Energi (styrke) er evnen til å utføre arbeid, hvor arbeid er definert som kraft anvendt gjennom en strekning. Standard vitenskapelig måleenhet for energi er joule (J). Energi kan også måles i kalorier (cal) eller kilokalorier (kcal). I sammenheng med elektrisitet brukes målenheten kilowatt-timer (kWh)
Energi kan ikke bli borte eller oppstå, men bare gå over i en annen energiform.
Det finnes mange forskjellige former av energi:
- Potensiell energi (stillingsenergi)
- Kinetisk energi (bevegelsesenergi)
- Indre energi (varmeenergi)
- Kjemisk bundet energi (brennstoff)
- Elektisk energi (strøm)
- Kjernefysisk energi (atomkraft)
- Kjernefysisk energi (atomkraft)
Potensielle energien (stillingsenergi) er energi lagret i et objekt på grunn av sin høyde over jordoverflata. For at et objekt skal løftes vertikalt oppover, må arbeidet gjøres mot den nedadgående trekke av tyngdekraften. Mengden energi som brukes til å løfte objektet mot tyngdekraften lagres deretter som potensielle energien i objektet. Når objektet er sluppet og faller mot jorden, den lagrede energien blir omdannet til kinetisk energi, energien til bevegelse. Mengden av potensielle energien som et objekt besitter avhenger av objektets masse eller vekt, sin høyde over overflaten, og styrken av feltet av tyngdekraften. En tung gjenstand vil ha flere potensielle energien enn en lettere gjenstand.
Kinetisk energi er i fysikken energi knyttet til et objekts bevegelse, derav ofte kalt bevegelsesenergi. Formelt defineres det som arbeidet nødvendig for å akselerere et legeme fra ro til sin nåværende hastighet. Når objektet har fått denne energien, vil energien opprettholdes med mindre objektet endrer fart. Negativt arbeid er nødvendig for å få et objekt i stillstand. Kinetisk energi er en type mekanisk energi, som står i motsetning til termisk energi. Indre energi er en viktig størrelse i termodynamikk og betegner energien som finnes i lukkede mengder med stoff. Dette er i hovedsak termisk energi og kjemisk energi. Termisk energi er energi som materialet har på grunn av uordnede bevegelser til atomer og molekyler. Kjemisk energi er ordnet bindingsenergi til de samme partiklene. Indre energi inkluderer ikke energi som avhenger av eksterne faktorer, slik som kinetisk energi og potensiell energi.
Eks. på termisk energi er en flamme, noe som er varmt.
Eks. på kjemisk energi er karbohydrater, ved osv.
Kjemisk energi, energi som er bundet til de kjemiske bindingsforholdene i et molekyl. Kjemisk energi kan gå over i andre energiformer når bindinger forandres, som ved total forbrenning. Ved fullstendig forbrenning (fullstendig oksidasjon) endres de kjemiske bindingene mellom atomene, og summen av endringene i bindingenes potensielle energi er den kjemiske energien.
Olje, kull og gass er store eksempler på kjemisk energi.
Forbrenningsverdi:
Et stoffs forbrenningsverdi angir energien forbundet med avbrenning av en bestemt mengde av stoffet. Vanligvis viser det til den kalorimetriske brennverdien eller øvre brennverdi, altså den (totale) kjemiske energien i en bestemt mengde stoff. Den nedre brennverdi og fysiologiske brennverdi (for mat og drikke) er henholdsvis kompensert for energi tapt i vanndamp og uopptatt energi i avføring.
TRANSPORT FORMER
Elektrisk energi (strøm), eks elektronvibrasjon, elektrisk spenning lyn.
Elektrisk strøm er per definisjon transport av elektrisk ladning. Ladningen bæres enten av elektroner (i faste stoffer) eller av ioner (i vannbaserte løsninger, elektrolytter). Elektrisk strøm måles i ampère, A, og betegnes med I.
Kjernefysisk energi
Kjernefysisk enerig (atomkraft), eks kjernereaktor, atombombe, redon fra kjellere og radiaktive isotoper.
Kjernekraft (også kalt kjerneenergi eller atomkraft) er en teknologi hvor man utvinner brukbar energi ved spalting av atomkjerner, kalt kjernefysisk fisjon. Prosessen foregår i en kontrollert kjedereaksjon i en kjernereaktor. Energien hentes ut ved oppvarming av vann i reaktoren, som deretter konverteres til mekanisk arbeid til strømproduksjon eller fremdrift i turbiner. Det varme vannet kan også benyttes til oppvarming.
