje výpočty. Princip zachování energie se používá v systémech, kde něco podléhá srážkám. Pokud se jedná o elastickou srážku, využívá se zachování mechanické energie.

Také čtení:

• Jak efektivně převádět elektrickou energii v transformátorech
• Jak vypočítat energii v magnetickém poli
• Příklad světla na mechanickou energii
• Šetří se mechanická energie
• Jak optimalizovat využití tepelné energie v průmyslových pecích
• Jak najít energii v neuronových sítích
• Chemická energie na elektrickou energii
• Příklady tepelné energie
• Příklady kvantové energie
• Jak vypočítat energii v experimentu s kvantovou teleportací