Nuklearna i hemijska energija

Energija
Definicija
Energija je sposobnost vršenja rada.
Ova opšta definicija je deo osnovnih definicija savremene fizike, i to u onom delu koji treba da odgovori na pitanje o uzroku i poreklu prirodnih fenomena akcije, dejstva i sile. Svaki fizički sistem poseduje energiju u izvesnoj količini. Količina energije sistema nije apsolutna vrednost već relativna u odnosu na referentno stanje ili referentni nivo. Energija fizičkog sistema se definiše kao količina mehaničkog rada koga sistem može da proizvede kada menja svoje tekuće stanje i prelazi u referentno stanje; na primer ako se litar vode ohladi do 0°C ili kada auto udari drvo i uspori od 120 km/h do 0 km/h.
U fizici je energija tesno povezana sa pojmom entropija.
* Entropija
Iz projekta Википедија
Skoči na: navigacija, pretraga
Entropija (grč. έντροπή, "obrt ka unutra"), uveo Rudolf Julijus Εmanuel Klauzijus 1865; veličina stanja koja se može posmatrati kao mera za "vezanu" energiju nekog zatvorenog materijalnog sistema, tj. za energiju koja se, nasuprot "slobodnoj", više ne može pretvoriti u rad. Suprotni pojam je ektropija.
Od Bolcmana (Predavanja o principima mehanike, 1897. do 1904) entropijom se u smislu "kinetičke teorije gasova" označava toplotni sadržaj nekog sistema kao energija kretanja njegovih molekula.

Entropija definicija
Entropija je težnja sistema da spontano pređe u stanje veće NEuređenosti, dakle, entropija je merilo NEuređenosti sistema. Najveća uređenost sistema je temperatura apsolutna nula. (pogledaj: Magnetno hlađenje ) Pošto ona ne može da se postigne, prema Trećem principu termodinamike (Nernstova teorema) uzima se da entropija asimptotski teži nuli kada temperatura sistema prilazi apsolutnoj nuli.
Entropija je težnja sistema ka stanju najveće uređenosti.( a ne obratno kako je napisano u prethodnoj definiciji. Svi sistemi teže ka apsolutnoj nuli. Tamo su sve sile uravnotežene tj. u stanju najveće uređenosti) Ova definicija određuje da li vasiona teži haosu ili uređenosti. U toplijem telu elektroni se kreću haotičnije nego u hladnijem.Ako se svemir hladi, znači da teži ka uređenosti, a ne prema haosu.
Entropija - termodinamička definicija [uredi]
Entropija je veličina određena količnikom toplote i apsolutne temperature. Ova definicija ne otkriva pravi smisao entropije, ali omogućava njeno merenje
Drugi princip termodinamike opisuje posledice entropije: Nije moguć perpetuum mobile druge vrste. Ili prostije, ne može se dobiti rad prenosom toplote sa hladnijeg na toplije telo.
Sa etropijom se neprekidno srećemo u svakodnevnom životu. Svako je video knjigu kako padne sa stola pri čemu se njena kinetička energija pretvoila u toplotu i malko ugrejala podlogu na koju je pala. Ali niko nije video da knjiga sa poda poleti na policu uz spontano hlađenje poda. U prvom slučaju entropija sistema raste a u drugom opada. Svi spontani procesi se odigravaju u smeru porasta entropije. Normalno, niko nas ne sprečava da knjigu podignemo i vratimo u policu. Ali tada smo smanjili entropiju na račun rada koji je izvršen podizanjem knjige. A da bi se došlo do te energije morala je da poraste entropija na nekom drugom mestu pri čemu je ukupan rezultat porast entropije u svemiru.

Pojam energija se takođe koristi i u spiritualnim i nenaučnim krugovima, mada bez kvantifikacije, ali uz korišćenje ostale naučne terminologije sve u nameri da se naprave pretpostavke za lakše prihvatanje dotičnih činjenica. Obično to sve ima veze sa mistikom i izlečenjem, crnim zračenjima, duhovnim energijama, raznim mantrama, ali retko sa naukom.

