килограмм [кг] в киловатт-час [кВт·ч] • Конвертер энергии и работы • Популярные конвертеры единиц • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления.Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 килограмм [кг] = 24965421632,7814 киловатт-час [кВт·ч]

Газовая горелка

Общие сведения

Энергия — физическая величина, имеющая большое значение в химии, физике, и биологии. Без нее жизнь на земле и движение невозможны. В физике энергия является мерой взаимодействия материи, в результате которого выполняется работа или происходит переход одних видов энергии в другие. В системе СИ энергия измеряется в джоулях. Один джоуль равен энергии, расходуемой при перемещении тела на один метр силой в один ньютон.

Энергия в физике

Кинетическая и потенциальная энергия

Кинетическая энергия тела массой m, движущегося со скоростью v равна работе, выполняемой силой, чтобы придать телу скорость v. Работа здесь определяется как мера действия силы, которая перемещает тело на расстояние s. Другими словами, это энергия движущегося тела. Если же тело находится в состоянии покоя, то энергия такого тела называется потенциальной энергией. Это энергия, необходимая, чтобы поддерживать тело в этом состоянии.

Гидроэлектростанция имени сэра Адама Бэка. Ниагара-Фолс, Онтарио, Канада.

Например, когда теннисный мяч в полете ударяется об ракетку, он на мгновение останавливается. Это происходит потому, что силы отталкивания и земного притяжения заставляют мяч застыть в воздухе. В этот момент у мяча есть потенциальная, но нет кинетической энергии. Когда мяч отскакивает от ракетки и улетает, у него, наоборот, появляется кинетическая энергия. У движущегося тела есть и потенциальная и кинетическая энергия, и один вид энергии преобразуется в другой. Если, к примеру, подбросить вверх камень, он начнет замедлять скорость во время полета. По мере этого замедления, кинетическая энергия преобразуется в потенциальную. Это преобразование происходит до тех пор, пока запас кинетической энергии не иссякнет. В этот момент камень остановится и потенциальная энергия достигнет максимальной величины. После этого он начнет падать вниз с ускорением, и преобразование энергии произойдет в обратном порядке. Кинетическая энергия достигнет максимума, при столкновении камня с Землей.

Закон сохранения энергии гласит, что суммарная энергия в замкнутой системе сохраняется. Энергия камня в предыдущем примере переходит из одной формы в другую, и поэтому, несмотря на то, что количество потенциальной и кинетической энергии меняется в течение полета и падения, общая сумма этих двух энергий остается постоянной.

Производство энергии

Люди давно научились использовать энергию для решения трудоемких задач с помощью техники. Потенциальная и кинетическая энергия используется для совершения работы, например, для перемещения предметов. Например, энергия течения речной воды издавна используется для получения муки на водяных мельницах. Чем больше людей использует технику, например автомобили и компьютеры, в повседневной жизни, тем сильнее возрастает потребность в энергии. Сегодня большая часть энергии вырабатывается из невозобновляемых источников. То есть, энергию получают из топлива, добытого из недр Земли, и оно быстро используется, но не возобновляется с такой же быстротой. Такое топливо — это, например уголь, нефть и уран, который используется на атомных электростанциях. В последние годы правительства многих стран, а также многие международные организации, например, ООН, считают приоритетным изучение возможностей получения возобновляемой энергии из неистощимых источников с помощью новых технологий. Многие научные исследования направлены на получение таких видов энергии с наименьшими затратами. В настоящее время для получения возобновляемой энергии используются такие источники как солнце, ветер и волны.

Энергия для использования в быту и на производстве обычно преобразуется в электрическую при помощи батарей и генераторов. Первые в истории электростанции вырабатывали электроэнергию, сжигая уголь, или используя энергию воды в реках. Позже для получения энергии научились использовать нефть, газ, солнце и ветер. Некоторые большие предприятия содержат свои электростанции на территории предприятия, но большая часть энергии производится не там, где ее будут использовать, а на электростанциях. Поэтому главная задача энергетиков — преобразовать произведенную энергию в форму, позволяющую легко доставить энергию потребителю. Это особенно важно, когда используются дорогие или опасные технологии производства энергии, требующие постоянного наблюдения специалистами, такие как гидро- и атомная энергетика. Именно поэтому для бытового и промышленного использования выбрали электроэнергию, так как ее легко передавать с малыми потерями на большие расстояния по линиям электропередач.

Опоры линии электропередачи возле гидроэлектростанции имени сэра Адама Бека. Ниагара-Фолс, Онтарио, Канада.

Электроэнергию преобразуют из механической, тепловой и других видов энергии. Для этого вода, пар, нагретый газ или воздух приводят в движение турбины, которые вращают генераторы, где и происходит преобразование механической энергии в электрическую. Пар получают, нагревая воду с помощью тепла, получаемого при ядерных реакциях или при сжигании ископаемого топлива. Ископаемое топливо добывают из недр Земли. Это газ, нефть, уголь и другие горючие материалы, образованные под землей. Так как их количество ограничено, они относятся к невозобновляемым видам топлива. Возобновляемые энергетические источники — это солнце, ветер, биомасса, энергия океана, и геотермальная энергия.

В отдаленных районах, где нет линий электропередач, или где из-за экономических или политических проблем регулярно отключают электроэнергию, используют портативные генераторы и солнечные батареи. Генераторы, работающие на ископаемом топливе, особенно часто используют как в быту, так и в организациях, где совершенно необходима электроэнергия, например, в больницах. Обычно генераторы работают на поршневых двигателях, в которых энергия топлива преобразуется в механическую. Также популярны устройства бесперебойного питания с мощными батареями, которые заряжаются когда подается электроэнергия, а отдают энергию во время отключений.

Электростанция компании Florida Power and Light. Порт-Эверглейд, Флорида, США. Эта электростанция состоит из четырех блоков и работает на газе и нефти.

Энергия, получаемая при сгорании ископаемого топлива

Ископаемое топливо образуется в земной коре при высоком давлении и температуре из органических веществ, то есть остатков растений и животных. В основном, такое топливо содержит большое количество углерода. При его сгорании выделяется энергия, а также диоксид углерода (CO₂), один из парниковых газов. Именно ископаемое топливо — основной источник энергии на данный момент. Однако, выделяемые при его использовании парниковые газы представляют серьезную угрозу окружающей среде и усугубляют глобальное потепление. Также, использование этого топлива ведет к быстрому его расходу, и человечество может остаться без топлива, если будет полностью зависеть только от ископаемого сырья.

Градирни атомной электростанции. Фотография из архива сайта 123RF.com.

Атомная энергия

Атомная энергия — один из альтернативных видов энергии. Она выделяется во время контролируемой ядерной реакции деления, во время которой ядро атома делится на более мелкие части. Энергия, которая выделяется во время этой реакции, нагревает воду и превращает ее в пар, который движет турбины.

Атомная энергетика небезопасна. Самые известные за последние годы аварии произошли на Чернобыльской атомной электростанции (АЭС) на Украине, на АЭС Три-Майл-Айленд в США, и на АЭС Фукусима-1 в Японии. После Фукусимской трагедии многие страны начали пересматривать внутреннюю политику использования атомной энергии, и некоторые, например Германия, решили от нее отказаться. На данный момент Германия разрабатывает программу перехода на другие виды энергоснабжения и безопасного закрытия действующих электростанций.

Кроме аварий есть еще проблема хранения отработавшего ядерного топлива и радиоактивных отходов. Часть отработавшего ядерного топлива используют в производстве оружия, в медицине, и в других отраслях промышленности. Однако большую часть радиоактивных отходов использовать нельзя и поэтому необходимо обеспечивать их безопасное захоронение. Каждая страна, в которой построены атомные электростанции, хранит эти отходы по-своему, и во многих странах приняты законы, запрещающие их ввоз на территорию страны. Радиоактивные отходы обрабатывают, чтобы они не попадали в окружающую среду, не разлагались, и их было удобно хранить, например, делая их более компактными. После этого их отправляют на захоронение в долгосрочных хранилищах на дне морей и океанов, в геологических структурах, или в бассейнах и специальных контейнерах. С хранением связаны такие проблемы как высокая стоимость переработки и захоронения, утечка радиоактивных элементов в окружающую среду, нехватка мест для хранения, и возможность совершения террористических актов на объектах захоронения радиоактивных отходов.

Атомная электростанция в Пикеринге, Онтарио, Канада

Гораздо более безопасная альтернатива — это производство ядерной энергии с помощью термоядерной реакции. Во время этой реакции несколько ядер сталкиваются на большой скорости и образуют новый атом. Это происходит потому, что силы, отталкивающие ядра друг от друга, на маленьком расстоянии слабее, чем силы, их притягивающие. Во время термоядерной реакции тоже образуются радиоактивные отходы, но они перестают быть радиоактивными приблизительно через сто лет, в то время как отходы реакции деления не распадаются на протяжении нескольких тысяч лет. Топливо, требуемое для термоядерных реакций менее дорогое, чем для реакций деления. Энергетические затраты на термоядерные реакции на данный момент не оправдывают их использования в энергетике, но ученые надеются, что в ближайшем будущем это изменится и АЭС во всем мире смогут получать атомную энергию именно таким способом.

Возобновляемая энергия

Другие альтернативные виды энергии — это энергия солнца, океана, и ветра. Технологии производства такой энергии пока не развиты в такой степени, чтобы человечество могло отказаться от использования ископаемого топлива. Однако, благодаря государственным субсидиям, а также тому, что они не причиняют много вреда окружающей среде, эти виды энергии становятся все более популярными.

Фотоэлектрическая панель

Энергия солнца

Эксперименты по использованию энергии солнца начались еще в 1873 году, но эти технологии не получили широкого распространения до недавнего времени. Сейчас солнечная энергетика быстро развивается, во многом благодаря государственным и международным субсидиям. Первые солнечные энергоцентры появились в 1980-х. Солнечную энергию чаще собирают и преобразуют в электроэнергию с помощью солнечных батарей. Иногда используют тепловые машины, в которых воду нагревают солнечным теплом. В результате образуется водяной пар, который и приводит в движение турбогенератор.

Ветряная турбина в комплексе Эксибишн Плейс. Торонто, Онтарио, Канада.

Энергия ветра

Человечество использовало энергию ветра на протяжении многих веков. Впервые ветер начали использовать в мореходстве около 7000 лет назад. Ветряные мельницы используются несколько сотен лет, а первые ветротурбины и ветрогенераторы появились в 1970-х.

Энергия океана

Энергия приливов и отливов использовалась еще во времена Древнего Рима, но энергию волн и морских течений люди начали использовать недавно. В настоящее время большинство приливных и волновых электростанций только разрабатывается и испытывается. В основном проблемы связаны с высокой стоимостью строительства таких станций, и недостатками сегодняшних технологий. В Португалии, Великобритании, Австралии и США сейчас эксплуатируются волновые электростанции, однако многие из них все еще находятся в стадии опытной эксплуатации. Ученые считают, что в будущем энергия океана станет одной из основных направлений «зеленой энергии».

Приливная турбина в Канадском музее науки и техники в Оттаве

Биотопливо

При сжигании биотоплива выделяется энергия, которую растения переработали из солнечной энергии в процессе фотосинтеза. Биотопливо широко используется как в бытовых целях, например для обогрева жилья и приготовления пищи, так и в качестве топлива для транспорта. Из растений и животных жиров производят разновидности биотоплива — этиловый спирт и масла. В автотранспорте используется биодизельное топливо либо в чистом виде, либо в смеси с другими видами дизельного топлива.

Геотермальная энергетика

Энергия земного ядра хранится в виде тепла. Земная кора была нагрета до очень высокой температуры с момента ее формирования и до сих пор поддерживает высокую температуру. Радиоактивный процесс распада минералов в недрах Земли также выделяет тепло. До недавнего времени получить доступ к этой энергии можно было только на стыках земных пластов, в местах образования горячих источников. Совсем недавно началась разработка геотермальных скважин и в других географических регионах для того, чтобы начать использовать эту энергию для получения электричества. На данный момент стоимость энергии, полученной из таких скважин, очень высокая, поэтому геотермальная энергия не используется так широко, как другие виды энергии.

Река Ниагара, возле электростанции имени Вильяма Б. Ранкина. В 2009 году она была выведена из эксплуатации. Ниагара-Фолс, Онтарио, Канада.

Гидроэнергетика

Гидроэнергетика — еще одна альтернатива ископаемому топливу. Гидроэнергия считается «чистой», так как по сравнению со сжиганием ископаемого топлива, ее производство приносит меньше вреда окружающей среде. В частности, при получении гидроэнергии выброс парниковых газов незначителен.

Гидроэнергия вырабатывается потоком воды. Человечество широко использует этот вид энергии на протяжении многих веков и ее производство остается популярным благодаря ее низкой себестоимости и доступности. Гидроэлектростанции (ГЭС) собирают и преобразуют кинетическую энергию течения речной воды и потенциальную энергию воды в резервуарах с помощью плотин. Эта энергия приводит в движение гидротурбины, которые преобразует ее в электроэнергию. Плотины устроены так, чтобы можно было использовать разницу в высотах между резервуаром, из которого вытекает вода, и рекой, в которую перетекает вода.

Гидроэлектростанция имени Роберта Мозэса. Льюистон, штат Нью-Йорк, США

Несмотря на плюсы гидроэнергетики, с ней связан ряд проблем, таких как вред, наносимый экосфере при строительстве плотин. Такое строительство нарушает экосистемы, и живые организмы оказываются отрезанными от жизненно важной среды в экосистеме. Например, рыбы не могут проплыть вверх по течению на нерест и не всегда приспосабливаются к новым условиям. Общественность не всегда может контролировать работу энергетических компаний, поэтому в результате строительства новых ГЭС может возникнуть гуманитарный кризис. Примером такого кризиса является выселение жителей в результате строительства ГЭС «Три ущелья» в Китае. При постройке этой ГЭС правительством Китая было выселено более 1,2 миллиона жителей и затоплена огромная площадь, включая поля, промышленные зоны, города, и поселки. Бытовые и производственные отходы были смыты и засорили новое водохранилище, отравляя растения и рыб. Из-за огромного количества воды в резервуаре в регионе увеличилась сейсмическая активность. В 2011 году Китайское правительство признало эту и некоторые другие проблемы.

