Universul energiei

Carte recomandată de Centrul pentru Dezvoltarea Creativităţii Studenţilor în Energetică

Universul Energiei 4 Resurse 4 Cărţi   

Energia defineşte calitatea schimbărilor şi proceselor care au loc în Univers, începând cu deplasarea în spaţiu şi terminînd cu gândirea. Unitatea şi legătura formelor de mişcare a materiei, capacitatea lor inepuizabilă de transformare reciprocă au permis măsurarea diferitelor forme ale materiei printr-o măsură comună: ENERGIA.

Conceptul de energie este fundamental, datorită legăturii existente între materie şi mişcare, dar şi datorită producerii şi transformării diferitelor forme de mişcare a materiei. Aceste forme de mişcare se pot transforma reciproc unele în altele, în raporturi cantitative strict determinate, fapt ce a permis introducerea noţiunii de energie ca o măsură comună a lor.


„Universul energiei“, Editura Electra, 2004
Autori: Alexandru CHIUŢĂ, Ion N. CHIUŢĂ, Ciprian STOICA, Elena ANGHEL
292 pagini, ISBN 973-7728-14-9

Carte editată cu sprijinul Ministerului Educaţiei şi Cercetării

- adaptare după cuprinsul cărţii -


Universul Energiei

1.1 Teorii despre Univers si Energie : teoria lui Planck, teoria cuantelor, teoria Kaluza-Klein, teoriile de etalonare, teoriile super-gravitaţiei, teoria forţelor slabe, neutronii ultra-reci, teoria Big-Bang, teoria Generală

1.2 Informaţie şi Univers : Univers informaţional, ciclul universal, cauzalitate şi telefinalitate, principiile evoluţiei, metaUniversul informaţional, Universul inteligenţei, inteligenţa creatoare


Energia

2.1 Istoria conceptului de energie : forţa vie, energie cinetică şi potenţială, lucru mecanic, funcţie de stare

2.2 Definiţia energiei : definiţiile dicţionarelor, principii generale

2.3 Energia şi informaţia : măsura calităţii şi cantităţii schimbului informaţional din natură, transmiterea energiei

2.4 Energia şi timpul : moduri de abordare, macrotimpul, microtimpul

2.5 Energia şi societatea : probleme, tendinţe


Energetica

3.1 Ştiinţă tehnică : definiţia ştiinţei, clasificarea ştiinţelor

3.2 Domeniu al tehnicii : ramură tehnică, pseudoştiinţă

3.3 Profesie : inginerii energeticieni, specializări

3.4 Concepte şi principii generale
  • Unităţi de măsură : Joule (pentru energie, lucru mecanic şi căldură), Calorie (pentru căldură), Mol (pentru cantitatea de substanţă), Watt (pentru putere şi flux energetic), alte unităţi de măsură derivate
  • Noţiuni de termodinamică : legile termodinamicii, coordonate termodinamice şi condiţii asimptotice, pierdere şi transport


Resurse energetice

Energia combustibililor

4.1 Combustibili fosili :
  • Cărbunele
  • Petrolul
  • Gazul natural : reţele de transport
  • Perspective : limitări, probleme cauzate de utilizarea combustibililor fosili, avantajele independenţei de combustibilii fosili

4.2 Combustibili nucleari :
  • Energia atomică : fisiunea şi fuziunea nucleară, radioactivitatea, tipuri de radiaţii nucleare (alfa, beta, gamma), impactul radiaţiilor asupra omului
  • Deşeuri nucleare : stocarea subterană
  • Perspective : competitivitatea energiei atomice, energia nucleară şi dezvoltarea durabilă

Energia regenerabilă

4.3 Resurse regenerabile
  • Energia solară : captare, producerea de căldură la temperaturi joase, producerea de energie electrică şi mecanică, proiectarea şi dimensionarea instalaţiilor
  • Energia eoliană : turbine eoliene, funcţionarea unei turbine eoliene, cotrolul pantei şi al împotmolirilor, generatoare eoliene cu ax vertical, factori de calitate a turbinei