Oblici energije
Energija se može pojaviti u nekoliko oblika:
potencijalna energija
postoji kao posledica položaja koji objekat ima u odnosu na druge objekte;
kinetička energija
koja je posledica kretanja tela;
hemijska energija
koja je posledica hemijskih veza među atomima supstance objekta;
električna energija
koja je posledica naelektrisanja objekta;
toplotna energija
postoji kao posledica zagrejanosti tela;
nuklearna energija
koja postoji kao posledica nestabilnosti atomskih jezgara objekta
elektromagnetna energija
je energija zračenja, što može biti svetlost, radio talasi ili drugi pojavni oblik istog fenomena elektromagnetnog zračenja.
Pretvaranje energije
Jedan oblik energije se može pretvoriti u drugi; na primer, baterija pretvara hemijsku energiju (Leklanšeovog elementa) u električnu energiju, koja se potom može pretvoriti u toplotnu (ili svetlosnu - što je elektromagnetna energija). Slično, potencijalna energija se pretvara u kinetičku energiju vode koja okreće turbinu, koja se potom pretvara u električnu energiju posredstvom generatora. Prilikom pretvaranja energije važi zakon o održanju energije.
Zakon održanja energije
Zakon održanja energije tvrdi da se u zatvorenom sistemu ne može menjati ukupan iznos energije, on ostaje konstantan. Ovaj zakon je posledica translacione simetrije vremena, što znači da fizički proces ne može zavisiti od trenutka početka procesa na vremenskoj osi. Neki rad (znači i oblici energije) nisu lako merljivi bez prisustva posmatrača.
*Ispod sledi nabrajanje oblika energije, kako ih mi doživljavamo u svakodnevnom okruženju:
• Kinetička energija: energija tela u pokretu
o Toplotna energija: energija povezana sa toplotom
o Energija zvuka: energija mehaničkih talasa vazduha
o Električna energija: energija pokretnih nosilaca naelektrisanja
• Potencijalna energija: energija koju objekat poseduje u odnosu na drugi; poznato i pod nazivom uskladištena energija
o Hemijska energija: uskladištena energija u hemijskim supstancama
o Nuklearna energija: energija uskladištena u atomskim jezgrima
• Energija zračenja: energija elektromagnetnih talasa, uključujući svetlost
Jedinice
Internacionalni sistem SI
Internacionalna jedinica za energiju i rad je džul (J), nazvana u čast Džejmsa Preskota Džula i njegovih eksperimenata kojima je dokazao ekvivalenciju mehaničke i toplotne energije. Školska definicija rada je: Proizvod sile i pređenog puta kada sila deluje u pravcu pomeranja tela, dakle:
energija = rad = sila x pređeni put
što se u jedinicama SI sistema izražava kao:

Odnosno, jedan džul jednak je jednom njutn-metru, kao radu koji izvrši sila od jednog njutna pri pomeranju tela na putu od jednog metra. Jedinica energije u nuklearnoj fizici je elektronvolt (eV), s obzirom da su redovi veličina izrazito mali.
.
U spektroskopiji se koristi jedinica