Энергия в диетологии и спорте

Калории в диетологии

Эти количества сахара, яблока, банана и салями содержат одну пищевую калорию

Энергию в спорте и диетологии обычно измеряют в килоджоулях или пищевых калориях. Одна такая калория равна 4,2 килоджоуля, одной килокалории, или тысяче калорий, используемых в физике. По определению одна пищевая калория — это количество энергии, нужное, чтобы нагреть один килограмм воды на один кельвин. В диетологии пищевые калории обычно называют просто калориями, что мы и будем делать в дальнейшем в этой статье. Иногда это вызывает путаницу, но обычно читатель может понять по контексту, о каких единицах идет речь. Большинство пищевых продуктов содержит калории. Так, например, в одном грамме жира — 9 калорий, в грамме углеводов и белков — по 4 калории в каждом, а в алкоголе — 7 калорий на грамм. Некоторые другие вещества также содержат калории. Эта энергия выделяется во время обмена веществ, и используется организмом для поддержания жизнедеятельности.

Люди, пытающиеся похудеть, часто подсчитывают калории, поглощаемые при принятии пищи, и вычитают из этой суммы калории, использованные во время физической нагрузки. Это делается, чтобы сравнить число неиспользованных на физическую нагрузку калорий с ежедневными энергетическими потребностями тела в расслабленном состоянии. Обычно, чтобы похудеть, число оставшихся калорий должно быть меньше, чем требуется телу для поддержания организма в спокойном состоянии. В то же время, врачи и диетологи считают опасным употреблять менее 1000 калорий в день. Энергетические потребности тела в состоянии отдыха можно вычислить по формуле, которая учитывает возраст, рос, и вес человека. Эта формула рассчитана на среднего человека, но каждый организм хранит и расходует энергию по-своему, в зависимости от потребностей. Поэтому не всегда удается худеть, даже потребляя меньше калорий, чем требуется организму согласно этой формуле. Организм часто приспосабливается к недостатку калорий, замедляя обмен веществ. В результате потребность в энергии падает, и подсчеты ежедневных энергетических потребностей человека по формуле приводят к ошибочным результатам. Несмотря на это, многие диетологи рекомендуют желающим похудеть вести ежедневный учет потребления калорий.

Фотографии из архива сайта iStockphoto.com

Калорийность — важное понятие в диетологии, которое помогает определить насколько энергетически полезна данная еда для организма. Считают калорийность, путем определения количества калорий в одном грамме пищевого продукта. Продукты с низкой калорийностью обычно содержат много воды. Она заполняет желудок, и у человека возникает ощущение сытости. В результате он потребляет меньшее число калорий по сравнению с другой едой. Например, в одной стограммовой шоколадке содержится 504 калории. Для сравнения, такая шоколадка займет немного менее половины стакана. В полутора стаканах или в 320 граммах белого мяса вареной индейки с низким содержанием жира и без кожи содержится приблизительно столько же калорий. Такое же количество калорий содержится и в 6,3 килограммах огурцов, то есть, в 25 чашках. Этот же пример с уменьшенными порциями выглядит так: примерно 50 калорий содержится в одной шоколадной конфете, столовой ложке индейки, и шести стаканах огурцов. После такой порции огурцов вряд ли захочется есть, а после одной шоколадной конфеты многие потянутся за второй и третьей. Еда с высокой калорийностью — это обычно вредная жирная и сладкая пища, которую стоит избегать. Людям на диете очень полезно знать калорийность разных продуктов, но не стоит забывать, что при составлении меню необходимо учитывать не только калорийность, но и общую полезность каждого продукта. Чтобы добиться максимальных результатов и улучшить здоровье, питание должно быть сбалансировано.

Пищевая ценность — другое полезное понятие в диетологии. Это соотношение питательных и полезных веществ необходимых организму, например витаминов, клетчатки, антиоксидантов и минералов, к энергетической ценности еды. Так, продукты с высокой пищевой ценностью содержат большое количество полезных веществ на каждую калорию продукта. И наоборот, существуют продукты с «пустыми калориями», то есть, с очень малым количеством полезных веществ и низкой питательностью. Алкоголь, сладости, чипсы — это некоторые примеры такой еды. Их лучше всего исключить из рациона, или, по крайней мере, ограничить, потому что они не обеспечивают организм достаточным количеством необходимых для жизни полезных веществ.

Калории в спорте

Энергия нужна человеку и животным, чтобы поддержать основной обмен веществ, то есть метаболизм организма в состоянии покоя. Это — энергия для поддержания работы мозга, тканей, и других органов. Также энергия нужна для каждодневной физической нагрузки и упражнений. При уменьшении жировой и увеличении мышечной массы основной обмен веществ ускоряется, а потребность в энергии — увеличивается. Поэтому, любая программа по оздоровлению организма и похудению должна основываться не только на уменьшении жира, но и на увеличении мышечной массы. Для этого важно не только правильно питаться, но и заниматься спортом, особенно упражнениями, которые помогают развивать мышцы.

Количество энергии, потраченной при упражнениях, зависит от того, были ли они аэробными, или анаэробными. При аэробных упражнениях кислород расщепляет глюкозу, и при этом выделяется энергия. Во время анаэробных упражнений кислород для этого процесса не используется; вместо него энергия вырабатывается при реакции креатинфосфата с глюкозой. Анаэробные упражнения способствуют росту мышц, они кратковременны и интенсивны. Примерами таких видов спорта являются бег на короткие дистанции и тяжелая атлетика. Их невозможно продолжать долго из-за того, что в процессе получения энергии вырабатывается молочная кислота. Ее избыток в крови вызывает боль, и если человек, несмотря на это продолжает упражнение, он может потерять сознание. Аэробные упражнения, напротив, можно продолжать в течении длительного времени, так как они менее интенсивны, и главное в них — выносливость. К таким упражнениям относятся бег на длинные дистанции, плавание и аэробика. С их помощью развивается выносливость мышц сердца и дыхательной системы, а также сжигается жир и улучшается кровообращение.

Café De Paris, Квебек, Канада

Энергия и борьба с лишним весом

Несмотря на то, что недостаток энергии, по отношению к затратам, обычно ведет к похудению, это не всегда так, и часто после первочального похудения человек перестает худеть, или даже набирает вес, несмотря на строгое соблюдение диеты. Это происходит из-за адаптации организма к недостатку калорий, например, в результате замедления обмена веществ. В таких случаях советуют изменить распорядок упражнений и меню, например, временно сменить вид спорта и попробовать менять дневную норму калорий. Например, каждый день можно потреблять либо больше, либо меньше калорий относительно установленной дневной нормы, или можно вместо дневной нормы установить недельную норму потребления калорий.

Очень важно помнить, что для поддержания быстрого и здорового обмена веществ организму необходима мышечная масса. Поэтому здоровые диеты должны совмещаться с упражнениями, направленными на развитие мышц. Жир весит меньше, чем мышцы, поэтому когда вследствие диет и упражнений увеличивается мышечная и уменьшается жировая масса, то общий вес увеличивается, несмотря на то, что организм становится более здоровым. Поэтому при оздоровлении организма следить только за потерей веса неправильно. Конечной целью лучше поставить потерю жира и развитие мышц. Это относится как к мужчинам, так и к женщинам. Кроме взвешивания можно измерять процент жировых тканей в организме или проверять изменения в объеме талии, бедер, и других частей тела, где организм откладывает жир. Диетологи и тренеры советуют стремиться к снижению процента жира до 14-24% женщинам, и 6-17% мужчинам.

Энергетический напиток Red Bull

Еще один вариант диеты — постепенное увеличение или уменьшение количества калорий в еде на протяжении определенного времени. После этого необходимо всегда возвращаться назад к установленной норме. Диетологи также советуют разнообразить количество продуктов во время каждого приема пищи, а также, основной вид еды. Например, можно попробовать в первый день съесть на обед немного богатых углеводами продуктов, а на следующий день съесть большой обед из овощей и белковых продуктов. Главное, чтобы организм не привыкал к одинаковому виду еды и количеству калорий при каждом приеме пищи, и не мог приспособиться к нехватке энергии, замедляя метаболизм. Многие диеты и упражнения направлены на то, чтобы ускорить метаболизм, потому что это позволяет организму тратить энергию, а не откладывать ее в жир. Поэтому, составляя план питания и упражнений, необходимо помнить об этой проблеме адаптации организма. Также важно заниматься анаэробными упражнениями, чтобы увеличить мышечную массу. Система из разных упражнений, к которым организм не может полностью привыкнуть, также поможет избежать адаптации.

Энергетические напитки

Рекламодатели часто используют слово «энергия» в рекламных целях. Так, например, рекламируются энергетические напитки, повышающие работоспособность и бодрость. В них обычно содержатся психостимуляторы, такие как кофеин, много сахара, и иногда — витамины и экстракты лечебных трав. Психостимуляторы используются для того, чтобы за короткий срок организм выработал максимальное количество энергии. При этом повышается ток крови, артериальное давление, пульс, и температура. В мозг поступает больше кислорода, и усиливаются ощущения бодрости, силы, и энергии. Энергетические напитки, несмотря на их название, нельзя употреблять во время занятий спортом, так как они нарушают электролитический баланс в организме. Высокое содержание психостимуляторов действительно на короткое время повышает бодрость, но вскоре после этого происходит спад и «ломка», напоминающая период отвыкания от сахара, кофеина и алкоголя. Многие испытывают другие побочные явления, включая тошноту, рвоту, головные боли, высокое артериальное давление, и бессонницу. Врачи рекомендуют воздержаться от употребления энергетических напитков. Использование естественной энергии организма и своевременный отдых намного лучше для организма, чем употребление психостимуляторов.

Литература

Автор статьи: Kateryna Yuri

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

килограмм [кг] в киловатт-час [кВт·ч] • Конвертер энергии и работы • Популярные конвертеры единиц • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления. Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 килограмм [кг] = 24965421632,7814 киловатт-час [кВт·ч]

Газовая горелка

Общие сведения

Энергия — физическая величина, имеющая большое значение в химии, физике, и биологии. Без нее жизнь на земле и движение невозможны. В физике энергия является мерой взаимодействия материи, в результате которого выполняется работа или происходит переход одних видов энергии в другие. В системе СИ энергия измеряется в джоулях. Один джоуль равен энергии, расходуемой при перемещении тела на один метр силой в один ньютон.

Энергия в физике

Кинетическая и потенциальная энергия

Кинетическая энергия тела массой m, движущегося со скоростью v равна работе, выполняемой силой, чтобы придать телу скорость v. Работа здесь определяется как мера действия силы, которая перемещает тело на расстояние s. Другими словами, это энергия движущегося тела. Если же тело находится в состоянии покоя, то энергия такого тела называется потенциальной энергией. Это энергия, необходимая, чтобы поддерживать тело в этом состоянии.

Гидроэлектростанция имени сэра Адама Бэка. Ниагара-Фолс, Онтарио, Канада.

Например, когда теннисный мяч в полете ударяется об ракетку, он на мгновение останавливается. Это происходит потому, что силы отталкивания и земного притяжения заставляют мяч застыть в воздухе. В этот момент у мяча есть потенциальная, но нет кинетической энергии. Когда мяч отскакивает от ракетки и улетает, у него, наоборот, появляется кинетическая энергия. У движущегося тела есть и потенциальная и кинетическая энергия, и один вид энергии преобразуется в другой. Если, к примеру, подбросить вверх камень, он начнет замедлять скорость во время полета. По мере этого замедления, кинетическая энергия преобразуется в потенциальную. Это преобразование происходит до тех пор, пока запас кинетической энергии не иссякнет. В этот момент камень остановится и потенциальная энергия достигнет максимальной величины. После этого он начнет падать вниз с ускорением, и преобразование энергии произойдет в обратном порядке. Кинетическая энергия достигнет максимума, при столкновении камня с Землей.

Закон сохранения энергии гласит, что суммарная энергия в замкнутой системе сохраняется. Энергия камня в предыдущем примере переходит из одной формы в другую, и поэтому, несмотря на то, что количество потенциальной и кинетической энергии меняется в течение полета и падения, общая сумма этих двух энергий остается постоянной.

Производство энергии

Люди давно научились использовать энергию для решения трудоемких задач с помощью техники. Потенциальная и кинетическая энергия используется для совершения работы, например, для перемещения предметов. Например, энергия течения речной воды издавна используется для получения муки на водяных мельницах. Чем больше людей использует технику, например автомобили и компьютеры, в повседневной жизни, тем сильнее возрастает потребность в энергии. Сегодня большая часть энергии вырабатывается из невозобновляемых источников. То есть, энергию получают из топлива, добытого из недр Земли, и оно быстро используется, но не возобновляется с такой же быстротой. Такое топливо — это, например уголь, нефть и уран, который используется на атомных электростанциях. В последние годы правительства многих стран, а также многие международные организации, например, ООН, считают приоритетным изучение возможностей получения возобновляемой энергии из неистощимых источников с помощью новых технологий. Многие научные исследования направлены на получение таких видов энергии с наименьшими затратами. В настоящее время для получения возобновляемой энергии используются такие источники как солнце, ветер и волны.

Энергия для использования в быту и на производстве обычно преобразуется в электрическую при помощи батарей и генераторов. Первые в истории электростанции вырабатывали электроэнергию, сжигая уголь, или используя энергию воды в реках. Позже для получения энергии научились использовать нефть, газ, солнце и ветер. Некоторые большие предприятия содержат свои электростанции на территории предприятия, но большая часть энергии производится не там, где ее будут использовать, а на электростанциях. Поэтому главная задача энергетиков — преобразовать произведенную энергию в форму, позволяющую легко доставить энергию потребителю. Это особенно важно, когда используются дорогие или опасные технологии производства энергии, требующие постоянного наблюдения специалистами, такие как гидро- и атомная энергетика. Именно поэтому для бытового и промышленного использования выбрали электроэнергию, так как ее легко передавать с малыми потерями на большие расстояния по линиям электропередач.