Kjernekraft produserte 14% av verdens forbruk av elektrisk strøm i 2007. I tillegg fins omtrent 150 skip som bruker kjernekraft til fremdrift. Dette er hovedsakelig ubåter, hangarskip og isbrytere. I tillegg er Russland i ferd med å bygge en serie flytende kraftverk for bruk i arktiske strøk.
Det forskes på å utnytte energi fra kjernefysisk fusjon og radioaktiv omdanning.
VARMEVEKSLING
En varmeveksler er en enhet bygget for effektiv varme overføring fra ett medium til et annet. Mediene kan være adskilt av en solid mur, slik at de aldri blandes, eller de kan være i direkte kontakt. De er mye brukt i oppvarming, kjøling, air condition, kraftverk, kjemiske anlegg, petrokjemiske anlegg, petroleum raffinerier, naturgass prosessering, og kloakkrenseanlegg. Det finnes to hovedprinsipper for hvordan strømmene er i kontakt med hverandre i en varmeveksler: medstrøm eller motstrøm. Motstrøm er generelt mer effektiv. Den gir en bedre utnyttelse av hele varmeveksleren, spesielt dersom fluidene har tilnærmet lik varmekapasitet. For motstrøms varmevekslere kan uttemperaturen for det kalde fluidet bli høyere enn uttmperaturen for det varme fluidet.
En blanding av motstrøms- og medstrøms varmevekslere er mye brukt.
VANN
Vann som energibærer:
- Billig
- Store mengder
- Ikke korrositvt
- Ikke giftig/smakløst (deionisert)/fargeløst
- pH - nøytral (pH=7)
- Stor spesifik varmekapasitet 4,19 kJ/kg*K
- Stor spesifik fordampningsvarme 2260 kJ/kg v/atm.
- Stor spesifik smeltevarme 335 kJ/kg
- Eksponderer ved frysning. Tetthet is = 0,9 (900 kg/m3)
- Kan spaltes til H2 - og O2 - gass ved elektrolyse
- Leder ikke strøm (deionisert)
- Kokepunt: 100°C. Frysepunkt: 0°C
Rent vann inneholder:
- slam (sand/leire)
- Humus (oppløst organisk materiale)
- Svake syrer av CO2 (H2CO3), NOx (HNO3), SO2 (H2SO4), Cl2 (HCL)
- Ioner av salt Ca2+, Na+, Si2+, Mg2+, Al3+
- Oppløst CO2, O2, N2
Kjemisk likevekt
Kjemisk likevekt er en tilstand for reversible (at de to motsatte reaksjonene er spontane samtidig, ikke katalysator) kjemiske reaksjoner der reaksjonshastigheten for stoffene som reagerer er like stor i begge retninger. Konsentrasjonen av stoffene i en kjemisk likevekt er like stor mens bindingene endres.
Likevektstilstanden karakteriseres gjerne ved den såkalte likevektskonstant. For en reaksjon mellom stoffene A og B som gir stoffene C og D: A + B <-> C + D, vil hastigheten av reaksjonen mot høyre være proporsjonal med konsentrasjonen (aktiviteten) av stoffene A og B: v1 = k1 • cA • cB. Hastigheten av reaksjonen mot venstre er proporsjonal med konsentrasjonen (aktiviteten) av stoffene C og D: v2 = k2 • cC • cD.
Kjemisk energi, energi som er bundet til de kjemiske bindingsforholdene i et molekyl. Kjemisk energi kan gå over i andre energiformer når bindinger forandres, som ved total forbrenning. Ved fullstendig forbrenning (fullstendig oksidasjon) endres de kjemiske bindingene mellom atomene, og summen av endringene i bindingenes potensielle energi er den kjemiske energien.
Forbrenningsverdi:
Et stoffs forbrenningsverdi angir energien forbundet med avbrenning av en bestemt mengde av stoffet. Vanligvis viser det til den kalorimetriske brennverdien eller øvre brennverdi, altså den (totale) kjemiske energien i en bestemt mengde stoff. Den nedre brennverdi og fysiologiske brennverdi (for mat og drikke) er henholdsvis kompensert for energi tapt i vanndamp og uopptatt energi i avføring.