što se objašnjava inverznom zavisnošću energije zračenja od talasne dužine, što potiče iz poznate jednačine
.
Moment sile i energija [uredi]
Primetimo da se moment sile izražava takođe u njutn-metrima (Nm), što je ista jedinica kao i za energiju i nije u pitanju slučajnost: moment sile od 1 njutn-metra duž ugla od 1 radijana vrši rad (što je isto što i energija) od 1 džula.
Druge jedinice energije
U CGS sistemu,
• jedan erg je 1 g cm2 s−2, što je 1.0×10 −7 J
• litar-atmosfera iznosi 101.325 J i davno je napuštena.
Kraljevske/američke jedinice mere za energiju i rad uključuju sledeće jedinice:
• stopa-funta sila iznosi 1.3558 J,
• britanska toplotna jedinica (Btu), jedinica koja ima nekoliko vrednosti i iznosi oko 1055 J, i
• konjskasnaga-sat i iznosi 2.6845 MJ.
• kilovat-čas (kW h) je jedinica koja se koristi veoma često, pogotovo na računima za naplatu električne energije, a jedan kW h je ekvivalentno 3.6×106 J (3600 kJ or 3.6 MJ). Metričke jedinice jesu konzistentne ali ova izgleda čudno zbog jednog jednostavnog razloga. Metrička jedinica za vreme je sekunda, a u satu ima 3600 sekundi -- drugim rečima, 1 kW s = 1 kJ je prilagođeno metričkom sistemu, ali je kW h primerenije svakodnevnoj upotrebi.
• kalorija se uglavnom koristi u dijetama i ishrani i predstavlja količinu toplote potrebnu da jedan kilogram vode zagreje za jedan stepen Celzijusa, u uslovima normalnog atmosferskog pritiska, 1 atm. Ova količina toplote zavisi malo od početne temperature vode, što za posledicu ima razne kalorije raznih energetskih vrednosti. Vrednost kalorije (uglavnom) je 4.1868 kJ.
Kalorije koje služe za opis energetske sposobnosti hrane su velike kalorije koje za osnovu imaju kilogram, a ne gram (vode) i zato se zovu kalorije hrane. One se ponekad nazivaju kilokalorije, podrazumevajući da su kalorije male kalorije zasnovane na gramu, a kao rezultat se izbegavaju prefiksi za velike kalorije (1 kcal je 4.184 kJ, nikad 4.184 MJ, čak i kada kalorije znače veće jedinice u istom dokumentu ili na nalepnici kutije sa hranom). Kalorije hrane se ponekad označavaju sa Cal (1000 cal) sa velikim slovom C, ali je ovakva vrsta obeležavanja češća u knjigama hemije i fizike—koje ne koriste velike kalorije—nego u realnim primenama gde se one ipak koriste. (Ovakva vrsta obeležavanja je zbunjujuća u situacijama gde se reč kalorija pojavljuje na početku rečenice ili prvoj koloni tabele sastojaka, gde se i očekuju velika slova za sve sastojke koji se nekako mere kao što mogu biti "Šećer", "Gvožđe" i slično.)
Prenos energije
Rad
Osnovni članak: Mehanički rad.
Rad je definisan kao linijski integral sile duž puta

Gornja jednačina tvrdi da je rad ( ) je jednaka integralu skalarnog proizvoda vektora sile ( ) i infinitezimale vektora puta ( ).
Toplota
Osnovni članak: Toplota.
Toplota je uobičajeni naziv za toplotnu energiju tela koja je posledica kretanja atoma i molekula tog tela. Ovo kretanje može biti translaciono (kretanje molekula i atoma kao celine unutar tela), vibracije (relativno kretanje atoma unutar molekula ili kristalne rešetke) i rotaciono kretanje. To je oblik kretanja koji se obično povezuje sa temperaturom tela ili agregatnim stanjem materije. U hemiji, toplota je iznos energije koja se upije ili oslobodi prilikom ostvarivanja hemijskih veza između atoma u molekule koji su rezultat hemijske reakcije.
Veza između toplote i energije je slična vezi između rada i energije. Toplota se kreće iz oblasti sa višom temperaturom ka oblasti niže temperature. Svako telo poseduje izvesnu količinu unutrašnje energije i ona je vezana sa slučajnim, nasumičnim, kretanjem njegovih atoma ili molekula. Ova unutrašnja energija je direktno srazmerna temperaturi tela. Kada dva tela različitih temperatura dođu u termički kontakt oni međusobno razmenjuju unutrašnju energiju dok se temperatura ne izjednači. Iznos energije koji se prenese je jednak iznosu razmenjene toplote. Uobičajena zabuna se javlja mešanjem pojmova toplote i unutrašnje energije, ali postoji razlika: izmena unutrašnje energije je jednaka toploti koja iz okoline pređe na telo uvećano za rad koji okolina izvrši nad telom.
Toplotna energija se prenosi na tri načina: provodnošću (kondukcijom), protokom (konvekcijom) i zračenjem (radijacijom).
Očuvanje energije
Prvi zakon termodinamike tvrdi da ukupan iznos energije koja uđe u sistem mora biti jednaka ukupnom iznosu energije koja izađe iz sistema uvećano za promenu energije unutar sistema. Ovaj zakon važi u svim granama fizike, uz probleme u kvantnoj mehanici. Teorema Emi Neter govori o vezi očuvanja energije sa vremenskom nezavisnošću zakona fizike, odnosno sa homogenošću vremena, kao jedinom njegovom simetrijom.
Primer očuvanja energije je klatno. U najvišem položaju kinetička energija je nula, a potencijalna gravitaciona energija je na maksimumu. Na svom najnižem položaju kinetička energija je maksimalna i jednaka je iznosu promene potencijalne energije. Ako bismo (u idealnom slučaju) smatrali da ne postoji trenje klatno bi se klatilo zauvek. U praksi, raspoloživa energija se nikad ne očuva potpuno kada telo menja stanje; inače bi bilo moguće napraviti večitu kretalicu (perpetuum mobile).
Drugi primer je hemijska eksplozija u kojoj se potencijalna hemijska energija pretvara u kinetičku energiju i toplotu u veoma kratkom vremenskom periodu.
Međutim, ne treba mešati pojmove očuvanje energije i čuvanje energije. Poslednji je vezan za čuvanje energetskih resursa i netrošenje fosilnih goriva ili električne energije.
Vrste energije
Svi oblici energije: toplotna, hemijska, električna, zračenje, nuklearna itd. mogu biti posmatrani ili kao kinetička ili kao potencijalna energija. Na primer toplotna energija je suštinski kinetička energija atoma i molekula; hemijska energija može biti zamišljena kao potencijalna energija atoma unutar molekula; električna energija se može shvatiti kao potencijalna i kinetička energija elektrona; nuklearna energija se na sličan način može posmatrati kao potencijalna energija subatomskih čestica unutar atomskog jezgra.
Кинетичка енергија
Кинетичка енергија је вид механичке енергије. Енергија коју тело поседује услед свога кретања зове се кинетичка енергија.
Ек = ½•mv²
Кинетичка енергија је једнака половини производа масе неког тела и квадрату брзине које то тело добија, односно кинетичка енергија тела је сразмерна маси тела и квадрату његове брзине.
Јединица за кинетичку енергију је џул(Ј).
**Toplotno zračenje