Sisteme energetice

5.1 Structură şi sistem : definiţia structurii, definiţia sistemului, proprietăţile structurii, proprietăţile sistemului, structuralitatea materiei, suprafaţa de frontieră, interacţiunea cu mediul ambiant

5.2 Clasificarea sistemelor : natura elementelor sistemului, natura relaţiilor funcţionale între elementele sistemului, regimul de funcţionare al sistemului, gradul de automatizare şi informatizare al sistemelor

5.3 Sistemul energetic : funcţiile obiectiv, definiţia generală, definiţiile specialiştilor


Sisteme de conversie a energiei

6.1 Metode de conversie
  • Surse de energie naturală : sursele de energie din sistemul solar, energia nucleară
  • Convertizoarele electrice : obţinerea energiei electrice din surse naturale, conversia directă
  • Clasificarea metodelor de conversie : transport direct de electroni, conversia energiei din căldură, conversia cu ajutorul energiei cinetice a unui fluid, fuziunea nucleară şi generatoarele cu plasmă

6.2 Conversia energiei nucleare
  • Principiul metodei de conversie directă a energiei de fisiune în energie electrică
  • Conversia directă a energiei de fuziune în energie electrică : confinarea plasmei, efectul Pinch, aplicabilitate practică
  • Fuziunea în plasmă : reacţii de fuziune, sistem de conversie directă a energiei de fuziune în energie electrică

6.3 Conversia energiei de radiaţie
  • Convertizoarele fotovoltaice şi fotopilele : teoria efectului fotovoltaic, joncţiunea p-n, efectul fotovoltaic, elemente caracteristice ale unui convertizor fotovoltaic, convertizoarele solare, realizări actuale
  • Sursa de curent : energia solară, radiaţiile gamma, bateria nucleară
  • Baterii nucleare tip joncţiune : bateria tip joncţiune, bateria nucleară cu fotocelulă (scintilatorul)
  • Sisteme nuclearo-electrice : bateriile pe baza potenţialelor de contact (CPD), baterii nucleare de tip termocuplu
  • Baterii nucleare de conversie directă : generatorul cu vid Moseley, bateria de curent cu particule beta, circuitul echivalent

6.4 Conversia energiei fluidelor
  • Teoria transferului de energie : generatorul magnetohidrodinamic (MHD)
  • Conductivitatea electrică a gazului : ionizarea termică, conductivitatea electrică
  • Formularea elementară a generatorului MHD : sistem de ecuaţii, lungimea canalului
  • Efectul Hall : ecuaţii, interpretare fizică
  • Formularea performanţelor MHD cu luarea în considerare a efectului Hall : electrozi segmentaţi de tip Faraday, generatorul Hall
  • Materiale : materiale izolatoare, materiale supraconductoare, electromagneţi
  • Rezultate experimentale : studiu de caz
  • Convertizoare care folosesc metal lichid : generatorul MHD cu metal lichid
  • Conversia electrohidrodinamică : generatorul electrohidrodinamic (EHD)
  • Convertizorul electrocinetic : efectul electrocinetic

6.5 Conversia energiei chimice
  • Legea lui Faraday pentru electroliză : reacţii chimice
  • Celule reversibile şi celule ideale : ecuaţii termodinamice, pila Daniell
  • Tensiunea ideală a celulei pentru o sarcină finită : potenţialul chimic sau entalpia liberă
  • Randamentul unei pile de combustie : reacţii chimice, ecuaţii termodinamice, randamentul ideal
  • Pierderi în pilele de combustie : eficienţa reacţiilor la electrozi, catalizatori, oxidarea electrochimică, polarizarea ohmică, concentrarea polarizării
  • Tipuri de pile de combustie : clasificări, pila cu combustibil hidrogen-oxigen, pila cu combustibil hidrocarburi, pila de combustie Redox, pila de combustie litiu-hidrogen, pile cu metale lichide, pile biochimice
  • Consideraţii practice : costul combustibilului, randamentul de conversie, stocarea energiei