TRANSPORT FORMER
Elektrisk strøm er per definisjon transport av elektrisk ladning. Ladningen bæres enten av elektroner (i faste stoffer) eller av ioner (i vannbaserte løsninger, elektrolytter). Elektrisk strøm måles i ampère, A, og betegnes med I.
Kjernefysisk energi
Kjernefysisk enerig (atomkraft), eks kjernereaktor, atombombe, redon fra kjellere og radiaktive isotoper.
Kjernekraft (også kalt kjerneenergi eller atomkraft) er en teknologi hvor man utvinner brukbar energi ved spalting av atomkjerner, kalt kjernefysisk fisjon. Prosessen foregår i en kontrollert kjedereaksjon i en kjernereaktor. Energien hentes ut ved oppvarming av vann i reaktoren, som deretter konverteres til mekanisk arbeid til strømproduksjon eller fremdrift i turbiner. Det varme vannet kan også benyttes til oppvarming.
Kjernekraft produserte 14% av verdens forbruk av elektrisk strøm i 2007. I tillegg fins omtrent 150 skip som bruker kjernekraft til fremdrift. Dette er hovedsakelig ubåter, hangarskip og isbrytere. I tillegg er Russland i ferd med å bygge en serie flytende kraftverk for bruk i arktiske strøk.
Det forskes på å utnytte energi fra kjernefysisk fusjon og radioaktiv omdanning.
VARMEVEKSLING
En varmeveksler er en enhet bygget for effektiv varme overføring fra ett medium til et annet. Mediene kan være adskilt av en solid mur, slik at de aldri blandes, eller de kan være i direkte kontakt. De er mye brukt i oppvarming, kjøling, air condition, kraftverk, kjemiske anlegg, petrokjemiske anlegg, petroleum raffinerier, naturgass prosessering, og kloakkrenseanlegg. En blanding av motstrøms- og medstrøms varmevekslere er mye brukt.
VANN
Vann som energibærer:
- Billig
- Store mengder
- Ikke korrositvt
- Ikke giftig/smakløst (deionisert)/fargeløst
- pH - nøytral (pH=7)
- Stor spesifik varmekapasitet 4,19 kJ/kg*K
- Stor spesifik fordampningsvarme 2260 kJ/kg v/atm.
- Eksponderer ved frysning. Tetthet is = 0,9 (900 kg/m3)
- Kan spaltes til H2 - og O2 - gass ved elektrolyse
- Leder ikke strøm (deionisert)
- Kokepunt: 100°C. Frysepunkt: 0°C
Rent vann inneholder:
- slam (sand/leire)
- Humus (oppløst organisk materiale)
- Svake syrer av CO2 (H2CO3), NOx (HNO3), SO2 (H2SO4), Cl2 (HCL)
- Ioner av salt Ca2+, Na+, Si2+, Mg2+, Al3+
- Oppløst CO2, O2, N2
Kjemisk likevekt
Kjemisk likevekt er en tilstand for reversible (at de to motsatte reaksjonene er spontane samtidig, ikke katalysator) kjemiske reaksjoner der reaksjonshastigheten for stoffene som reagerer er like stor i begge retninger. Konsentrasjonen av stoffene i en kjemisk likevekt er like stor mens bindingene endres.
Likevektstilstanden karakteriseres gjerne ved den såkalte likevektskonstant. For en reaksjon mellom stoffene A og B som gir stoffene C og D: A + B <-> C + D, vil hastigheten av reaksjonen mot høyre være proporsjonal med konsentrasjonen (aktiviteten) av stoffene A og B: v1 = k1 • cA • cB. Hastigheten av reaksjonen mot venstre er proporsjonal med konsentrasjonen (aktiviteten) av stoffene C og D: v2 = k2 • cC • cD.
Likevektskonstanten etter inntrådt likevekt er forholdet mellom hastighetskonstantene k1 og k2, og altså også mellom produktene av konsentrasjonene (aktivitetene) av de dannede stoffene og de reagerende stoffene:
Det finnes homogene og heterogene likevekter.
Homogen likevekt:
Alle stoffene i en homogen likevekt er i samme aggregattilstand f.eks. bare i gassfase, fast stoff eller flytende form
eks: SO2 (g) + O2 (g) ↔ SO3 (g)
Hetrogen likevekt:
Minst en av stoffene i reaksjonsblandingen er i forskjellig aggregattilstand i en likevektsreaksjon.
eks: CaCO3 (s) ↔ CaO(s) + CO2 (g)