Intenzitet zračenja je zavisan od talasne dužine i povezan sa tempereturom - Vijenov zakon.
Toplotno zračenje predstavlja prenošenje toplote s jednog tela na drugo bez učestvovanja materije. Sunce emituje svoje toplotne zrake, a da se pri tom ne zagreva prazan kosmički prostor. Dok pri provođenju toplote i u konvekciji učestvuje materija i toplotna energija teče u obliku molekularnog kretanja od mesta više ka mestu niže temperature, pri zračenju se događa odavanje energije u obliku elektromagnetnih oscilacija.
Pod istim okolnostima najjače zrači crno telo. Isto tako rapave površine više zrače nego uglačane.
Isto onako kao što neka tela mogu u većem ili manjem stepenu da propuštaju svetlost, slično se susreće i kod toplotnih zraka. Tela koja mogu da propuštaju toplotu zovu se dijatermana tela, a nasuprot njima su atermana tela. Na primer, vazduh spada u dijatermana tela, dok staklo u atermana.
**Звук
Звук је титрај (вибрација) одређене учестаности (фреквенције).
Звук може бити одређен или неодређен. Одређени звук, тј. тон обухвата све звукове који се могу одсвирати или отпевати. Неодређен звук обухвата људски говор, врисак, лавеж паса, шуштање лишћа, гром, шкрипу врата, градску буку, звук ломљења стакла и сл.
Људско ухо може да чује само звукове учестаности између 20Hz и 16.000Hz. Мало дете може да чује звукове целог овог опсега, док се старењем полако губи способност регистровања звукова виших учестаности.
Данас је присутна појава да многи људи слабије чују нискофреквентне звукове (басове). У већини телевизора, касетофона, рачунара, музичких стубова, дискмена, вокмена, као и сличних уређаја, налазе се звучници који нису способни да стварају басове што доводи до закржљавања одређених пријемника (рецептора) у уху.
**Електрична енергија
Електрична енергија је један од облика енергије који се производи дејством електромагнетног поља на наелектрисање.
Поред ове, строго физичке, дефиниције постоји општеприхваћена конвенција да је електрична енергија (нестручне особе употребљавају и појмове електрична струја, струја и електрицитет) оно што се производи у електранама, преноси далеководима и дистрибуира до потрошача где се користи за рад кућних апарата, канцеларијске опреме, индустријских машина, и омогућава довољно енергије како за кућно тако и за комерцијално осветљење, грејање, кување и индустријске процесе.