6.6 Conversia termoionică
  • Emisia termoionică : emisia de electroni, densitatea curentului termoionic
  • Convertoare termoionice de energie : definiţie, densităţi de curent
  • Eficienţa ideală (electronică) a unui convertor de energie termoionică : randamentul ideal
  • Reducerea sarcinii spaţiale : micşorarea spaţiului anod-catod, viteza ridicată a particulelor, descărcarea "minge de foc", principiul plasmotronului, ionizarea de rezonanţă
  • Interacţiunea dintre electrozi şi gazul ionizat : cazul Langmuir (plasma), cazul presiunii înalte, cazul arcului (mingiei) de foc
  • Eficienţa actuală a convertoarelor termoionice : randamentul în funcţie de temperatura catodului, materiale tipice pentru electrozi
  • Rezultate experimentale : motor termoelectric experimental, eficienţa termică
  • Modificări ale configuraţiei electrozilor : variaţia densităţii de curent şi a randamentului în funcţie de raportul grosime/înălţime al electrozilor
  • Consideraţii practice : durata de funcţionare, randamente, temperaturi, limitări

6.7 Conversia feroelectrică si magnetocalorică
  • Încărcarea unui condensator : cazul condensatorilor plani
  • Polarizaţia şi fotoelectricitatea : materiale feroelectrice
  • Convertizorul feroelectric : conversia directă a energiei
  • Principiul magnetostatic : substanţe feromagnetice
  • Fenomenul magnetocaloric : ecuaţiile de bază ale termodinamicii
  • Sistem criogenic : criostat, efectul magnetocaloric

6.8 Conversia termoelectrică
  • Fenomene termoelectrice : efectul Seebeck, efectul Peltier, efectul Thompson, efectul Fourier, efectul Joule, acţiunea câmpului magnetic, efectul Ettingshausen
  • Relaţiile Kelvin : materialul termoelectric unidimensional, coeficientul Seebeck, legea Fourier, coeficientul Thompson, ecuaţii
  • Termoelectricitatea pentru producerea puterii : circuit termoelectric, bilanţ energetic, randamentul generatorului termoelectric
  • Răcirea termoelectrică : coeficientul de performanţă al răcirii
  • Proprietăţile materialelor termoelectrice : coeficientul Seebeck, rezistivitatea electrică, conductivitatea termică, proprietăţi auxiliare, perspectiva conversiei termoelectrice şi a energiei nucleare, generatoare termoelectrice solare, limitări
  • Aplicaţii în tehnica frigului : proprietăţi ale semiconductorilor pentru refrigerare, perspective

6.9 Metode de stocare
  • Necesitatea stocării energiei : situaţia actuală, randament şi costuri
  • Stocarea energiei primare : acumulări de apă, depozite de combustibili fosili, stocarea hidrocarburilor, stocarea combustibilului nuclear
  • Stocarea energiei secundare : stocarea apei, stocarea aerului comprimat, stocarea energiei electrice, stocarea energiei termice


Implementarea unei instalaţii de conversie

7.1 Indicatori tehnico-economici : randamentul brut, randamentul net, indicatori, randamentul final, consumul specific de energie

7.2 Optimizarea sistemelor de conversie : creşterea randamentului, modalităţi de utilizare a combustibilului nuclear


Concluzii

4 Cercetarea în energetică : gândirea experimentală, gândirea analitică, experimentul ştiinţific, perspective


Ce spun cititorii despre cartea „Universul energiei“:

4

Această carte ne prezintă conceptul de energie, multiplele forme de existenţă ale energiei şi modul de obţinere a energiei prin conversie, pornind de la teoriile generale privind Universul şi crearea lui, dar şi de la cele privind conceptul de energie. Sunt prezentate succint ideile lui Plank, Einstein, Kaluza-Klein şi este evidenţiată legătura dintre Univers şi informaţie.

Plecînd de la aceste date preliminare, putem avansa şi descoperi conceptul de energie şi definiţia dată acestuia. Vom descoperi că energia este în strânsă legătură cu informaţia, timpul şi societatea. Găsim clasificarea tuturor ştiintelor şi ni se prezintă în detaliu ştiinţa denumită energetica. Aceasta mai este prezentată ca ramură tehnică, cu specializările ei, şi ca profesie. Sunt prezentate şi unităţile de măsură folosite cel mai des în energetică.

