რა არის განსხვავება იმ ენერგიის ფორმებს შორის, რომლებიც დადებით იქნებიან ტრანსფორმირებადი და იმ ფორმებს შორის, რომლებიც არ იქნებიან?
ენერგიის სახეობების შეცვლადობის და შეცვლას რთულად შემცვლელი ფორმების განსხვავება
სხვადასხვა ფორმის ენერგიის შეცვლის ხელმისაწვდომობა განსხვავდება ფიზიკური და ქიმიური პროცესების ხელმისაწვდომობის, ეფექტურობისა და ამ პროცესების შებრუნების შესაძლებლობის გამო. ქვემოთ არის შეცვლადობის და შეცვლას რთულად შემცვლელი ფორმების სახელმძღვანელო განსხვავებების დეტალური განმარტება, ასევე ამ განსხვავებების მიზეზები.
შეცვლადი ფორმების ენერგია
1. ელექტროენერგია და მექანიკური ენერგია
შეცვლის მოწყობილობები: ელექტრომოტორები, გენერატორები.
მახასიათებლები: მაღალი შეცვლის ეფექტურობა, შესაბამისად მარტივი პროცესი.
მიზეზი: ელექტროენერგია შეიძლება დირექტულად შეიცვალოს მექანიკურ ენერგიად ელექტრომაგნიტური ინდუქციის გზით (ელექტრომოტორები), და პირიქით (გენერატორები). ეს პროცესები ახერხებენ ელექტრომაგნიტიზმის საფუძველ პრინციპებს, არიან მაღალი ეფექტურობისა და შებრუნებადი.
2. თერმოენერგია და მექანიკური ენერგია
შეცვლის მოწყობილობები: პარის ძრავები, შინაგანი წერტილების ძრავები.
მახასიათებლები: მაღალი შეცვლის ეფექტურობა, თუმცა შეზღუდული თერმოდინამიკის მეორე კანონით.
მიზეზი: თერმოენერგია შეიძლება შეიცვალოს მექანიკურ ენერგიად თერმოძრავების (როგორიცაა პარის ძრავები და შინაგანი წერტილების ძრავები) გამოყენებით. მიუხედავად იმისა, რომ ეფექტურობა შეზღუდულია კარნოს ციკლით, პრაქტიკული გამოყენებები ჯერადად მაღალი ეფექტურობის მიღწევას შეძლებენ.
3. ქიმიური ენერგია და ელექტროენერგია
შეცვლის მოწყობილობები: ბატარეები, საწვავის უჯრები.
მახასიათებლები: მაღალი შეცვლის ეფექტურობა, კონტროლის შესაძლებლობა.
მიზეზი: ქიმიური რეაქციები შეიძლება შეიცვალოს ელექტროენერგიად (ბატარეები), და პირიქით (ელექტროლიზის გზით). ეს პროცესები შეიძლება შეიცვალონ ელექტრონების გადაცემით, არიან მაღალი ეფექტურობისა და კონტროლის შესაძლებლობის მქონე.
შეცვლას რთულად შემცვლელი ფორმების ენერგია
1. ბუნებრივი ენერგია და ელექტროენერგია
შეცვლის მოწყობილობები: ბუნებრივი ენერგიის ძრავები.
მახასიათებლები: დაბალი შეცვლის ეფექტურობა, რთული და საშიში პროცესი.
მიზეზი: ბუნებრივი ფისიონი და ფიუზიონი რეაქციები გამოსხივებენ უზარმაზარ რაოდენობის ენერგიას, თუმცა ამ რეაქციების კონტროლი არის ძალიან რთული და საშიში. ასევე ბუნებრივი ნაწილაკების დამუშავება არის დიდი პრობლემა.
2. სინათლის ენერგია და ელექტროენერგია
შეცვლის მოწყობილობები: სოლარული უჯრები.
მახასიათებლები: დაბალი შეცვლის ეფექტურობა, მასივე მასალებისა და გარემოს მიერ დაპირდებული.
მიზეზი: სინათლის ენერგია ძირითადად შეიცვლება ელექტროენერგიად ფოტოვოლტაიკური ეფექტის გზით, თუმცა ამჟამინდელი სოლარული უჯრების ეფექტურობა ჯერ დაბალია, ჩვეულებრივ შედის 15%-დან 20%-მდე. ასევე სინათლის ენერგიის შეცვლის ეფექტურობა სასარგებლოდ არის დაპირდებული მასალების ხარისხით, ტემპერატურით და სინათლის ინტენსივობით.
3. ქიმიური ენერგია და მექანიკური ენერგია
შეცვლის მოწყობილობები: რაკეტის ძრავები.
მახასიათებლები: დაბალი შეცვლის ეფექტურობა, შებრუნების შეუძლებელი პროცესი.
მიზეზი: ქიმიური ენერგიის დირექტული შეცვლა მექანიკურ ენერგიად (როგორიცაა რაკეტის ძრავები) ჩვეულებრივ შეიძლება შეიცვალოს კომბუსტიის რეაქციებით, რომლებიც არიან ეფექტურობის და შებრუნების შეუძლებელი. დიდი რაოდენობის ენერგია აკარი სიცხერის ფორმაში და შეუძლებელია სრულიად შეიცვალოს მექანიკურ ენერგიად.
განსხვავებების და მიზეზების ჯამი
ფიზიკური და ქიმიური პროცესების ბუნება:
შეცვლადი: შეიძლება შეიცვალოს მარტივი და მაღალი ეფექტურობის ფიზიკური და ქიმიური პროცესებით, როგორიცაა ელექტრომაგნიტური ინდუქცია და ქიმიური რეაქციები ელექტროენერგიის შესაქმნელად.
შეცვლას რთულად შემცვლელი: შეიძლება შეიცვალოს რთული და დაბალი ეფექტურობის ფიზიკური და ქიმიური პროცესებით, როგორიცაა ბუნებრივი რეაქციები და სინათლის ენერგიის შეცვლა.
ეფექტურობა:
შეცვლადი: შეცვლისას საშუალოდ დაბალი ენერგიის კარგვა, მაღალი ეფექტურობა.
შეცვლას რთულად შემცვლელი: შეცვლისას დიდი რაოდენობის ენერგიის კარგვა, დაბალი ეფექტურობა.
შებრუნებადობა:
შეცვლადი: პროცესები შეუძლია შეიცვალონ შებრუნებით, რაც შესაძლებელია შეიცვალოს საწყის მდგომარეობა შებრუნების შემდეგ.
შეცვლას რთულად შემცვლელი: პროცესები შეუძლებელია შეიცვალონ შებრუნებით, რაც ხდება შესაძლებელი საწყის მდგომარეობის აღდგენა სამარტივო მეთოდებით.
ტექნიკური ზრდა:
შეცვლადი: დაკავშირებული ტექნოლოგიები და მოწყობილობები არიან მაღალი დონის და ფართოდ გამოყენებული.
შეცვლას რთულად შემცვლელი: დაკავშირებული ტექნოლოგიები და მოწყობილობები ჯერ კიდევ მიმდინარეობს და შედეგები შესაძლებელია შეიძლება დასახელება დიდი გამოწვევებით.
ამ განმარტებების გამოყენებით, შეგვიძლია უკეთ გავიგოთ, რატომ არის ზოგიერთი ფორმის ენერგია შეცვლადი, ხოლო სხვები რთულად შეცვლადი.