Опоры линии электропередачи возле гидроэлектростанции имени сэра Адама Бека. Ниагара-Фолс, Онтарио, Канада.

Электроэнергию преобразуют из механической, тепловой и других видов энергии. Для этого вода, пар, нагретый газ или воздух приводят в движение турбины, которые вращают генераторы, где и происходит преобразование механической энергии в электрическую. Пар получают, нагревая воду с помощью тепла, получаемого при ядерных реакциях или при сжигании ископаемого топлива. Ископаемое топливо добывают из недр Земли. Это газ, нефть, уголь и другие горючие материалы, образованные под землей. Так как их количество ограничено, они относятся к невозобновляемым видам топлива. Возобновляемые энергетические источники — это солнце, ветер, биомасса, энергия океана, и геотермальная энергия.

В отдаленных районах, где нет линий электропередач, или где из-за экономических или политических проблем регулярно отключают электроэнергию, используют портативные генераторы и солнечные батареи. Генераторы, работающие на ископаемом топливе, особенно часто используют как в быту, так и в организациях, где совершенно необходима электроэнергия, например, в больницах. Обычно генераторы работают на поршневых двигателях, в которых энергия топлива преобразуется в механическую. Также популярны устройства бесперебойного питания с мощными батареями, которые заряжаются когда подается электроэнергия, а отдают энергию во время отключений.

Электростанция компании Florida Power and Light. Порт-Эверглейд, Флорида, США. Эта электростанция состоит из четырех блоков и работает на газе и нефти.

Энергия, получаемая при сгорании ископаемого топлива

Ископаемое топливо образуется в земной коре при высоком давлении и температуре из органических веществ, то есть остатков растений и животных. В основном, такое топливо содержит большое количество углерода. При его сгорании выделяется энергия, а также диоксид углерода (CO₂), один из парниковых газов. Именно ископаемое топливо — основной источник энергии на данный момент. Однако, выделяемые при его использовании парниковые газы представляют серьезную угрозу окружающей среде и усугубляют глобальное потепление. Также, использование этого топлива ведет к быстрому его расходу, и человечество может остаться без топлива, если будет полностью зависеть только от ископаемого сырья.

Градирни атомной электростанции. Фотография из архива сайта 123RF.com.

Атомная энергия

Атомная энергия — один из альтернативных видов энергии. Она выделяется во время контролируемой ядерной реакции деления, во время которой ядро атома делится на более мелкие части. Энергия, которая выделяется во время этой реакции, нагревает воду и превращает ее в пар, который движет турбины.

Атомная энергетика небезопасна. Самые известные за последние годы аварии произошли на Чернобыльской атомной электростанции (АЭС) на Украине, на АЭС Три-Майл-Айленд в США, и на АЭС Фукусима-1 в Японии. После Фукусимской трагедии многие страны начали пересматривать внутреннюю политику использования атомной энергии, и некоторые, например Германия, решили от нее отказаться. На данный момент Германия разрабатывает программу перехода на другие виды энергоснабжения и безопасного закрытия действующих электростанций.

Кроме аварий есть еще проблема хранения отработавшего ядерного топлива и радиоактивных отходов. Часть отработавшего ядерного топлива используют в производстве оружия, в медицине, и в других отраслях промышленности. Однако большую часть радиоактивных отходов использовать нельзя и поэтому необходимо обеспечивать их безопасное захоронение. Каждая страна, в которой построены атомные электростанции, хранит эти отходы по-своему, и во многих странах приняты законы, запрещающие их ввоз на территорию страны. Радиоактивные отходы обрабатывают, чтобы они не попадали в окружающую среду, не разлагались, и их было удобно хранить, например, делая их более компактными. После этого их отправляют на захоронение в долгосрочных хранилищах на дне морей и океанов, в геологических структурах, или в бассейнах и специальных контейнерах. С хранением связаны такие проблемы как высокая стоимость переработки и захоронения, утечка радиоактивных элементов в окружающую среду, нехватка мест для хранения, и возможность совершения террористических актов на объектах захоронения радиоактивных отходов.

Атомная электростанция в Пикеринге, Онтарио, Канада

Гораздо более безопасная альтернатива — это производство ядерной энергии с помощью термоядерной реакции. Во время этой реакции несколько ядер сталкиваются на большой скорости и образуют новый атом. Это происходит потому, что силы, отталкивающие ядра друг от друга, на маленьком расстоянии слабее, чем силы, их притягивающие. Во время термоядерной реакции тоже образуются радиоактивные отходы, но они перестают быть радиоактивными приблизительно через сто лет, в то время как отходы реакции деления не распадаются на протяжении нескольких тысяч лет. Топливо, требуемое для термоядерных реакций менее дорогое, чем для реакций деления. Энергетические затраты на термоядерные реакции на данный момент не оправдывают их использования в энергетике, но ученые надеются, что в ближайшем будущем это изменится и АЭС во всем мире смогут получать атомную энергию именно таким способом.

Возобновляемая энергия

Другие альтернативные виды энергии — это энергия солнца, океана, и ветра. Технологии производства такой энергии пока не развиты в такой степени, чтобы человечество могло отказаться от использования ископаемого топлива. Однако, благодаря государственным субсидиям, а также тому, что они не причиняют много вреда окружающей среде, эти виды энергии становятся все более популярными.

Фотоэлектрическая панель

Энергия солнца

Эксперименты по использованию энергии солнца начались еще в 1873 году, но эти технологии не получили широкого распространения до недавнего времени. Сейчас солнечная энергетика быстро развивается, во многом благодаря государственным и международным субсидиям. Первые солнечные энергоцентры появились в 1980-х. Солнечную энергию чаще собирают и преобразуют в электроэнергию с помощью солнечных батарей. Иногда используют тепловые машины, в которых воду нагревают солнечным теплом. В результате образуется водяной пар, который и приводит в движение турбогенератор.

Ветряная турбина в комплексе Эксибишн Плейс. Торонто, Онтарио, Канада.

Энергия ветра

Человечество использовало энергию ветра на протяжении многих веков. Впервые ветер начали использовать в мореходстве около 7000 лет назад. Ветряные мельницы используются несколько сотен лет, а первые ветротурбины и ветрогенераторы появились в 1970-х.

Энергия океана

Энергия приливов и отливов использовалась еще во времена Древнего Рима, но энергию волн и морских течений люди начали использовать недавно. В настоящее время большинство приливных и волновых электростанций только разрабатывается и испытывается. В основном проблемы связаны с высокой стоимостью строительства таких станций, и недостатками сегодняшних технологий. В Португалии, Великобритании, Австралии и США сейчас эксплуатируются волновые электростанции, однако многие из них все еще находятся в стадии опытной эксплуатации. Ученые считают, что в будущем энергия океана станет одной из основных направлений «зеленой энергии».

Приливная турбина в Канадском музее науки и техники в Оттаве

Биотопливо

При сжигании биотоплива выделяется энергия, которую растения переработали из солнечной энергии в процессе фотосинтеза. Биотопливо широко используется как в бытовых целях, например для обогрева жилья и приготовления пищи, так и в качестве топлива для транспорта. Из растений и животных жиров производят разновидности биотоплива — этиловый спирт и масла. В автотранспорте используется биодизельное топливо либо в чистом виде, либо в смеси с другими видами дизельного топлива.

Геотермальная энергетика

Энергия земного ядра хранится в виде тепла. Земная кора была нагрета до очень высокой температуры с момента ее формирования и до сих пор поддерживает высокую температуру. Радиоактивный процесс распада минералов в недрах Земли также выделяет тепло. До недавнего времени получить доступ к этой энергии можно было только на стыках земных пластов, в местах образования горячих источников. Совсем недавно началась разработка геотермальных скважин и в других географических регионах для того, чтобы начать использовать эту энергию для получения электричества. На данный момент стоимость энергии, полученной из таких скважин, очень высокая, поэтому геотермальная энергия не используется так широко, как другие виды энергии.

Река Ниагара, возле электростанции имени Вильяма Б. Ранкина. В 2009 году она была выведена из эксплуатации. Ниагара-Фолс, Онтарио, Канада.

Гидроэнергетика

Гидроэнергетика — еще одна альтернатива ископаемому топливу. Гидроэнергия считается «чистой», так как по сравнению со сжиганием ископаемого топлива, ее производство приносит меньше вреда окружающей среде. В частности, при получении гидроэнергии выброс парниковых газов незначителен.

Гидроэнергия вырабатывается потоком воды. Человечество широко использует этот вид энергии на протяжении многих веков и ее производство остается популярным благодаря ее низкой себестоимости и доступности. Гидроэлектростанции (ГЭС) собирают и преобразуют кинетическую энергию течения речной воды и потенциальную энергию воды в резервуарах с помощью плотин. Эта энергия приводит в движение гидротурбины, которые преобразует ее в электроэнергию. Плотины устроены так, чтобы можно было использовать разницу в высотах между резервуаром, из которого вытекает вода, и рекой, в которую перетекает вода.

Гидроэлектростанция имени Роберта Мозэса. Льюистон, штат Нью-Йорк, США

Несмотря на плюсы гидроэнергетики, с ней связан ряд проблем, таких как вред, наносимый экосфере при строительстве плотин. Такое строительство нарушает экосистемы, и живые организмы оказываются отрезанными от жизненно важной среды в экосистеме. Например, рыбы не могут проплыть вверх по течению на нерест и не всегда приспосабливаются к новым условиям. Общественность не всегда может контролировать работу энергетических компаний, поэтому в результате строительства новых ГЭС может возникнуть гуманитарный кризис. Примером такого кризиса является выселение жителей в результате строительства ГЭС «Три ущелья» в Китае. При постройке этой ГЭС правительством Китая было выселено более 1,2 миллиона жителей и затоплена огромная площадь, включая поля, промышленные зоны, города, и поселки. Бытовые и производственные отходы были смыты и засорили новое водохранилище, отравляя растения и рыб. Из-за огромного количества воды в резервуаре в регионе увеличилась сейсмическая активность. В 2011 году Китайское правительство признало эту и некоторые другие проблемы.

Энергия в диетологии и спорте

Калории в диетологии

Эти количества сахара, яблока, банана и салями содержат одну пищевую калорию

Энергию в спорте и диетологии обычно измеряют в килоджоулях или пищевых калориях. Одна такая калория равна 4,2 килоджоуля, одной килокалории, или тысяче калорий, используемых в физике. По определению одна пищевая калория — это количество энергии, нужное, чтобы нагреть один килограмм воды на один кельвин. В диетологии пищевые калории обычно называют просто калориями, что мы и будем делать в дальнейшем в этой статье. Иногда это вызывает путаницу, но обычно читатель может понять по контексту, о каких единицах идет речь. Большинство пищевых продуктов содержит калории. Так, например, в одном грамме жира — 9 калорий, в грамме углеводов и белков — по 4 калории в каждом, а в алкоголе — 7 калорий на грамм. Некоторые другие вещества также содержат калории. Эта энергия выделяется во время обмена веществ, и используется организмом для поддержания жизнедеятельности.

Люди, пытающиеся похудеть, часто подсчитывают калории, поглощаемые при принятии пищи, и вычитают из этой суммы калории, использованные во время физической нагрузки. Это делается, чтобы сравнить число неиспользованных на физическую нагрузку калорий с ежедневными энергетическими потребностями тела в расслабленном состоянии. Обычно, чтобы похудеть, число оставшихся калорий должно быть меньше, чем требуется телу для поддержания организма в спокойном состоянии. В то же время, врачи и диетологи считают опасным употреблять менее 1000 калорий в день. Энергетические потребности тела в состоянии отдыха можно вычислить по формуле, которая учитывает возраст, рос, и вес человека. Эта формула рассчитана на среднего человека, но каждый организм хранит и расходует энергию по-своему, в зависимости от потребностей. Поэтому не всегда удается худеть, даже потребляя меньше калорий, чем требуется организму согласно этой формуле. Организм часто приспосабливается к недостатку калорий, замедляя обмен веществ. В результате потребность в энергии падает, и подсчеты ежедневных энергетических потребностей человека по формуле приводят к ошибочным результатам. Несмотря на это, многие диетологи рекомендуют желающим похудеть вести ежедневный учет потребления калорий.

Фотографии из архива сайта iStockphoto.com

Калорийность — важное понятие в диетологии, которое помогает определить насколько энергетически полезна данная еда для организма. Считают калорийность, путем определения количества калорий в одном грамме пищевого продукта. Продукты с низкой калорийностью обычно содержат много воды. Она заполняет желудок, и у человека возникает ощущение сытости. В результате он потребляет меньшее число калорий по сравнению с другой едой. Например, в одной стограммовой шоколадке содержится 504 калории. Для сравнения, такая шоколадка займет немного менее половины стакана. В полутора стаканах или в 320 граммах белого мяса вареной индейки с низким содержанием жира и без кожи содержится приблизительно столько же калорий. Такое же количество калорий содержится и в 6,3 килограммах огурцов, то есть, в 25 чашках. Этот же пример с уменьшенными порциями выглядит так: примерно 50 калорий содержится в одной шоколадной конфете, столовой ложке индейки, и шести стаканах огурцов. После такой порции огурцов вряд ли захочется есть, а после одной шоколадной конфеты многие потянутся за второй и третьей. Еда с высокой калорийностью — это обычно вредная жирная и сладкая пища, которую стоит избегать. Людям на диете очень полезно знать калорийность разных продуктов, но не стоит забывать, что при составлении меню необходимо учитывать не только калорийность, но и общую полезность каждого продукта. Чтобы добиться максимальных результатов и улучшить здоровье, питание должно быть сбалансировано.