În continuare, sunt analizate resursele folosite, denumite resurse energetice. Acestea se împart în resurse neregenerabile (combustibli fosili: carbune, petrol, gazul metan) şi resurse regenerabile. Astfel sunt analizate resursele alternative de energie (solară, eoliană, a apelor, geotermale, biomasa). Ştiind acum care sunt şi cum sunt folosiţi combustibilii, trebuie să ne facem o idee despre sistemul energetic. Aflăm cum se defineşte şi ce proprietăţi are. Structura sa complexă este analizată şi redată în această carte.

Probabil cea mai importantă parte a acestei cărţi (de fapt, chiar cea mai mare parte din ea) este cea care ne prezintă diferitele moduri de conversie ale energiei. Sunt analizate mai toate tipurile de energie: nucleară, de radiaţie, a fluidelor, chimică, termoionică, feroelectrică, magnetocalorică, termoelectrică. Acestea trebuie analizate în detaliu pentru a le înţelege. Sunt prezentate şi metodele de stocare ale energiei.

Ca o concluzie la această carte, trebuie să înţelegem conceptul, ideea de energie. Trebuie să aprofundăm modul de transformare a ei şi modul cum ajunge la consumator.

Toma Răzvan, student la zi al Facultăţii de Energetică la secţia de Ştiinţe Aplicate,
anul II, seria C, grupa 2214, anul universitar 2004-2005


4

„Universul Energiei“ începe ca o poveste în care care personajul principal este Energia. Citind această carte, studentul de la Energetică, persoana care nu are încă o vastă experienţă sau foarte multe cunoştinţe în domeniu poate afla ce este energia, cum a apărut şi la ce foloseşte.

Structurată în 7 capitole, cartea „Universul Energiei“ nu prezintă numai grafice şi formule, aşa cum probabil mulţi dintre noi s-ar fi aşteptat, fiind o carte de specialitate. Această carte ne prezintă un ansamblu de informaţii. Este ca şi cum chimia, fizica, matematica, termotehnica şi-ar fi „dat mâna“ ca să vină în ajutorul studenţilor pentru ca aceştia să inţeleagă principii, metode, experimente sau moduri de funcţionare ale diferitelor aparate.

Răsfoind primul capitol aflăm printre multe altele că Universul are o natură triplă: material-energetică, informaţională şi inteligentă. Astfel, universul inteligenţei are capacitatea de a genera fiinţe inteligente şi de a purta amprenta unei inteligenţe creatoare.

Capitolul 2 al cărţii este accesibil oricărei persoane interesată să afle că energia nu are un singur domeniu de utilizare. Textul reprezintă o îmbinare perfectă de stil beletristic şi stil ştiinţific: „Energia poate fi asemuită cu un cristal cu foarte multe faţete. Cristalul este ansamblul acestor faţete, dar nici o faţetă luată separat nu îl poate explica. În cazul nostru, faţetele reprezintă fizica, matematica, tehnologia, economia… Timpul apare aici ca un numitor comun: toate faţetele sunt legate mai mult sau mai putin de acesta. Toate aceste faţete formează împreună un compact - ENERGIA.“

Capitolul 3 „Energetica“ ne apropie mai mult de cartea de specialitate în ultima sa parte, „Concepte şi principii generale“. Prima parte a acestui capitol este mai interesantă. Într-un subcapitol intitulat „Inginerii energeticieni“ aflăm că: energeticienii trebuie să patrundă în tot felul de unităţi şi obiective neenergetice pentru a imprima spiritul conceptual, viziunea energetică în acele locuri, din moment ce „energia este problema noastră, a tuturor“.

Capitolul 4 „Resurse energetice“ oferă informaţii destul de utile pentru toţi, legate de combustibilii fosili, dar şi avantajele şi problemele cauzate de aceştia. Sunt prezentate şi resursele regenerabile.

Capitolul 5 este destinat definirii, clasificării şi proprietăţilor sistemelor energetice. În capitolul 6 sunt prezentate relaţii de calcul, principii de funcţionare şi rezultate experimentale pentru diferite sisteme energetice de conversie a energiei. Capitolul 7 vizează introducerea energiei nucleare în sistemul energetic.

