180. Energia wody
Energia potencjalna grawitacyjna i energia kinetyczna płynącej wody
Zadanie
Jak wykorzystać energię potencjalną wody?
Jaki jest mechanizm gromadzenia energii przez wodę?
Rozwiązanie
Woda płynąca, jak każde ciało znajdujące się w ruchu, ma energię kinetyczną.
Płynąca woda może wykonać pracę mechaniczną, np. poruszyć inne ciało. Woda stojąca może mieć energię wewnętrzną i energię potencjalną ciężkości.
Energia potencjalna ciężkości stojącej i płynącej wody może zamienić się w energię kinetyczną płynącej wody, jeśli woda będzie mogła rozprzestrzeniać się. Najprostszą sytuacją jest przypadek, gdy woda może płynąć wzdłuż stoku - w dół pod wpływem pola grawitacyjnego.
Oznacza to, że zatrzymanie wody przez zaporę (tamę) to jest gromadzenie masy i energii potencjalnej. Dopiero wprawienie jej w ruch daje możliwość wykorzystania zgromadzonej energii.
Całej energii potencjalnej (obliczonej względem podłoża) nie da się zamienić na energię użyteczną - wystąpi tarcie o dni, ścianki i tarcie wewnętrzne między cząsteczkami wody.
Skąd bierze energia potencjalna wody?
A dokładniej, jaki jest mechanizm przyrostu energii potencjalnej wody?
Kosztem jakiej energii następuje ten przyrost?
Wszystko to jest wynikiem ogrzewania Ziemi przez Słońce i energii przepływającej z wnętrza Ziemi.
Ogrzana woda paruje, ogrzane powietrze (z parą wodną) rozprzestrzenia się. Rozchodzenie się powietrza z parą wodna odbywa się we wszystkich dostępnych kierunkach, także do góry.
W wyższych miejscach para wodna ulega skropleniu i krzepnięciu, a potem następują opady atmosferyczne.
Woda z opadów atmosferycznych, która spadła na góry ma energię potencjalną ciężkości. Woda ta spływa z wyżej położonych terenów i zatrzymuje się na przeszkodach.
Następuje tu kolejna przemiana energii - z kinetycznej w potencjalną.
Przeszkoda może być naturalna lub sztuczna. Za sztuczną przeszkodą umieszczane są urządzenia porządkujące ruch wody i zamieniające ruch wody np. na ruch obrotowy turbin i generatorów elektrycznych.
180.4-2008.03.27
kontakt