Пищевая ценность — другое полезное понятие в диетологии. Это соотношение питательных и полезных веществ необходимых организму, например витаминов, клетчатки, антиоксидантов и минералов, к энергетической ценности еды. Так, продукты с высокой пищевой ценностью содержат большое количество полезных веществ на каждую калорию продукта. И наоборот, существуют продукты с «пустыми калориями», то есть, с очень малым количеством полезных веществ и низкой питательностью. Алкоголь, сладости, чипсы — это некоторые примеры такой еды. Их лучше всего исключить из рациона, или, по крайней мере, ограничить, потому что они не обеспечивают организм достаточным количеством необходимых для жизни полезных веществ.

Калории в спорте

Энергия нужна человеку и животным, чтобы поддержать основной обмен веществ, то есть метаболизм организма в состоянии покоя. Это — энергия для поддержания работы мозга, тканей, и других органов. Также энергия нужна для каждодневной физической нагрузки и упражнений. При уменьшении жировой и увеличении мышечной массы основной обмен веществ ускоряется, а потребность в энергии — увеличивается. Поэтому, любая программа по оздоровлению организма и похудению должна основываться не только на уменьшении жира, но и на увеличении мышечной массы. Для этого важно не только правильно питаться, но и заниматься спортом, особенно упражнениями, которые помогают развивать мышцы.

Количество энергии, потраченной при упражнениях, зависит от того, были ли они аэробными, или анаэробными. При аэробных упражнениях кислород расщепляет глюкозу, и при этом выделяется энергия. Во время анаэробных упражнений кислород для этого процесса не используется; вместо него энергия вырабатывается при реакции креатинфосфата с глюкозой. Анаэробные упражнения способствуют росту мышц, они кратковременны и интенсивны. Примерами таких видов спорта являются бег на короткие дистанции и тяжелая атлетика. Их невозможно продолжать долго из-за того, что в процессе получения энергии вырабатывается молочная кислота. Ее избыток в крови вызывает боль, и если человек, несмотря на это продолжает упражнение, он может потерять сознание. Аэробные упражнения, напротив, можно продолжать в течении длительного времени, так как они менее интенсивны, и главное в них — выносливость. К таким упражнениям относятся бег на длинные дистанции, плавание и аэробика. С их помощью развивается выносливость мышц сердца и дыхательной системы, а также сжигается жир и улучшается кровообращение.

Café De Paris, Квебек, Канада

Энергия и борьба с лишним весом

Несмотря на то, что недостаток энергии, по отношению к затратам, обычно ведет к похудению, это не всегда так, и часто после первочального похудения человек перестает худеть, или даже набирает вес, несмотря на строгое соблюдение диеты. Это происходит из-за адаптации организма к недостатку калорий, например, в результате замедления обмена веществ. В таких случаях советуют изменить распорядок упражнений и меню, например, временно сменить вид спорта и попробовать менять дневную норму калорий. Например, каждый день можно потреблять либо больше, либо меньше калорий относительно установленной дневной нормы, или можно вместо дневной нормы установить недельную норму потребления калорий.

Очень важно помнить, что для поддержания быстрого и здорового обмена веществ организму необходима мышечная масса. Поэтому здоровые диеты должны совмещаться с упражнениями, направленными на развитие мышц. Жир весит меньше, чем мышцы, поэтому когда вследствие диет и упражнений увеличивается мышечная и уменьшается жировая масса, то общий вес увеличивается, несмотря на то, что организм становится более здоровым. Поэтому при оздоровлении организма следить только за потерей веса неправильно. Конечной целью лучше поставить потерю жира и развитие мышц. Это относится как к мужчинам, так и к женщинам. Кроме взвешивания можно измерять процент жировых тканей в организме или проверять изменения в объеме талии, бедер, и других частей тела, где организм откладывает жир. Диетологи и тренеры советуют стремиться к снижению процента жира до 14-24% женщинам, и 6-17% мужчинам.

Энергетический напиток Red Bull

Еще один вариант диеты — постепенное увеличение или уменьшение количества калорий в еде на протяжении определенного времени. После этого необходимо всегда возвращаться назад к установленной норме. Диетологи также советуют разнообразить количество продуктов во время каждого приема пищи, а также, основной вид еды. Например, можно попробовать в первый день съесть на обед немного богатых углеводами продуктов, а на следующий день съесть большой обед из овощей и белковых продуктов. Главное, чтобы организм не привыкал к одинаковому виду еды и количеству калорий при каждом приеме пищи, и не мог приспособиться к нехватке энергии, замедляя метаболизм. Многие диеты и упражнения направлены на то, чтобы ускорить метаболизм, потому что это позволяет организму тратить энергию, а не откладывать ее в жир. Поэтому, составляя план питания и упражнений, необходимо помнить об этой проблеме адаптации организма. Также важно заниматься анаэробными упражнениями, чтобы увеличить мышечную массу. Система из разных упражнений, к которым организм не может полностью привыкнуть, также поможет избежать адаптации.

Энергетические напитки

Рекламодатели часто используют слово «энергия» в рекламных целях. Так, например, рекламируются энергетические напитки, повышающие работоспособность и бодрость. В них обычно содержатся психостимуляторы, такие как кофеин, много сахара, и иногда — витамины и экстракты лечебных трав. Психостимуляторы используются для того, чтобы за короткий срок организм выработал максимальное количество энергии. При этом повышается ток крови, артериальное давление, пульс, и температура. В мозг поступает больше кислорода, и усиливаются ощущения бодрости, силы, и энергии. Энергетические напитки, несмотря на их название, нельзя употреблять во время занятий спортом, так как они нарушают электролитический баланс в организме. Высокое содержание психостимуляторов действительно на короткое время повышает бодрость, но вскоре после этого происходит спад и «ломка», напоминающая период отвыкания от сахара, кофеина и алкоголя. Многие испытывают другие побочные явления, включая тошноту, рвоту, головные боли, высокое артериальное давление, и бессонницу. Врачи рекомендуют воздержаться от употребления энергетических напитков. Использование естественной энергии организма и своевременный отдых намного лучше для организма, чем употребление психостимуляторов.

Литература

Автор статьи: Kateryna Yuri

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

килограмм [кг] в киловатт-час [кВт·ч] • Конвертер энергии и работы • Популярные конвертеры единиц • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления. Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 килограмм [кг] = 24965421632,7814 киловатт-час [кВт·ч]

Газовая горелка

Общие сведения

Энергия — физическая величина, имеющая большое значение в химии, физике, и биологии. Без нее жизнь на земле и движение невозможны. В физике энергия является мерой взаимодействия материи, в результате которого выполняется работа или происходит переход одних видов энергии в другие. В системе СИ энергия измеряется в джоулях. Один джоуль равен энергии, расходуемой при перемещении тела на один метр силой в один ньютон.

Энергия в физике

Кинетическая и потенциальная энергия

Кинетическая энергия тела массой m, движущегося со скоростью v равна работе, выполняемой силой, чтобы придать телу скорость v. Работа здесь определяется как мера действия силы, которая перемещает тело на расстояние s. Другими словами, это энергия движущегося тела. Если же тело находится в состоянии покоя, то энергия такого тела называется потенциальной энергией. Это энергия, необходимая, чтобы поддерживать тело в этом состоянии.

Гидроэлектростанция имени сэра Адама Бэка. Ниагара-Фолс, Онтарио, Канада.

Например, когда теннисный мяч в полете ударяется об ракетку, он на мгновение останавливается. Это происходит потому, что силы отталкивания и земного притяжения заставляют мяч застыть в воздухе. В этот момент у мяча есть потенциальная, но нет кинетической энергии. Когда мяч отскакивает от ракетки и улетает, у него, наоборот, появляется кинетическая энергия. У движущегося тела есть и потенциальная и кинетическая энергия, и один вид энергии преобразуется в другой. Если, к примеру, подбросить вверх камень, он начнет замедлять скорость во время полета. По мере этого замедления, кинетическая энергия преобразуется в потенциальную. Это преобразование происходит до тех пор, пока запас кинетической энергии не иссякнет. В этот момент камень остановится и потенциальная энергия достигнет максимальной величины. После этого он начнет падать вниз с ускорением, и преобразование энергии произойдет в обратном порядке. Кинетическая энергия достигнет максимума, при столкновении камня с Землей.

Закон сохранения энергии гласит, что суммарная энергия в замкнутой системе сохраняется. Энергия камня в предыдущем примере переходит из одной формы в другую, и поэтому, несмотря на то, что количество потенциальной и кинетической энергии меняется в течение полета и падения, общая сумма этих двух энергий остается постоянной.

Производство энергии

Люди давно научились использовать энергию для решения трудоемких задач с помощью техники. Потенциальная и кинетическая энергия используется для совершения работы, например, для перемещения предметов. Например, энергия течения речной воды издавна используется для получения муки на водяных мельницах. Чем больше людей использует технику, например автомобили и компьютеры, в повседневной жизни, тем сильнее возрастает потребность в энергии. Сегодня большая часть энергии вырабатывается из невозобновляемых источников. То есть, энергию получают из топлива, добытого из недр Земли, и оно быстро используется, но не возобновляется с такой же быстротой. Такое топливо — это, например уголь, нефть и уран, который используется на атомных электростанциях. В последние годы правительства многих стран, а также многие международные организации, например, ООН, считают приоритетным изучение возможностей получения возобновляемой энергии из неистощимых источников с помощью новых технологий. Многие научные исследования направлены на получение таких видов энергии с наименьшими затратами. В настоящее время для получения возобновляемой энергии используются такие источники как солнце, ветер и волны.

Энергия для использования в быту и на производстве обычно преобразуется в электрическую при помощи батарей и генераторов. Первые в истории электростанции вырабатывали электроэнергию, сжигая уголь, или используя энергию воды в реках. Позже для получения энергии научились использовать нефть, газ, солнце и ветер. Некоторые большие предприятия содержат свои электростанции на территории предприятия, но большая часть энергии производится не там, где ее будут использовать, а на электростанциях. Поэтому главная задача энергетиков — преобразовать произведенную энергию в форму, позволяющую легко доставить энергию потребителю. Это особенно важно, когда используются дорогие или опасные технологии производства энергии, требующие постоянного наблюдения специалистами, такие как гидро- и атомная энергетика. Именно поэтому для бытового и промышленного использования выбрали электроэнергию, так как ее легко передавать с малыми потерями на большие расстояния по линиям электропередач.

Опоры линии электропередачи возле гидроэлектростанции имени сэра Адама Бека. Ниагара-Фолс, Онтарио, Канада.

Электроэнергию преобразуют из механической, тепловой и других видов энергии. Для этого вода, пар, нагретый газ или воздух приводят в движение турбины, которые вращают генераторы, где и происходит преобразование механической энергии в электрическую. Пар получают, нагревая воду с помощью тепла, получаемого при ядерных реакциях или при сжигании ископаемого топлива. Ископаемое топливо добывают из недр Земли. Это газ, нефть, уголь и другие горючие материалы, образованные под землей. Так как их количество ограничено, они относятся к невозобновляемым видам топлива. Возобновляемые энергетические источники — это солнце, ветер, биомасса, энергия океана, и геотермальная энергия.

В отдаленных районах, где нет линий электропередач, или где из-за экономических или политических проблем регулярно отключают электроэнергию, используют портативные генераторы и солнечные батареи. Генераторы, работающие на ископаемом топливе, особенно часто используют как в быту, так и в организациях, где совершенно необходима электроэнергия, например, в больницах. Обычно генераторы работают на поршневых двигателях, в которых энергия топлива преобразуется в механическую. Также популярны устройства бесперебойного питания с мощными батареями, которые заряжаются когда подается электроэнергия, а отдают энергию во время отключений.

Электростанция компании Florida Power and Light. Порт-Эверглейд, Флорида, США. Эта электростанция состоит из четырех блоков и работает на газе и нефти.

Энергия, получаемая при сгорании ископаемого топлива

Ископаемое топливо образуется в земной коре при высоком давлении и температуре из органических веществ, то есть остатков растений и животных. В основном, такое топливо содержит большое количество углерода. При его сгорании выделяется энергия, а также диоксид углерода (CO₂), один из парниковых газов. Именно ископаемое топливо — основной источник энергии на данный момент. Однако, выделяемые при его использовании парниковые газы представляют серьезную угрозу окружающей среде и усугубляют глобальное потепление. Также, использование этого топлива ведет к быстрому его расходу, и человечество может остаться без топлива, если будет полностью зависеть только от ископаемого сырья.

Градирни атомной электростанции. Фотография из архива сайта 123RF.com.

Атомная энергия

Атомная энергия — один из альтернативных видов энергии. Она выделяется во время контролируемой ядерной реакции деления, во время которой ядро атома делится на более мелкие части. Энергия, которая выделяется во время этой реакции, нагревает воду и превращает ее в пар, который движет турбины.

Атомная энергетика небезопасна. Самые известные за последние годы аварии произошли на Чернобыльской атомной электростанции (АЭС) на Украине, на АЭС Три-Майл-Айленд в США, и на АЭС Фукусима-1 в Японии. После Фукусимской трагедии многие страны начали пересматривать внутреннюю политику использования атомной энергии, и некоторые, например Германия, решили от нее отказаться. На данный момент Германия разрабатывает программу перехода на другие виды энергоснабжения и безопасного закрытия действующих электростанций.

Кроме аварий есть еще проблема хранения отработавшего ядерного топлива и радиоактивных отходов. Часть отработавшего ядерного топлива используют в производстве оружия, в медицине, и в других отраслях промышленности. Однако большую часть радиоактивных отходов использовать нельзя и поэтому необходимо обеспечивать их безопасное захоронение. Каждая страна, в которой построены атомные электростанции, хранит эти отходы по-своему, и во многих странах приняты законы, запрещающие их ввоз на территорию страны. Радиоактивные отходы обрабатывают, чтобы они не попадали в окружающую среду, не разлагались, и их было удобно хранить, например, делая их более компактными. После этого их отправляют на захоронение в долгосрочных хранилищах на дне морей и океанов, в геологических структурах, или в бассейнах и специальных контейнерах. С хранением связаны такие проблемы как высокая стоимость переработки и захоронения, утечка радиоактивных элементов в окружающую среду, нехватка мест для хранения, и возможность совершения террористических актов на объектах захоронения радиоактивных отходов.