Историја
Иако је било познато да електрицитет настаје као производ хемијских реакција које се дешавају у електролитској ћелији од како је Алесандро Волта развио Волтин стуб 1800. године, производња на такав начин је била и остала скупа. Мајкл Фарадеј је 1831. године изумео машину која генерише електрицитет из ротационог кретања, али је требало скоро 50 година да та технологија достигне комерцијално исплативи ниво. Томас Едисон је 1878. године, развио и продао комерцијално исплативу замену за гасно осветљење и грејање коришћењем локално генерисаног и дистрибуираног електрицитета, у облику једносмерне струје. Разлог што је генерисање електрицитета моралоо бити близу или у оквиру потрошачевих просторија је што Едисон није имао начина за конверзију напона. Избор напона било ког електричног система је компромис. Повећањем напонa смањује се струја и тако се елиминишу губици услед отпора кабла. На несрећу, појачава се опасност од директног контакта и такође се повећава потребна дебљина изолацијe. Надаље неке типове оптерећења је тешко или немогуће прилагодити високим напонима.
Никола Тесла, који је кратко време радио за Едисона и схватао теорију електрицитета на начин на који Едисон није, изумео је алтернативни систем коришћењем наизменичне струје. Тесла је схватио да пошто дуплирањем напона преполовљава струју и смањује губитке за три четвртине, само наизменична струја омогућава трансформацију између напонских нивоа у различитим деловима система. Ово је омогућило ефикасне високе напоне за дистрибуцију где се ризик смањује добрим дизајном, а релативно сигурне ниске напоне на местима потрошње. Он је наставио да развија општу теорију свог система, развијајући теоретске и практичне алтернативе за све тадашње употребе једосмерне струје, и патентирао своје напредне идеје 1887. године, у оквиру тридесет различитих патената.
Теслин рад је 1888. године привукао пажњу Џорџа Вестингхауса, који је поседовао патент за тип трансформатора који је могао да подржи велику снагу и био једноставан за производњу. Вестингхаус је управљао постројењем за осветљавање на наизменичну струју у Грејт Барингтону, Масачусетс од 1886. године. Иако је Вестингхаусов систем могао да користи Едисонове светиљке и имао грејаче, није имао мотор. Уз помоћ Тесле и његових патената, Вестингхаус је 1891 саградио електрични систем за рудник злата у Телуриду, Колорадо, са генератором на воду од 100 коњских снага (75 kW) који је покретао мотор од 100 коњских снага (75 kW) преко напојног вода дугог 2,5 миље (4 km). На крају је 1893 Алмариан Декер изумео цео систем за трофазно генерисање струје у Редландсу, Калифорнија. Затим, у сарадњи са Џенерал Електриком, који је Едисон био присиљен да прода, Вестингхаусова компанија је кренула у конструкцију електричне централе на Нијагариним водопадима, са три Теслина генератора од по 5.000 коњских снага за испоруку елекричне енергије постројењу за прераду алуминијума у Нијагари и граду Буфалу удаљеном 22 миље (35 km). Електрична централа у Нијагари је почела са радом 20. априла 1895. године. Њено отварање је поставило камен темељац за продају електричне енергије за више од сто година.
Електрична енергија данас
Данас, Теслин систем наизменичне струје је још увек примарни начин испоруке електричне енергије потрошачима широм света. Иако се једносмерна струја високог напона (ЈСВН) користи за предају велике количине електрицитета на велику удаљеност, већина производње електричне енергије, преноса, дистрибуције и продаје се обавља коришћењем наизменичне струје.
У многим државама, компаније за производњу електричне енергије поседују комплетну инфраструктуру од производње до преноса и дистрибуције. Због тога, електрична струја се посматра као природни монопол. Сама индустрија је углавном доста регулисана, често са контролом цене и неретко је у поседу државе. У неким државама, трговина у којој учествују произвођачи и дистрибутери функционише слично робној или новчаној берзи.
Потенцијална енергија
Потенцијална енергија је енeргија која потиче од релативног положаја (конфигурације) објекта у пољу козервативне силе. Тај облик енергије има потенцијал да промени стање других објеката у околини, на пример кофигурацију (геометријски распоред) или кретање.
Разни облици енергије се могу једним именом назвати потенцијалном енергијом. Сваки од ових облика енергије је повезан са врстом силе која дејствује у складу са неком особином материје (као што је маса, наелектрисање, еластичност, температура итд.). Потенцијална енергија се обично описује као особина коју тело има, а у вези је са положајем или обликом и спремно је да се претвори у кинетичку енергију. Механичка енергија је комбинација обе.
На пример, гравитациона потенцијална енергија је повезана са гравитационом силом која дејствује на масу тела; еластична потенцијална енергија са еластичним силама (у крајњем случају електромагнетним силама) која делују на еластичност деформисаног тела; електрична потенцијална енергија је повезана са Кулоновом силом; јака и слаба нуклеарна сила које делују унутар атомског језгра; хемијска потенцијална енергија, са хемијским потенцијалом атомског или унутар молекуларног распореда који делује на атомску/молекуларну структуру хемијске супстанце која чини тело; топлотна потенцијална енергија је у вези са електромагнетним силама које утичу на температуру тела.