În concluzie „istoria ingineriei energetice a fost din totdeauna legată de istoria dezvoltării celorlalte ştiinţe, precum şi de modul în care energeticianul a reuşit sa le subordoneze necesităţilor sale” şi asta încearcă autorii cărţii „Universul Energiei” să facă cunoscut nouă, cititorilor.

Stroie Adriana-Alina, studentă la zi al Facultăţii de Energetică la secţia de Ştiinţe Aplicate,
anul II, seria B, grupa 2211, anul universitar 2004-2005


4

Energia şi tot ceea ce este legat de ea constituie un domeniu de studiu foarte vast. Există atât de multe informaţii despre energie încât o carte, oricât de amplă ar fi, tot nu poate cuprinde domeniul energetic în totalitate.

Cartea “Universul Energiei” este o îmbinare între stilul beletristic şi cel ştiinţific, în care cuvântul cheie este “energia”. Cartea este împărţită în şapte capitole, iar în fiecare capitol se află atât informaţii estetice, cât şi teoretice. Presupun că acest lucru îi atrage pe majoritatea studenţilor, deoarece nu numai că află lucruri noi despre trecutul energeticii, ci mai ales faptul că nu se mai confruntă cu formulele lungi şi stufoase care ne sunt prezentate în cursuri.

Din punctul meu de vedere această carte merită citită pentru a ne forma o idee despre facultatea pe care o urmăm, despre specializările acestei facultăţi şi chiar pentru cultura şi curiozitatea noastră de a afla mai multe informaţii despre mediul care ne înconjoară, deoarece multe fenomene sunt legate de energie şi implicit de domeniul de studiu pe care îl urmăm - cel energetic.

Nu numai studenţii trebuie să consulte această carte, ci şi inginerii care lucrează în acest domeniu, pentru că sunt multe lucruri pe care nu le ştiu despre originile energeticii şi ale energiei, chiar dacă sunt experţi în practica de zi cu zi.

În viaţa de fiecare zi, datorita excesului de informaţii suntem puşi în situaţia de a alege acele informaţii care ne sunt utile cu adevărat. Şi din această carte fiecare este dator să-şi aleagă ceea ce îl interesează.

Energeticianul trebuie pregătit bine din punct de vedere informaţional, astfel încat să poată aborda cu uşurinţă energetica viitorului, iar această carte consider că trebuie să constituie una din bazele acestei pregătiri.

Pentru a face şi mai atrăgătoare această carte, ar trebui să se mai adauge în ea imagini şi grafice mai colorate, deoarece ştim că majoritatea oamenilor, atunci când răsfoiesc o carte, se uită mai întâi la imagini. Câteodată sau de cele mai multe ori, daca nu le plac imaginile, aceştia cu greu se mai uită la informaţiile pe care le conţine o carte, chiar dacă respectiva carte poate conţine informaţii folositoare.

Din biblioteca oricărui inginer energetician sau viitor inginer nu cred că ar trebui să lipsească această carte, deoarece informaţiile legate de istorie nu sunt predate la curs şi puţini au curiozitatea să meargă într-o bibliotecă să citească despre istoria energeticii, iar aceasta carte este o sinteză care imbină istoria cu ştiinţa.

Turneanu Mădălina, studentă la zi al Facultăţii de Energetică la secţia de Ştiinţe Aplicate,
anul II, seria B, grupa 2211, anul universitar 2004-2005



Furtuna de idei   

Unii nu pot să mestece şi vor să muşte! - Nicolae Iorga


Atomz 
 
 

Structura sitului ]Termenii de utilizare ]Propuneri ]

Internet Free Zone Level 2

Adresa Web: http://universulenergiei.educatia.ro/carti/universulenergiei/
Reper temporal: Monday, 21 August 2006, 18:43:53 +0300 @697

Vă recomandăm să vizitaţi:

România Liberă în Viitor

2006 EUROPRIX Top Talent Award

Pagină generată de PHP 4.3.1 în aproximativ 1.415 secunde.