Атомная электростанция в Пикеринге, Онтарио, Канада

Гораздо более безопасная альтернатива — это производство ядерной энергии с помощью термоядерной реакции. Во время этой реакции несколько ядер сталкиваются на большой скорости и образуют новый атом. Это происходит потому, что силы, отталкивающие ядра друг от друга, на маленьком расстоянии слабее, чем силы, их притягивающие. Во время термоядерной реакции тоже образуются радиоактивные отходы, но они перестают быть радиоактивными приблизительно через сто лет, в то время как отходы реакции деления не распадаются на протяжении нескольких тысяч лет. Топливо, требуемое для термоядерных реакций менее дорогое, чем для реакций деления. Энергетические затраты на термоядерные реакции на данный момент не оправдывают их использования в энергетике, но ученые надеются, что в ближайшем будущем это изменится и АЭС во всем мире смогут получать атомную энергию именно таким способом.

Возобновляемая энергия

Другие альтернативные виды энергии — это энергия солнца, океана, и ветра. Технологии производства такой энергии пока не развиты в такой степени, чтобы человечество могло отказаться от использования ископаемого топлива. Однако, благодаря государственным субсидиям, а также тому, что они не причиняют много вреда окружающей среде, эти виды энергии становятся все более популярными.

Фотоэлектрическая панель

Энергия солнца

Эксперименты по использованию энергии солнца начались еще в 1873 году, но эти технологии не получили широкого распространения до недавнего времени. Сейчас солнечная энергетика быстро развивается, во многом благодаря государственным и международным субсидиям. Первые солнечные энергоцентры появились в 1980-х. Солнечную энергию чаще собирают и преобразуют в электроэнергию с помощью солнечных батарей. Иногда используют тепловые машины, в которых воду нагревают солнечным теплом. В результате образуется водяной пар, который и приводит в движение турбогенератор.

Ветряная турбина в комплексе Эксибишн Плейс. Торонто, Онтарио, Канада.

Энергия ветра

Человечество использовало энергию ветра на протяжении многих веков. Впервые ветер начали использовать в мореходстве около 7000 лет назад. Ветряные мельницы используются несколько сотен лет, а первые ветротурбины и ветрогенераторы появились в 1970-х.

Энергия океана

Энергия приливов и отливов использовалась еще во времена Древнего Рима, но энергию волн и морских течений люди начали использовать недавно. В настоящее время большинство приливных и волновых электростанций только разрабатывается и испытывается. В основном проблемы связаны с высокой стоимостью строительства таких станций, и недостатками сегодняшних технологий. В Португалии, Великобритании, Австралии и США сейчас эксплуатируются волновые электростанции, однако многие из них все еще находятся в стадии опытной эксплуатации. Ученые считают, что в будущем энергия океана станет одной из основных направлений «зеленой энергии».

Приливная турбина в Канадском музее науки и техники в Оттаве

Биотопливо

При сжигании биотоплива выделяется энергия, которую растения переработали из солнечной энергии в процессе фотосинтеза. Биотопливо широко используется как в бытовых целях, например для обогрева жилья и приготовления пищи, так и в качестве топлива для транспорта. Из растений и животных жиров производят разновидности биотоплива — этиловый спирт и масла. В автотранспорте используется биодизельное топливо либо в чистом виде, либо в смеси с другими видами дизельного топлива.

Геотермальная энергетика

Энергия земного ядра хранится в виде тепла. Земная кора была нагрета до очень высокой температуры с момента ее формирования и до сих пор поддерживает высокую температуру. Радиоактивный процесс распада минералов в недрах Земли также выделяет тепло. До недавнего времени получить доступ к этой энергии можно было только на стыках земных пластов, в местах образования горячих источников. Совсем недавно началась разработка геотермальных скважин и в других географических регионах для того, чтобы начать использовать эту энергию для получения электричества. На данный момент стоимость энергии, полученной из таких скважин, очень высокая, поэтому геотермальная энергия не используется так широко, как другие виды энергии.

Река Ниагара, возле электростанции имени Вильяма Б. Ранкина. В 2009 году она была выведена из эксплуатации. Ниагара-Фолс, Онтарио, Канада.

Гидроэнергетика

Гидроэнергетика — еще одна альтернатива ископаемому топливу. Гидроэнергия считается «чистой», так как по сравнению со сжиганием ископаемого топлива, ее производство приносит меньше вреда окружающей среде. В частности, при получении гидроэнергии выброс парниковых газов незначителен.

Гидроэнергия вырабатывается потоком воды. Человечество широко использует этот вид энергии на протяжении многих веков и ее производство остается популярным благодаря ее низкой себестоимости и доступности. Гидроэлектростанции (ГЭС) собирают и преобразуют кинетическую энергию течения речной воды и потенциальную энергию воды в резервуарах с помощью плотин. Эта энергия приводит в движение гидротурбины, которые преобразует ее в электроэнергию. Плотины устроены так, чтобы можно было использовать разницу в высотах между резервуаром, из которого вытекает вода, и рекой, в которую перетекает вода.

Гидроэлектростанция имени Роберта Мозэса. Льюистон, штат Нью-Йорк, США

Несмотря на плюсы гидроэнергетики, с ней связан ряд проблем, таких как вред, наносимый экосфере при строительстве плотин. Такое строительство нарушает экосистемы, и живые организмы оказываются отрезанными от жизненно важной среды в экосистеме. Например, рыбы не могут проплыть вверх по течению на нерест и не всегда приспосабливаются к новым условиям. Общественность не всегда может контролировать работу энергетических компаний, поэтому в результате строительства новых ГЭС может возникнуть гуманитарный кризис. Примером такого кризиса является выселение жителей в результате строительства ГЭС «Три ущелья» в Китае. При постройке этой ГЭС правительством Китая было выселено более 1,2 миллиона жителей и затоплена огромная площадь, включая поля, промышленные зоны, города, и поселки. Бытовые и производственные отходы были смыты и засорили новое водохранилище, отравляя растения и рыб. Из-за огромного количества воды в резервуаре в регионе увеличилась сейсмическая активность. В 2011 году Китайское правительство признало эту и некоторые другие проблемы.

Энергия в диетологии и спорте

Калории в диетологии

Эти количества сахара, яблока, банана и салями содержат одну пищевую калорию

Энергию в спорте и диетологии обычно измеряют в килоджоулях или пищевых калориях. Одна такая калория равна 4,2 килоджоуля, одной килокалории, или тысяче калорий, используемых в физике. По определению одна пищевая калория — это количество энергии, нужное, чтобы нагреть один килограмм воды на один кельвин. В диетологии пищевые калории обычно называют просто калориями, что мы и будем делать в дальнейшем в этой статье. Иногда это вызывает путаницу, но обычно читатель может понять по контексту, о каких единицах идет речь. Большинство пищевых продуктов содержит калории. Так, например, в одном грамме жира — 9 калорий, в грамме углеводов и белков — по 4 калории в каждом, а в алкоголе — 7 калорий на грамм. Некоторые другие вещества также содержат калории. Эта энергия выделяется во время обмена веществ, и используется организмом для поддержания жизнедеятельности.

Люди, пытающиеся похудеть, часто подсчитывают калории, поглощаемые при принятии пищи, и вычитают из этой суммы калории, использованные во время физической нагрузки. Это делается, чтобы сравнить число неиспользованных на физическую нагрузку калорий с ежедневными энергетическими потребностями тела в расслабленном состоянии. Обычно, чтобы похудеть, число оставшихся калорий должно быть меньше, чем требуется телу для поддержания организма в спокойном состоянии. В то же время, врачи и диетологи считают опасным употреблять менее 1000 калорий в день. Энергетические потребности тела в состоянии отдыха можно вычислить по формуле, которая учитывает возраст, рос, и вес человека. Эта формула рассчитана на среднего человека, но каждый организм хранит и расходует энергию по-своему, в зависимости от потребностей. Поэтому не всегда удается худеть, даже потребляя меньше калорий, чем требуется организму согласно этой формуле. Организм часто приспосабливается к недостатку калорий, замедляя обмен веществ. В результате потребность в энергии падает, и подсчеты ежедневных энергетических потребностей человека по формуле приводят к ошибочным результатам. Несмотря на это, многие диетологи рекомендуют желающим похудеть вести ежедневный учет потребления калорий.

Фотографии из архива сайта iStockphoto.com

Калорийность — важное понятие в диетологии, которое помогает определить насколько энергетически полезна данная еда для организма. Считают калорийность, путем определения количества калорий в одном грамме пищевого продукта. Продукты с низкой калорийностью обычно содержат много воды. Она заполняет желудок, и у человека возникает ощущение сытости. В результате он потребляет меньшее число калорий по сравнению с другой едой. Например, в одной стограммовой шоколадке содержится 504 калории. Для сравнения, такая шоколадка займет немного менее половины стакана. В полутора стаканах или в 320 граммах белого мяса вареной индейки с низким содержанием жира и без кожи содержится приблизительно столько же калорий. Такое же количество калорий содержится и в 6,3 килограммах огурцов, то есть, в 25 чашках. Этот же пример с уменьшенными порциями выглядит так: примерно 50 калорий содержится в одной шоколадной конфете, столовой ложке индейки, и шести стаканах огурцов. После такой порции огурцов вряд ли захочется есть, а после одной шоколадной конфеты многие потянутся за второй и третьей. Еда с высокой калорийностью — это обычно вредная жирная и сладкая пища, которую стоит избегать. Людям на диете очень полезно знать калорийность разных продуктов, но не стоит забывать, что при составлении меню необходимо учитывать не только калорийность, но и общую полезность каждого продукта. Чтобы добиться максимальных результатов и улучшить здоровье, питание должно быть сбалансировано.

Пищевая ценность — другое полезное понятие в диетологии. Это соотношение питательных и полезных веществ необходимых организму, например витаминов, клетчатки, антиоксидантов и минералов, к энергетической ценности еды. Так, продукты с высокой пищевой ценностью содержат большое количество полезных веществ на каждую калорию продукта. И наоборот, существуют продукты с «пустыми калориями», то есть, с очень малым количеством полезных веществ и низкой питательностью. Алкоголь, сладости, чипсы — это некоторые примеры такой еды. Их лучше всего исключить из рациона, или, по крайней мере, ограничить, потому что они не обеспечивают организм достаточным количеством необходимых для жизни полезных веществ.

Калории в спорте

Энергия нужна человеку и животным, чтобы поддержать основной обмен веществ, то есть метаболизм организма в состоянии покоя. Это — энергия для поддержания работы мозга, тканей, и других органов. Также энергия нужна для каждодневной физической нагрузки и упражнений. При уменьшении жировой и увеличении мышечной массы основной обмен веществ ускоряется, а потребность в энергии — увеличивается. Поэтому, любая программа по оздоровлению организма и похудению должна основываться не только на уменьшении жира, но и на увеличении мышечной массы. Для этого важно не только правильно питаться, но и заниматься спортом, особенно упражнениями, которые помогают развивать мышцы.

Количество энергии, потраченной при упражнениях, зависит от того, были ли они аэробными, или анаэробными. При аэробных упражнениях кислород расщепляет глюкозу, и при этом выделяется энергия. Во время анаэробных упражнений кислород для этого процесса не используется; вместо него энергия вырабатывается при реакции креатинфосфата с глюкозой. Анаэробные упражнения способствуют росту мышц, они кратковременны и интенсивны. Примерами таких видов спорта являются бег на короткие дистанции и тяжелая атлетика. Их невозможно продолжать долго из-за того, что в процессе получения энергии вырабатывается молочная кислота. Ее избыток в крови вызывает боль, и если человек, несмотря на это продолжает упражнение, он может потерять сознание. Аэробные упражнения, напротив, можно продолжать в течении длительного времени, так как они менее интенсивны, и главное в них — выносливость. К таким упражнениям относятся бег на длинные дистанции, плавание и аэробика. С их помощью развивается выносливость мышц сердца и дыхательной системы, а также сжигается жир и улучшается кровообращение.

Café De Paris, Квебек, Канада

Энергия и борьба с лишним весом

Несмотря на то, что недостаток энергии, по отношению к затратам, обычно ведет к похудению, это не всегда так, и часто после первочального похудения человек перестает худеть, или даже набирает вес, несмотря на строгое соблюдение диеты. Это происходит из-за адаптации организма к недостатку калорий, например, в результате замедления обмена веществ. В таких случаях советуют изменить распорядок упражнений и меню, например, временно сменить вид спорта и попробовать менять дневную норму калорий. Например, каждый день можно потреблять либо больше, либо меньше калорий относительно установленной дневной нормы, или можно вместо дневной нормы установить недельную норму потребления калорий.

Очень важно помнить, что для поддержания быстрого и здорового обмена веществ организму необходима мышечная масса. Поэтому здоровые диеты должны совмещаться с упражнениями, направленными на развитие мышц. Жир весит меньше, чем мышцы, поэтому когда вследствие диет и упражнений увеличивается мышечная и уменьшается жировая масса, то общий вес увеличивается, несмотря на то, что организм становится более здоровым. Поэтому при оздоровлении организма следить только за потерей веса неправильно. Конечной целью лучше поставить потерю жира и развитие мышц. Это относится как к мужчинам, так и к женщинам. Кроме взвешивания можно измерять процент жировых тканей в организме или проверять изменения в объеме талии, бедер, и других частей тела, где организм откладывает жир. Диетологи и тренеры советуют стремиться к снижению процента жира до 14-24% женщинам, и 6-17% мужчинам.

Энергетический напиток Red Bull

Еще один вариант диеты — постепенное увеличение или уменьшение количества калорий в еде на протяжении определенного времени. После этого необходимо всегда возвращаться назад к установленной норме. Диетологи также советуют разнообразить количество продуктов во время каждого приема пищи, а также, основной вид еды. Например, можно попробовать в первый день съесть на обед немного богатых углеводами продуктов, а на следующий день съесть большой обед из овощей и белковых продуктов. Главное, чтобы организм не привыкал к одинаковому виду еды и количеству калорий при каждом приеме пищи, и не мог приспособиться к нехватке энергии, замедляя метаболизм. Многие диеты и упражнения направлены на то, чтобы ускорить метаболизм, потому что это позволяет организму тратить энергию, а не откладывать ее в жир. Поэтому, составляя план питания и упражнений, необходимо помнить об этой проблеме адаптации организма. Также важно заниматься анаэробными упражнениями, чтобы увеличить мышечную массу. Система из разных упражнений, к которым организм не может полностью привыкнуть, также поможет избежать адаптации.

