ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ И КОНСТАНТЫ

Для измерения энергии и работы существует множество единиг Однако в этой книге мы будем стремиться пользоваться международной систе­мой измерений СИ. Это означает, что в качестве основных единиц измерения энергии и мощности принимаются джоуль (Дж) и ватт (Вт). Если речь идет о больших количествах энергии, то будут использоваться МДж, ГДж, ТДж и ЭДж, которые соответственно в 106, 109, 1012и 1018раз больше, чем Дж.

Вместе с тем мы не сможем непрерывно сопротивляться традициям. По­этому в большинстве случаев для измерения давления будут применять­ся паскали (Па), но изредка и традиционная атмосфера (атм). Иногда элек - трон - вольты использовать более удобно, чем джоули. Измерять энергию в баррелях нефти, когда речь идет об экономике, удобнее, чем в киловатт-часах (кВт-ч). В целом же мы, несмотря на американские традиции, будем стараться из­бегать единиц измерений, не входящих в СИ, поскольку последние более просты в использовании, часто лучше определены и приняты в большинстве стран.

Некоторые фундаментальные константы, используемые в книге, представлены в табл. 1.1, а коэффициенты преобразования для различных единиц измерения энергии и мощности приведены в табл. 1.2.

1.1. ЭНЕРГИЯ И ЕЕ КАЧЕСТВО

В Северной Калифорнии, обладающей большими лесными мас­сивами, в 1990 г. 1 м3дров стоил около 100 долл. Теплота сгорания древеси­ны варьируется в диапазоне от 14 до 19 МДж/кг. Таким образом, в расчете на 1 ГДж стоимость энергии, получаемой при сжигании древесины, составляла около 3 долл./ГДж.

Таблица 1.1. Фундаментальные константы

Величина

Обозначение

Значение

Единицы измерения

Число Авогадро

К

6,0221367- 1026

1/кмоль

Постоянная Больцмана

к

1,380658 • 10-23

Дж-К-1

Заряд электрона

д

1,60217733-10-'9

Кл

Газовая постоянная

R

8314,510

Дж • кмоль-1 • К-1

Градиационная постоянная

G

6.67259-10-11

м3 • с-2 • кг1

Постоянная Планка

h

6,6260755-10"34

Дж-с

Магнитная

проницаемость вакуума

Но

О

1

Н/м

Диэлектрическая проницаемость вакуума

£о

8,854187817-10-12

Ф/м

Скорость света

с

1.99792458-108

м • с-1

Постоянная

Стефана-Больцмана

И

5,67051 • 10 8

Вт • К-^ • уг2

Таблица 1.2. Коэффициенты пересчета единиц в систему СИ

Исходная величина

Единица измеерния в системе СИ

Множитель

Энергия

Нефтяной баррель

ГДж

= 6

Британская тепловая единица (BTU)

Дж

1055,87

Калория

Дж

4,18674

Электрон-вольт

Дж

1,60206 -10 19

Эрг

Дж

1,0-10-'

Киловатт-час

Дж

3,6- 1 о6

Тонна тринитротолуола

1

Дж

4.2 • 109

Мощность

Лошадиная сила

Вт

746

Другие

Атмосфера

Па

1,0133- 10s

Дальтон

кг

1,660531 - 10-27

1.2. Сохранение энергии

В то же время в том же 1990 г. стоимость бензина в США составляла около

1,2 долл. за галлон, что эквивалентно 0,5 долл. за 1 кг. Теплотворная способ­ность бензина равна 50 МДж/кг, что соответствует удельной стоимости энергии, содержащейся в бензине, около 10 долл./ГДж, т. е. в 3 раза более высокой, чем в варианте с дровами.

Стоимость электроэнергии для бытовых потребителей там же в 1990 г была равна 4 центам за 1 кВт-ч, или около 11 долл. за 1 ГДж.

Приведенные выше примеры показывают, что нам приходится платить за энергию, как правило, тем большую цену, чем выше ее качество.

Понятие «качества» энергии, конечно, условное. Так, для камина использо­вать дрова удобнее, чем бензин, а для автомобилей бензин предпочтительней электроэнергии, по крайней мере сегодня. Для транспортных средств жидкое топливо представляется более качественным, чем газообразное, в то время как для стационарных энергетических установок использование газообразного топ­лива более предпочтительно.

Таким образом, относительная стоимость энергии в том или ином виде оп­ределяется не только ее качеством. Так, 1 баррель нефти соответствует 159 л, или около 127 кг. При теплоте сгорания 47 МДж/кг это эквивалентно 6 ГДж энергии. В середине 90-х годов иена нефти составляла 12 долл. за баррель, или всего около 2 долл. за 1 ГДж, т. е. существенно дешевле дров, хотя в общем по­нимании нефть является гораздо более качественным топливом.

Следует отметить, что стоимость энергии в той или иной форме опреде­ляется не только экономическими или рыночными факторами, но и поли­тическими обстоятельствами. Во многих странах стоимость энергоносителей регулируется государством, исходя из внутри - и внешнеполитических сооб­ражений.

ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

РАБОТА

Выше мы говорили о том, что газ, находящийся в цилиндриче­ском сосуде с поршнем, может совершать работу. Какова эта работа? Сила, действующая на поршень со стороны газа, равна рА, где А …

ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Подведем некоторое количество Q теплоты к газу, находящему- ■ : цилиндре с адиабатическими стенками и поршнем внутри, который может ■сремещаться без трения. Наличие адиабатических стенок означает, что тепло - р …

УДЕЛЬНАЯ ТЕПЛОЕМКОСТЬ ПРИ ПОСТОЯННОМ ОБЪЕМЕ

При изменении температуры некоторого фиксированного коли­чества газа будет меняться его внутренняя энергия. Если при этом объем газа остается постоянным (например, газ помещен в сосуд с жесткими стенками), то изменение его …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.