Гравитациона потенцијална енергија]
Гравитациона потенцијална енергија је таква врста потнецијалне енергије која је последица чињенице да тело има масу и да на тело делује гравитациона сила.
У свакодневном животу, гравитациона потенцијална енергија се среће у ситуацији када се тело диже у Земљином гравитационом пољу. Увећање гравитационе потенцијалне енергије тела је једнако количини енергије потребној да се тело подигне или, што је потпуно исто, количина енергије која би било ослобођена уколико би тело било пуштено да слободно падне на првобитни ниво.

Гравитациона сила одржава планете у орбити око Сунца.
**Хемијска енергија је облик енергије која се манифестује у хемијским трансформацијама, хемијским реакцијама...
****Топлота реакције
Топлота (енталпија) стварања једињења односи се на један мол супстанце на температури од 25 степени и притиску од 101,3 kPa и који се дефинише:
Под топлотом (енталпијом) стварања подразумева се топлотни ефекат реакције при којој настаје 1 mol сложене супстанце из простих супстанци.
Укупна промена енталпије је стална и не зависи од тога да ли се реакција одиграва у једном степену или више степена, ако се полази од истих компонената и добијају исти производи реакције са истим агрегатним стањем. Топлотни ефекат реакције (или промена енталпије реакције) једнака је алгебарском збиру енталпије стварања производа умањеном за суму ставарања полазних супстанци (реактаната).
Нуклеарна енергија

Nuklearna energija nastaje fisijom urana koji mogu izazvati neutroni ali da se u njenom procesu takodje oslobodjaju neutroni.Broj neutrona se time povecava i izaziva sledecu fisiju jezgra urana tako se dobija lancana reakcija.Pri jednoj reakciji oslobodi se oko 200 MeV nuklearne energije ,potpunom fisijom 1kg urana oslobodi se energija koliko i 2500 tona najboljeg uglja.Fisija se moze odvijati i pomocu naelektrisanih cestica,takodje fisiju urana moze izazvati foton visoke energije.Da bi se odrzavala nuklearna energija koriste se nuklearni reaktori u kojima se ovi procesi mogu zapoceti i kontrolisati.U reaktorima se lancana reakcija regulise
tako da se u jedinici vremena odrzava priblizno isti broj fisija.Regulacijom protoka neutrona podesava se snaga reaktora a moze se prekinuti njegov rad.
Energija koja se oslobodi pri nuklearnoj fisiji u najvecoj meri se pretvara u kineticku energiju fragmenata(toplotna energija).
Ovom toplotom se zagreva voda koja se pod visokim pritiskom pretvara u paru.Pomocu ove pare pokrecu se turbogeneratori u
nuklearnim elektranama.Nuklearni reaktori se koriste za pogon brodova i podmornica

na internetu ima textova o energiji samo na vikipediji trazila sam oko 4 sata onda sam konsultovala sve enciklopedije u kuci (mada to i nije bilo od pomoci sa obzirom da imam samo opste enciklopedije i knjige o pravima itd....s obzirom da su mi jroditelji zavrsili prava i politicke nauke) ali valjda ce mi ovo i text sa wikipedije biti dovoljni za moj seminarski rad za fiziku sa temom ''energija''
thnx