Энергетические напитки

Рекламодатели часто используют слово «энергия» в рекламных целях. Так, например, рекламируются энергетические напитки, повышающие работоспособность и бодрость. В них обычно содержатся психостимуляторы, такие как кофеин, много сахара, и иногда — витамины и экстракты лечебных трав. Психостимуляторы используются для того, чтобы за короткий срок организм выработал максимальное количество энергии. При этом повышается ток крови, артериальное давление, пульс, и температура. В мозг поступает больше кислорода, и усиливаются ощущения бодрости, силы, и энергии. Энергетические напитки, несмотря на их название, нельзя употреблять во время занятий спортом, так как они нарушают электролитический баланс в организме. Высокое содержание психостимуляторов действительно на короткое время повышает бодрость, но вскоре после этого происходит спад и «ломка», напоминающая период отвыкания от сахара, кофеина и алкоголя. Многие испытывают другие побочные явления, включая тошноту, рвоту, головные боли, высокое артериальное давление, и бессонницу. Врачи рекомендуют воздержаться от употребления энергетических напитков. Использование естественной энергии организма и своевременный отдых намного лучше для организма, чем употребление психостимуляторов.

Литература

Автор статьи: Kateryna Yuri

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

килограмм [кг] в киловатт-час [кВт·ч] • Конвертер энергии и работы • Популярные конвертеры единиц • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц измерения

Конвертер длины и расстоянияКонвертер массыКонвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питанияКонвертер площадиКонвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептахКонвертер температурыКонвертер давления, механического напряжения, модуля ЮнгаКонвертер энергии и работыКонвертер мощностиКонвертер силыКонвертер времениКонвертер линейной скоростиПлоский уголКонвертер тепловой эффективности и топливной экономичностиКонвертер чисел в различных системах счисления. Конвертер единиц измерения количества информацииКурсы валютРазмеры женской одежды и обувиРазмеры мужской одежды и обувиКонвертер угловой скорости и частоты вращенияКонвертер ускоренияКонвертер углового ускоренияКонвертер плотностиКонвертер удельного объемаКонвертер момента инерцииКонвертер момента силыКонвертер вращающего моментаКонвертер удельной теплоты сгорания (по массе)Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему)Конвертер разности температурКонвертер коэффициента теплового расширенияКонвертер термического сопротивленияКонвертер удельной теплопроводностиКонвертер удельной теплоёмкостиКонвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излученияКонвертер плотности теплового потокаКонвертер коэффициента теплоотдачиКонвертер объёмного расходаКонвертер массового расходаКонвертер молярного расходаКонвертер плотности потока массыКонвертер молярной концентрацииКонвертер массовой концентрации в раствореКонвертер динамической (абсолютной) вязкостиКонвертер кинематической вязкостиКонвертер поверхностного натяженияКонвертер паропроницаемостиКонвертер плотности потока водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофоновКонвертер уровня звукового давления (SPL)Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давленияКонвертер яркостиКонвертер силы светаКонвертер освещённостиКонвертер разрешения в компьютерной графикеКонвертер частоты и длины волныОптическая сила в диоптриях и фокусное расстояниеОптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×)Конвертер электрического зарядаКонвертер линейной плотности зарядаКонвертер поверхностной плотности зарядаКонвертер объемной плотности зарядаКонвертер электрического токаКонвертер линейной плотности токаКонвертер поверхностной плотности токаКонвертер напряжённости электрического поляКонвертер электростатического потенциала и напряженияКонвертер электрического сопротивленияКонвертер удельного электрического сопротивленияКонвертер электрической проводимостиКонвертер удельной электрической проводимостиЭлектрическая емкостьКонвертер индуктивностиКонвертер реактивной мощностиКонвертер Американского калибра проводовУровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицахКонвертер магнитодвижущей силыКонвертер напряженности магнитного поляКонвертер магнитного потокаКонвертер магнитной индукцииРадиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность. Конвертер радиоактивного распадаРадиация. Конвертер экспозиционной дозыРадиация. Конвертер поглощённой дозыКонвертер десятичных приставокПередача данныхКонвертер единиц типографики и обработки изображенийКонвертер единиц измерения объема лесоматериаловВычисление молярной массыПериодическая система химических элементов Д. И. Менделеева

1 килограмм [кг] = 24965421632,7814 киловатт-час [кВт·ч]

Газовая горелка

Общие сведения

Энергия — физическая величина, имеющая большое значение в химии, физике, и биологии. Без нее жизнь на земле и движение невозможны. В физике энергия является мерой взаимодействия материи, в результате которого выполняется работа или происходит переход одних видов энергии в другие. В системе СИ энергия измеряется в джоулях. Один джоуль равен энергии, расходуемой при перемещении тела на один метр силой в один ньютон.

Энергия в физике

Кинетическая и потенциальная энергия

Кинетическая энергия тела массой m, движущегося со скоростью v равна работе, выполняемой силой, чтобы придать телу скорость v. Работа здесь определяется как мера действия силы, которая перемещает тело на расстояние s. Другими словами, это энергия движущегося тела. Если же тело находится в состоянии покоя, то энергия такого тела называется потенциальной энергией. Это энергия, необходимая, чтобы поддерживать тело в этом состоянии.

Гидроэлектростанция имени сэра Адама Бэка. Ниагара-Фолс, Онтарио, Канада.

Например, когда теннисный мяч в полете ударяется об ракетку, он на мгновение останавливается. Это происходит потому, что силы отталкивания и земного притяжения заставляют мяч застыть в воздухе. В этот момент у мяча есть потенциальная, но нет кинетической энергии. Когда мяч отскакивает от ракетки и улетает, у него, наоборот, появляется кинетическая энергия. У движущегося тела есть и потенциальная и кинетическая энергия, и один вид энергии преобразуется в другой. Если, к примеру, подбросить вверх камень, он начнет замедлять скорость во время полета. По мере этого замедления, кинетическая энергия преобразуется в потенциальную. Это преобразование происходит до тех пор, пока запас кинетической энергии не иссякнет. В этот момент камень остановится и потенциальная энергия достигнет максимальной величины. После этого он начнет падать вниз с ускорением, и преобразование энергии произойдет в обратном порядке. Кинетическая энергия достигнет максимума, при столкновении камня с Землей.

Закон сохранения энергии гласит, что суммарная энергия в замкнутой системе сохраняется. Энергия камня в предыдущем примере переходит из одной формы в другую, и поэтому, несмотря на то, что количество потенциальной и кинетической энергии меняется в течение полета и падения, общая сумма этих двух энергий остается постоянной.

Производство энергии

Люди давно научились использовать энергию для решения трудоемких задач с помощью техники. Потенциальная и кинетическая энергия используется для совершения работы, например, для перемещения предметов. Например, энергия течения речной воды издавна используется для получения муки на водяных мельницах. Чем больше людей использует технику, например автомобили и компьютеры, в повседневной жизни, тем сильнее возрастает потребность в энергии. Сегодня большая часть энергии вырабатывается из невозобновляемых источников. То есть, энергию получают из топлива, добытого из недр Земли, и оно быстро используется, но не возобновляется с такой же быстротой. Такое топливо — это, например уголь, нефть и уран, который используется на атомных электростанциях. В последние годы правительства многих стран, а также многие международные организации, например, ООН, считают приоритетным изучение возможностей получения возобновляемой энергии из неистощимых источников с помощью новых технологий. Многие научные исследования направлены на получение таких видов энергии с наименьшими затратами. В настоящее время для получения возобновляемой энергии используются такие источники как солнце, ветер и волны.

Энергия для использования в быту и на производстве обычно преобразуется в электрическую при помощи батарей и генераторов. Первые в истории электростанции вырабатывали электроэнергию, сжигая уголь, или используя энергию воды в реках. Позже для получения энергии научились использовать нефть, газ, солнце и ветер. Некоторые большие предприятия содержат свои электростанции на территории предприятия, но большая часть энергии производится не там, где ее будут использовать, а на электростанциях. Поэтому главная задача энергетиков — преобразовать произведенную энергию в форму, позволяющую легко доставить энергию потребителю. Это особенно важно, когда используются дорогие или опасные технологии производства энергии, требующие постоянного наблюдения специалистами, такие как гидро- и атомная энергетика. Именно поэтому для бытового и промышленного использования выбрали электроэнергию, так как ее легко передавать с малыми потерями на большие расстояния по линиям электропередач.

Опоры линии электропередачи возле гидроэлектростанции имени сэра Адама Бека. Ниагара-Фолс, Онтарио, Канада.

Электроэнергию преобразуют из механической, тепловой и других видов энергии. Для этого вода, пар, нагретый газ или воздух приводят в движение турбины, которые вращают генераторы, где и происходит преобразование механической энергии в электрическую. Пар получают, нагревая воду с помощью тепла, получаемого при ядерных реакциях или при сжигании ископаемого топлива. Ископаемое топливо добывают из недр Земли. Это газ, нефть, уголь и другие горючие материалы, образованные под землей. Так как их количество ограничено, они относятся к невозобновляемым видам топлива. Возобновляемые энергетические источники — это солнце, ветер, биомасса, энергия океана, и геотермальная энергия.

В отдаленных районах, где нет линий электропередач, или где из-за экономических или политических проблем регулярно отключают электроэнергию, используют портативные генераторы и солнечные батареи. Генераторы, работающие на ископаемом топливе, особенно часто используют как в быту, так и в организациях, где совершенно необходима электроэнергия, например, в больницах. Обычно генераторы работают на поршневых двигателях, в которых энергия топлива преобразуется в механическую. Также популярны устройства бесперебойного питания с мощными батареями, которые заряжаются когда подается электроэнергия, а отдают энергию во время отключений.

Электростанция компании Florida Power and Light. Порт-Эверглейд, Флорида, США. Эта электростанция состоит из четырех блоков и работает на газе и нефти.

Энергия, получаемая при сгорании ископаемого топлива

Ископаемое топливо образуется в земной коре при высоком давлении и температуре из органических веществ, то есть остатков растений и животных. В основном, такое топливо содержит большое количество углерода. При его сгорании выделяется энергия, а также диоксид углерода (CO₂), один из парниковых газов. Именно ископаемое топливо — основной источник энергии на данный момент. Однако, выделяемые при его использовании парниковые газы представляют серьезную угрозу окружающей среде и усугубляют глобальное потепление. Также, использование этого топлива ведет к быстрому его расходу, и человечество может остаться без топлива, если будет полностью зависеть только от ископаемого сырья.

Градирни атомной электростанции. Фотография из архива сайта 123RF.com.

Атомная энергия

Атомная энергия — один из альтернативных видов энергии. Она выделяется во время контролируемой ядерной реакции деления, во время которой ядро атома делится на более мелкие части. Энергия, которая выделяется во время этой реакции, нагревает воду и превращает ее в пар, который движет турбины.

Атомная энергетика небезопасна. Самые известные за последние годы аварии произошли на Чернобыльской атомной электростанции (АЭС) на Украине, на АЭС Три-Майл-Айленд в США, и на АЭС Фукусима-1 в Японии. После Фукусимской трагедии многие страны начали пересматривать внутреннюю политику использования атомной энергии, и некоторые, например Германия, решили от нее отказаться. На данный момент Германия разрабатывает программу перехода на другие виды энергоснабжения и безопасного закрытия действующих электростанций.

Кроме аварий есть еще проблема хранения отработавшего ядерного топлива и радиоактивных отходов. Часть отработавшего ядерного топлива используют в производстве оружия, в медицине, и в других отраслях промышленности. Однако большую часть радиоактивных отходов использовать нельзя и поэтому необходимо обеспечивать их безопасное захоронение. Каждая страна, в которой построены атомные электростанции, хранит эти отходы по-своему, и во многих странах приняты законы, запрещающие их ввоз на территорию страны. Радиоактивные отходы обрабатывают, чтобы они не попадали в окружающую среду, не разлагались, и их было удобно хранить, например, делая их более компактными. После этого их отправляют на захоронение в долгосрочных хранилищах на дне морей и океанов, в геологических структурах, или в бассейнах и специальных контейнерах. С хранением связаны такие проблемы как высокая стоимость переработки и захоронения, утечка радиоактивных элементов в окружающую среду, нехватка мест для хранения, и возможность совершения террористических актов на объектах захоронения радиоактивных отходов.

Атомная электростанция в Пикеринге, Онтарио, Канада

Гораздо более безопасная альтернатива — это производство ядерной энергии с помощью термоядерной реакции. Во время этой реакции несколько ядер сталкиваются на большой скорости и образуют новый атом. Это происходит потому, что силы, отталкивающие ядра друг от друга, на маленьком расстоянии слабее, чем силы, их притягивающие. Во время термоядерной реакции тоже образуются радиоактивные отходы, но они перестают быть радиоактивными приблизительно через сто лет, в то время как отходы реакции деления не распадаются на протяжении нескольких тысяч лет. Топливо, требуемое для термоядерных реакций менее дорогое, чем для реакций деления. Энергетические затраты на термоядерные реакции на данный момент не оправдывают их использования в энергетике, но ученые надеются, что в ближайшем будущем это изменится и АЭС во всем мире смогут получать атомную энергию именно таким способом.

Возобновляемая энергия

Другие альтернативные виды энергии — это энергия солнца, океана, и ветра. Технологии производства такой энергии пока не развиты в такой степени, чтобы человечество могло отказаться от использования ископаемого топлива. Однако, благодаря государственным субсидиям, а также тому, что они не причиняют много вреда окружающей среде, эти виды энергии становятся все более популярными.

