תוֹכֶן
דיונים על היתרונות והחסרונות של כוח ואנרגיה אנושיים נסובים לרוב בעיקר סביב חששות מפני זיהום, בטיחות עובדים, יעילות אנרגיה, היקף האספקה העולמית. עיקר הכוח הנדרש לשמירה על קצב החיים הגלובלי המודרני נגזר ממקורות המניבים מוצרי פסולת לא רצויים או שיוצרים מצבים לא רצויים בדרך אחרת.
יותר מכל דבר אחר, ההשפעות הסביבתיות לטווח הקצר הגיעו להסתובב שינויי אקלים אנתרופוגנייםמלבד זיהום במובן המסורתי (למשל, עשן גלוי ממפעלי חשמל המונעים על פחם, או שפכים מפעילויות תעשייתיות שונות).
הסיבה לכך היא שריפה של דלקים מאובנים גורמת לתוספת של CO2 (פחמן דו חמצני) ו"גזי חממה "אחרים לאטמוספירה של כדור הארץ, וכתוצאה מכך לכידה נוספת של חום בקרבת פני כוכבי הלכת.
אנרגיה ועבודה
היתרונות והחסרונות של כוח האדם מתרכזים בגורמים שאינם זיהום. כמות העבודה השימושית הניתנת לביצוע בתהליך נתון ביחס לתשומת אנרגיה, הנקראת יעילות מכנית (תפוקת אנרגיה מחולקת בכניסת אנרגיה, הבאה לידי ביטוי כאחוז), חשובה אף היא.
תביעות של כוח אנושי הן לרוב פשוט שבני אדם לבדם יכולים לעבוד בצורה הרבה פחות יעילה ולפרק זמן קצר בהרבה מכפי שניתן לבצע עבודות משופרות במכונה.
אנרגיה בפיזיקה יש יחידות של כוח מכפיל מרחק (תוצר המסה וקצב השינוי במהירות או בתאוצה). יחידה זו היא מטר הניוטון, המשמש בדרך כלל לעבודה, ונקרא גם ג'ול.
יחידה זו מיוצרת באמצעות שילובי יחידות אחרות; לדוגמה, אנרגיה קינטית לינארית (KE) מתקבלת מהנוסחה (1/2) mv2,ואילו אנרגיה פוטנציאלית היא בצורה mgh, כאשר m = מסה, g = התאוצה כתוצאה מכוח הכבידה (9.8 מ '/ ש'2 על כדור הארץ) ו- h = גובה מעל האדמה או נקודת התייחסות אחרת כלשהי לאפס).
דוגמאות כוח אנושי
כוח בפיזיקה היא פשוט אנרגיה לזמן יחידה, או קצב העבודה במערכת בה האנרגיה מופעלת לשימוש מכני. דוגמאות כוח אנושיות פשוטות כוללות ריצה במעלה גבעה או הרמת משקולות; ככל שיש יותר אנרגיה לזמן יחידה, כך הוא מספק יותר תפוקת כוח.
אם אתה עולה על טיסה במדרגות נתון תוך 10 שניות, האנרגיה הפוטנציאלית שלך משתנה באותה כמות כאילו אתה עולה במדרגות תוך 5 שניות או 15 שניות. אבל הכוח שלך תלוי בכמה זמן לוקח לך להגיע לפסגה, ובכל מקרה עשית את אותה כמות עבודה גופנית.
סוגי אנרגיה
קינטית ו אנרגיה פוטנציאלית להמציא חפצים אנרגיה מכנית. לאובייקטים יש גם מה שנקרא אנרגיה פנימית, המתייחסת בעיקר לתנועת הרטט המהירה של חלקיקים מרכיבים זעירים המרכיבים ברמה המולקולרית.
אנרגיה מגיעה היא גם מספר צורות אחרות: אנרגיה כימית (המאוחסן בקשרים של מולקולות), אנרגיה חשמלית (כתוצאה מהפרדת מטענים ושדה חשמלי) ו- חום, שקשה ברוב המערכות להשתמש בהן לעבודה ובמקום זאת בעיקר "מתפוגג."
הפקת כוח מאנרגיה פירושה שריפת דלק (נפט גז טבעי, פחם; כמה דלקים ביולוגיים), שימוש באנרגיה קינטית של מים או רוח זורמים (כוח הידרו או רוח) או אטומים "מפוצלים" (כוח גרעיני).
אחסון אנרגיה מכנית
אמנם בכדור הארץ יש הרבה דלק זמין לייצור אנרגיה (בעיקר חשמל), אחסון כוח הוא אתגר משמעותי. מצברים נכון לעכשיו לא יכול לספק אפילו חלק קטן מהכוח הנדרש בכדי לשמור על ייצור, רשתות תקשורת ותחבורה עולמית לאורך זמן רב.
באזורים מסוימים שיש להם גיאוגרפיה חיובית, ניתן לשמור על מאגר מים גבוה יותר מתחנת כוח ולהשתמש באנרגיה הפוטנציאלית הכבידה במאגר זה כדי לייצר כוח הידרו בטווח הקצר על ידי מתן אפשרות לזרום מאזורים גבוהים יותר ונמוכים ו כוח הטורבינות של גנרטורים חשמל בתהליך. עם זאת, כפי שאפשר לדמיין, מדד הפסקת האופן הזה לא יעבוד זמן רב באזור מאוכלס מאוד.
עתיד אחסון האנרגיה
ביקורת אחת המונחת על מתחדשים, בעיקר אנרגיה סולארית ורוח, היא חוסר האמינות שלהן בגלל טבעם המגיע והולך; ימים או תקופות רגועות קורים, כמו גם ימים מעוננים.
הודות לצו הבינלאומי להמשיך ולייצר אנרגיה תוך ניסיון להפחית את הפגיעה בסביבה, קבוצת חוקרים במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס ליד בוסטון, מסצ'וסטס, החלה את עבודת 2018 במטרה לאגור כמויות יעילות של אנרגיה סולארית.
הקבוצה הציעה להשתמש בטנקים של סיליקון מותך כדי לאגור אנרגיה מסוג זה ולשחרר אותה לפי דרישה, וניבאו כי בסופו של דבר, העיצוב הרעיוני שלהם יכול לייצר מוצר מעולה בהרבה מהתקן התעשייתי של ימינו, בטריות ליתיום.