Фотоэлектрическая панель

Энергия солнца

Эксперименты по использованию энергии солнца начались еще в 1873 году, но эти технологии не получили широкого распространения до недавнего времени. Сейчас солнечная энергетика быстро развивается, во многом благодаря государственным и международным субсидиям. Первые солнечные энергоцентры появились в 1980-х. Солнечную энергию чаще собирают и преобразуют в электроэнергию с помощью солнечных батарей. Иногда используют тепловые машины, в которых воду нагревают солнечным теплом. В результате образуется водяной пар, который и приводит в движение турбогенератор.

Ветряная турбина в комплексе Эксибишн Плейс. Торонто, Онтарио, Канада.

Энергия ветра

Человечество использовало энергию ветра на протяжении многих веков. Впервые ветер начали использовать в мореходстве около 7000 лет назад. Ветряные мельницы используются несколько сотен лет, а первые ветротурбины и ветрогенераторы появились в 1970-х.

Энергия океана

Энергия приливов и отливов использовалась еще во времена Древнего Рима, но энергию волн и морских течений люди начали использовать недавно. В настоящее время большинство приливных и волновых электростанций только разрабатывается и испытывается. В основном проблемы связаны с высокой стоимостью строительства таких станций, и недостатками сегодняшних технологий. В Португалии, Великобритании, Австралии и США сейчас эксплуатируются волновые электростанции, однако многие из них все еще находятся в стадии опытной эксплуатации. Ученые считают, что в будущем энергия океана станет одной из основных направлений «зеленой энергии».

Приливная турбина в Канадском музее науки и техники в Оттаве

Биотопливо

При сжигании биотоплива выделяется энергия, которую растения переработали из солнечной энергии в процессе фотосинтеза. Биотопливо широко используется как в бытовых целях, например для обогрева жилья и приготовления пищи, так и в качестве топлива для транспорта. Из растений и животных жиров производят разновидности биотоплива — этиловый спирт и масла. В автотранспорте используется биодизельное топливо либо в чистом виде, либо в смеси с другими видами дизельного топлива.

Геотермальная энергетика

Энергия земного ядра хранится в виде тепла. Земная кора была нагрета до очень высокой температуры с момента ее формирования и до сих пор поддерживает высокую температуру. Радиоактивный процесс распада минералов в недрах Земли также выделяет тепло. До недавнего времени получить доступ к этой энергии можно было только на стыках земных пластов, в местах образования горячих источников. Совсем недавно началась разработка геотермальных скважин и в других географических регионах для того, чтобы начать использовать эту энергию для получения электричества. На данный момент стоимость энергии, полученной из таких скважин, очень высокая, поэтому геотермальная энергия не используется так широко, как другие виды энергии.

Река Ниагара, возле электростанции имени Вильяма Б. Ранкина. В 2009 году она была выведена из эксплуатации. Ниагара-Фолс, Онтарио, Канада.

Гидроэнергетика

Гидроэнергетика — еще одна альтернатива ископаемому топливу. Гидроэнергия считается «чистой», так как по сравнению со сжиганием ископаемого топлива, ее производство приносит меньше вреда окружающей среде. В частности, при получении гидроэнергии выброс парниковых газов незначителен.

Гидроэнергия вырабатывается потоком воды. Человечество широко использует этот вид энергии на протяжении многих веков и ее производство остается популярным благодаря ее низкой себестоимости и доступности. Гидроэлектростанции (ГЭС) собирают и преобразуют кинетическую энергию течения речной воды и потенциальную энергию воды в резервуарах с помощью плотин. Эта энергия приводит в движение гидротурбины, которые преобразует ее в электроэнергию. Плотины устроены так, чтобы можно было использовать разницу в высотах между резервуаром, из которого вытекает вода, и рекой, в которую перетекает вода.

Гидроэлектростанция имени Роберта Мозэса. Льюистон, штат Нью-Йорк, США

Несмотря на плюсы гидроэнергетики, с ней связан ряд проблем, таких как вред, наносимый экосфере при строительстве плотин. Такое строительство нарушает экосистемы, и живые организмы оказываются отрезанными от жизненно важной среды в экосистеме. Например, рыбы не могут проплыть вверх по течению на нерест и не всегда приспосабливаются к новым условиям. Общественность не всегда может контролировать работу энергетических компаний, поэтому в результате строительства новых ГЭС может возникнуть гуманитарный кризис. Примером такого кризиса является выселение жителей в результате строительства ГЭС «Три ущелья» в Китае. При постройке этой ГЭС правительством Китая было выселено более 1,2 миллиона жителей и затоплена огромная площадь, включая поля, промышленные зоны, города, и поселки. Бытовые и производственные отходы были смыты и засорили новое водохранилище, отравляя растения и рыб. Из-за огромного количества воды в резервуаре в регионе увеличилась сейсмическая активность. В 2011 году Китайское правительство признало эту и некоторые другие проблемы.

Энергия в диетологии и спорте

Калории в диетологии

Эти количества сахара, яблока, банана и салями содержат одну пищевую калорию

Энергию в спорте и диетологии обычно измеряют в килоджоулях или пищевых калориях. Одна такая калория равна 4,2 килоджоуля, одной килокалории, или тысяче калорий, используемых в физике. По определению одна пищевая калория — это количество энергии, нужное, чтобы нагреть один килограмм воды на один кельвин. В диетологии пищевые калории обычно называют просто калориями, что мы и будем делать в дальнейшем в этой статье. Иногда это вызывает путаницу, но обычно читатель может понять по контексту, о каких единицах идет речь. Большинство пищевых продуктов содержит калории. Так, например, в одном грамме жира — 9 калорий, в грамме углеводов и белков — по 4 калории в каждом, а в алкоголе — 7 калорий на грамм. Некоторые другие вещества также содержат калории. Эта энергия выделяется во время обмена веществ, и используется организмом для поддержания жизнедеятельности.

Люди, пытающиеся похудеть, часто подсчитывают калории, поглощаемые при принятии пищи, и вычитают из этой суммы калории, использованные во время физической нагрузки. Это делается, чтобы сравнить число неиспользованных на физическую нагрузку калорий с ежедневными энергетическими потребностями тела в расслабленном состоянии. Обычно, чтобы похудеть, число оставшихся калорий должно быть меньше, чем требуется телу для поддержания организма в спокойном состоянии. В то же время, врачи и диетологи считают опасным употреблять менее 1000 калорий в день. Энергетические потребности тела в состоянии отдыха можно вычислить по формуле, которая учитывает возраст, рос, и вес человека. Эта формула рассчитана на среднего человека, но каждый организм хранит и расходует энергию по-своему, в зависимости от потребностей. Поэтому не всегда удается худеть, даже потребляя меньше калорий, чем требуется организму согласно этой формуле. Организм часто приспосабливается к недостатку калорий, замедляя обмен веществ. В результате потребность в энергии падает, и подсчеты ежедневных энергетических потребностей человека по формуле приводят к ошибочным результатам. Несмотря на это, многие диетологи рекомендуют желающим похудеть вести ежедневный учет потребления калорий.

Фотографии из архива сайта iStockphoto.com

Калорийность — важное понятие в диетологии, которое помогает определить насколько энергетически полезна данная еда для организма. Считают калорийность, путем определения количества калорий в одном грамме пищевого продукта. Продукты с низкой калорийностью обычно содержат много воды. Она заполняет желудок, и у человека возникает ощущение сытости. В результате он потребляет меньшее число калорий по сравнению с другой едой. Например, в одной стограммовой шоколадке содержится 504 калории. Для сравнения, такая шоколадка займет немного менее половины стакана. В полутора стаканах или в 320 граммах белого мяса вареной индейки с низким содержанием жира и без кожи содержится приблизительно столько же калорий. Такое же количество калорий содержится и в 6,3 килограммах огурцов, то есть, в 25 чашках. Этот же пример с уменьшенными порциями выглядит так: примерно 50 калорий содержится в одной шоколадной конфете, столовой ложке индейки, и шести стаканах огурцов. После такой порции огурцов вряд ли захочется есть, а после одной шоколадной конфеты многие потянутся за второй и третьей. Еда с высокой калорийностью — это обычно вредная жирная и сладкая пища, которую стоит избегать. Людям на диете очень полезно знать калорийность разных продуктов, но не стоит забывать, что при составлении меню необходимо учитывать не только калорийность, но и общую полезность каждого продукта. Чтобы добиться максимальных результатов и улучшить здоровье, питание должно быть сбалансировано.

Пищевая ценность — другое полезное понятие в диетологии. Это соотношение питательных и полезных веществ необходимых организму, например витаминов, клетчатки, антиоксидантов и минералов, к энергетической ценности еды. Так, продукты с высокой пищевой ценностью содержат большое количество полезных веществ на каждую калорию продукта. И наоборот, существуют продукты с «пустыми калориями», то есть, с очень малым количеством полезных веществ и низкой питательностью. Алкоголь, сладости, чипсы — это некоторые примеры такой еды. Их лучше всего исключить из рациона, или, по крайней мере, ограничить, потому что они не обеспечивают организм достаточным количеством необходимых для жизни полезных веществ.

Калории в спорте

Энергия нужна человеку и животным, чтобы поддержать основной обмен веществ, то есть метаболизм организма в состоянии покоя. Это — энергия для поддержания работы мозга, тканей, и других органов. Также энергия нужна для каждодневной физической нагрузки и упражнений. При уменьшении жировой и увеличении мышечной массы основной обмен веществ ускоряется, а потребность в энергии — увеличивается. Поэтому, любая программа по оздоровлению организма и похудению должна основываться не только на уменьшении жира, но и на увеличении мышечной массы. Для этого важно не только правильно питаться, но и заниматься спортом, особенно упражнениями, которые помогают развивать мышцы.

Количество энергии, потраченной при упражнениях, зависит от того, были ли они аэробными, или анаэробными. При аэробных упражнениях кислород расщепляет глюкозу, и при этом выделяется энергия. Во время анаэробных упражнений кислород для этого процесса не используется; вместо него энергия вырабатывается при реакции креатинфосфата с глюкозой. Анаэробные упражнения способствуют росту мышц, они кратковременны и интенсивны. Примерами таких видов спорта являются бег на короткие дистанции и тяжелая атлетика. Их невозможно продолжать долго из-за того, что в процессе получения энергии вырабатывается молочная кислота. Ее избыток в крови вызывает боль, и если человек, несмотря на это продолжает упражнение, он может потерять сознание. Аэробные упражнения, напротив, можно продолжать в течении длительного времени, так как они менее интенсивны, и главное в них — выносливость. К таким упражнениям относятся бег на длинные дистанции, плавание и аэробика. С их помощью развивается выносливость мышц сердца и дыхательной системы, а также сжигается жир и улучшается кровообращение.

Café De Paris, Квебек, Канада

Энергия и борьба с лишним весом

Несмотря на то, что недостаток энергии, по отношению к затратам, обычно ведет к похудению, это не всегда так, и часто после первочального похудения человек перестает худеть, или даже набирает вес, несмотря на строгое соблюдение диеты. Это происходит из-за адаптации организма к недостатку калорий, например, в результате замедления обмена веществ. В таких случаях советуют изменить распорядок упражнений и меню, например, временно сменить вид спорта и попробовать менять дневную норму калорий. Например, каждый день можно потреблять либо больше, либо меньше калорий относительно установленной дневной нормы, или можно вместо дневной нормы установить недельную норму потребления калорий.

Очень важно помнить, что для поддержания быстрого и здорового обмена веществ организму необходима мышечная масса. Поэтому здоровые диеты должны совмещаться с упражнениями, направленными на развитие мышц. Жир весит меньше, чем мышцы, поэтому когда вследствие диет и упражнений увеличивается мышечная и уменьшается жировая масса, то общий вес увеличивается, несмотря на то, что организм становится более здоровым. Поэтому при оздоровлении организма следить только за потерей веса неправильно. Конечной целью лучше поставить потерю жира и развитие мышц. Это относится как к мужчинам, так и к женщинам. Кроме взвешивания можно измерять процент жировых тканей в организме или проверять изменения в объеме талии, бедер, и других частей тела, где организм откладывает жир. Диетологи и тренеры советуют стремиться к снижению процента жира до 14-24% женщинам, и 6-17% мужчинам.

Энергетический напиток Red Bull

Еще один вариант диеты — постепенное увеличение или уменьшение количества калорий в еде на протяжении определенного времени. После этого необходимо всегда возвращаться назад к установленной норме. Диетологи также советуют разнообразить количество продуктов во время каждого приема пищи, а также, основной вид еды. Например, можно попробовать в первый день съесть на обед немного богатых углеводами продуктов, а на следующий день съесть большой обед из овощей и белковых продуктов. Главное, чтобы организм не привыкал к одинаковому виду еды и количеству калорий при каждом приеме пищи, и не мог приспособиться к нехватке энергии, замедляя метаболизм. Многие диеты и упражнения направлены на то, чтобы ускорить метаболизм, потому что это позволяет организму тратить энергию, а не откладывать ее в жир. Поэтому, составляя план питания и упражнений, необходимо помнить об этой проблеме адаптации организма. Также важно заниматься анаэробными упражнениями, чтобы увеличить мышечную массу. Система из разных упражнений, к которым организм не может полностью привыкнуть, также поможет избежать адаптации.

Энергетические напитки

Рекламодатели часто используют слово «энергия» в рекламных целях. Так, например, рекламируются энергетические напитки, повышающие работоспособность и бодрость. В них обычно содержатся психостимуляторы, такие как кофеин, много сахара, и иногда — витамины и экстракты лечебных трав. Психостимуляторы используются для того, чтобы за короткий срок организм выработал максимальное количество энергии. При этом повышается ток крови, артериальное давление, пульс, и температура. В мозг поступает больше кислорода, и усиливаются ощущения бодрости, силы, и энергии. Энергетические напитки, несмотря на их название, нельзя употреблять во время занятий спортом, так как они нарушают электролитический баланс в организме. Высокое содержание психостимуляторов действительно на короткое время повышает бодрость, но вскоре после этого происходит спад и «ломка», напоминающая период отвыкания от сахара, кофеина и алкоголя. Многие испытывают другие побочные явления, включая тошноту, рвоту, головные боли, высокое артериальное давление, и бессонницу. Врачи рекомендуют воздержаться от употребления энергетических напитков. Использование естественной энергии организма и своевременный отдых намного лучше для организма, чем употребление психостимуляторов.

Литература

Автор статьи: Kateryna Yuri

Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.

Tesla наладила опытное производство новых ячеек — ДРАЙВ

Более крупных цилиндров в один аккумуляторный блок помещается только 960 штук против нескольких тысяч в батареях Тесл прежней конструкции. Но один новый цилиндрик вмещает в пять раз больше энергии, чем прежний «мелкий».

Компания Tesla показала на видео экспериментальное производство литиевых ячеек нового поколения в Калифорнии. Здесь технология будет отработана, а массовой она станет, когда в строй войдёт аккумуляторный завод в составе фабрики Gigafactory Berlin (срок старта не назван). Завод, кстати, обещает стать рекордным по мощности — 100 гигаватт-часов в год вначале с перспективой расширения до 200 и 250 ГВт•ч. Ну а сами ячейки — это цилиндрические элементы типа 4680 (диаметр 46 мм, длина 80 мм). Напомним, нынешние Теслы используют ячейки 18650 (диаметр 18 мм, длина 65 мм) и 2170 (21 и 70 мм, соответственно).

Разница в размерах отдельных ячеек (синие цилиндры) видна на рисунке за спиной Илона Маска. Шеф компании рассказывал о новации ещё в сентябре (в ходе мероприятия Battery Day, приуроченного к собранию акционеров). Однако тогда презентация строилась вокруг компьютерных картинок. Сейчас показаны образцы.

Ячейки 4680 отличаются от прежних не только размерами, но и оптимизированной конструкцией, повышающей мощность одной ячейки и снижающей вредные потери тока. Речь идёт о размещении, форме и особенностях выходных контактов, электродов, соединяющих их проводящих дорожек (уложенных в спираль) и прочих деталях внутри цилиндра. По сути Tesla предлагает всё те же литиево-ионные ячейки, только улучшенные. Тут нет никакой «батарейной» экзотики вроде продвигаемых некоторыми исследователями и компаниями твердотельных и литиево-серных аккумуляторов. Хотя те обещают существенно большее количество энергии на единицу массы.

Согласно плану Теслы, модернизированные литиево-ионные ячейки могут дать до 54% роста запаса хода, из них 16% за счёт конструкции (дизайна) одной ячейки, 20% — улучшенного материала анода, 4% — изменений в катоде, 14% — оптимизации упаковки ячеек в целую батарею и автомобиль.

Для отдельных литиевых ячеек типа 2170 удельная вместимость составляет около 260 Вт•ч/кг (это число не эквивалентно удельной ёмкости всего блока, ведь в него также входит корпус, системы управления и охлаждения, множество соединительных проводов). Для цилиндров 4680 заявлено значение в 300 Вт•ч/кг, достигнутое только за счёт изменения дизайна. Дальнейший рост примерно до 380 Вт•ч/кг может быть реализован благодаря корректировкам в используемых материалах. При этом, по оценке Теслы, в массовом производстве можно постепенно снизить стоимость таких ячеек (за киловатт-час) более чем наполовину.

Пример оптимизации параметров литиевых ячеек имеется и в случае с давно освоенными цилиндрами 2170. Это недавний рост паспортного пробега Model 3 (в частности, у версии Long Range AWD с 518 до 568 км по EPA). Он обусловлен не только ростом эффективности начинки. В «тройке» 2021 модельного года применён аккумулятор на 82 кВт•ч вместо прежнего на 79 (данные неофициальные).

Кроссовер Tesla Model Y, который будет выпускаться в Берлине, получит ячейки 4680 первым. Глава Теслы Маск также намекал, что те же батареи могли бы помочь увеличить запас хода магистрального тягача Tesla Semi с 805 км до 1000. Есть ещё неофициальные сведения, что на строящемся в Техасе заводе Giga Austin (Giga Texas, Cybertruck Gigafactory) помимо выпуска электрокаров Tesla в какой-то момент наладит и выпуск литиевых ячеек, и батарей. Если так случится, вероятно, на конвейерах в Техасе окажутся те же элементы 4680.

Тарифы на электроэнергию для населения

Тарифы на электроэнергию для населения ENG

Если Вы хотите открыть английскую версию официального портала Правительства Ростовской области, пожалуйста, подтвердите, что Вы являетесь реальным человеком, а не роботом. Спасибо.

If you want to open the English version of the official portal Of the government of the Rostov region, please confirm that you are a human and not a robot. Thanks.

Сайты органов власти

Цены (тарифы) на электрическую энергию для населения 
Ростовской области на 2021 год 

Цены (тарифы) на электрическую энергию для населения и приравненных к нему категорий потребителей Ростовской области установлены постановлением Региональной службы по тарифам Ростовской области от 29.12.2020 № 60/24 «Об установлении цен (тарифов) на электрическую энергию для населения и приравненных к нему категорий  потребителей по Ростовской области»; приложение к постановлению РСТ от 29.12.2020 № 60/24:

Тарифы на электроэнергию для населения (кВт/час)	1полугодие 2021 года		2 полугодие 2021 года
	в пределах социальной нормы	сверх социальной нормы	в пределах социальной нормы	сверх социальной нормы
Городское население	4,11	5,75	4,25	5,95
Городское население в домах с электроплитами	2,88	4,03	2,98	4,17
Сельское население	2,88	4,03	2,98	4,17

 

Размещено: 15 дек. 2018 18:21

Изменено: 12 мар. 2021 11:54

Количество просмотров: 23019

Поиск по разделу производится только по той форме слова, которая задана, без учета изменения окончания.

Например, если задан поиск по словам Ростовская область, то поиск будет производиться именно по этой фразе, и страницы, где встречается фраза Ростовской области, в результаты поиска не попадут.

Если ввести в поиск запрос Ростов, то в результаты поиска будут попадать тексты, в которых будут слова, начинающиеся с

Ростов, например: Ростовская, Ростовской, Ростов.

Лучше задавать ОДНО ключевое слово для поиска и БЕЗ окончания

Для более точного поиска воспользуйтесь поисковой системой сайта

RATIONAL AG

Потребляемая мощность и время	Приготовление во фритюре*: Потребл. мощность на 1 кг картофеля фри [кВт·ч/кг]
Многофункц. Оборудование 2 GN — 17,5 кВт	1,457
Опрокидывающаяся сковорода 2 GN — 15 кВт	—
VarioCooking Center® 211 — 28 кВт (Dynamic 22 кВт)	0,919 (0,959)
Отличие	на 36,9 % меньше (на 34,2 % меньше)
Потребляемая мощность и время	Приготовление во фритюре*: Картофель фри за 1 час [кг/ч]
Многофункц. Оборудование 2 GN — 17,5 кВт	7,4
Опрокидывающаяся сковорода 2 GN — 15 кВт	—
VarioCooking Center® 211 — 28 кВт (Dynamic 22 кВт)	26,75 (26,75)
Отличие	в 3,6 раза быстрее (в 3,6 раза быстрее)
Потребляемая мощность и время	Жарение**: Потребл. мощность для предварит. нагрева [кВт·ч/дм2]
Многофункц. Оборудование 2 GN — 17,5 кВт	0,067***
Опрокидывающаяся сковорода 2 GN — 15 кВт	0,047
VarioCooking Center® 211 — 28 кВт (Dynamic 22 кВт)	0,026*** (0,027)
Отличие	на 44-61 % меньше (на 43-60 % меньше)
Потребляемая мощность и время	Жарение**: Предварительный нагрев [мин.]
Многофункц. Оборудование 2 GN — 17,5 кВт	26,5***
Опрокидывающаяся сковорода 2 GN — 15 кВт	9,5
VarioCooking Center® 211 — 28 кВт (Dynamic 22 кВт)	6*** (6,5)
Отличие	в 1,6-4,4 раза быстрее (в 1,5 – 4,1 раза быстрее)
Потребляемая мощность и время	Жарение**: Тушение фарша: Потребл. мощность на 1 кг фарша [кВт·ч/кг]
Многофункц. Оборудование 2 GN — 17,5 кВт	0,57***
Опрокидывающаяся сковорода 2 GN — 15 кВт	0,48
VarioCooking Center® 211 — 28 кВт (Dynamic 22 кВт)	0,43*** (0,45)
Отличие	на 10-25 % меньше (на 6-21 % меньше)
Потребляемая мощность и время	Варка**: Нагрев воды [кВт·ч/кг]
Многофункц. Оборудование 2 GN — 17,5 кВт	0,094***
Опрокидывающаяся сковорода 2 GN — 15 кВт	0,099
VarioCooking Center® 211 — 28 кВт (Dynamic 22 кВт)	0,089*** (0,090)
Отличие	на 5-10 % меньше (на 4-9 % меньше)
Потребляемая мощность и время	Варка**: Предварительный нагрев воды (мин.)
Многофункц. Оборудование 2 GN — 17,5 кВт	35,25*** (100 л)
Опрокидывающаяся сковорода 2 GN — 15 кВт	27,41 (70 л)
VarioCooking Center® 211 — 28 кВт (Dynamic 22 кВт)	20,75*** (100 л) (23,33)
Отличие	в 1,3-1,7 раза быстрее (в 1,2 – 1,5 раза быстрее)

Перевести килограмм [кг] в киловатт-час [кВт · ч] • Конвертер энергии и работы • Общие конвертеры единиц • Компактный калькулятор • Онлайн-конвертеры единиц

Конвертер длины и расстоянияМассовый конвертерПреобразователь сухого объёма и общих измерений при варке , Конвертер напряжения, модуля ЮнгаПреобразователь энергии и работыПреобразователь мощностиПреобразователь силыКонвертер времениЛинейный преобразователь скорости и скоростиКонвертер угла поворотаПреобразователь топливной экономичности, расхода топлива и экономии топливаПреобразователь чиселПреобразователь единиц информации и хранения данныхКурсы обмена валютЖенская одежда и размеры обувиМужская одежда и размеры обувиКонвертер угловой скорости и скорости вращения Конвертер ускорения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер крутящего момента Конвертер удельной энергии, теплоты сгорания (на массу) Конвертер удельной энергии, теплоты Co Конвертер температурных интервалов (на объем) Конвертер температурного интервалаКонвертер температурного расширенияКонвертер теплового сопротивленияКонвертер теплопроводностиКонвертер удельной теплоемкостиПлотность тепла, плотность пожарной нагрузкиКонвертер плотности потока теплаКонвертер коэффициента теплопередачиКонвертер абсолютного коэффициента теплопередачи Конвертер массового расхода ) Конвертер вязкостиПреобразователь кинематической вязкостиПреобразователь поверхностного натяженияПроницаемость, проницаемость, проницаемость водяного параКонвертер скорости передачи водяного параКонвертер уровня звукаКонвертер чувствительности микрофонаКонвертер уровня звукового давления (SPL )Конвертер уровня звукового давления с выбираемым эталонным давлениемКонвертер яркостиКонвертер световой интенсивности Конвертер фокусного расстояния Оптическая сила ( Конвертер диоптрий) в увеличение (X )Преобразователь электрического зарядаПреобразователь линейной плотности зарядаПреобразователь плотности поверхностного зарядаПреобразователь плотности электрического токаПреобразователь линейной плотности токаПреобразователь плотности поверхностного токаПреобразователь напряженности электрического поляПреобразователь электрического потенциала и напряженияПреобразователь электрического сопротивленияПреобразователь удельного электрического сопротивленияПреобразователь электрической проводимости уровней в дБм, дБВ, ваттах и ​​других единицах измеренияПреобразователь магнитодвижущей силыПреобразователь напряженности магнитного поляПреобразователь магнитного потокаПреобразователь плотности магнитного потокаМощность поглощенной дозы излучения, Конвертер мощности суммарной дозы ионизирующего излученияРадиоактивность.Конвертер радиоактивного распада Конвертер радиоактивного облученияРадиация. Конвертер поглощенной дозы Конвертер метрических префиксов Конвертер передачи данных Конвертер единиц типографии и цифровых изображений Конвертер единиц измерения объема древесиныКалькулятор молярной массыПериодическая таблица

Газовая горелка

Обзор

Энергия — это понятие, центральное в физике, химии, физиологии и самой жизни. Без энергии невозможны ни жизнь, ни движение. В физике это определяется как свойство объектов или полей, которое позволяет ему выполнять работу с другими объектами, например, вызывать движение.В системе СИ единица измерения энергии — джоуль. Один джоуль представляет собой количество энергии, израсходованной при приложении силы в 1 ньютон к телу и перемещении его на один метр.

Энергия в физике

Кинетическая энергия в сравнении с потенциальной энергией

Кинетическая энергия тела с массой м , движущегося со скоростью v , равна работе, которую сила должна совершить, чтобы разогнать тело от состояния покоя состояние до скорости v . Здесь работа определяется как количество силы, необходимое для перемещения тела на расстояние s .Другими словами, это энергия движущегося тела. С другой стороны, потенциальная энергия — это энергия покоящегося тела. Это энергия, необходимая для удержания тела в текущем положении в пространстве.

Гидроэлектростанция сэра Адама Бека. Ниагарский водопад, Онтарио, Канада

Например, когда теннисный мяч ударяется ракеткой и на мгновение останавливается, действующие на него силы (например, сила тяжести и сопротивление ракетки) заставляют его оставаться в этом положении. В этот момент он имеет потенциальную энергию, но не кинетическую.Когда он отскакивает от ракетки и удаляется, у него появляется кинетическая энергия. Когда тело находится в движении, оно имеет как потенциальную, так и кинетическую энергию, а кинетическая энергия преобразуется в потенциальную или наоборот. Например, когда камень бросается прямо вверх, когда он летит и замедляется, кинетическая энергия преобразуется в потенциальную. В конце концов потенциальная энергия достигает пика, когда камень перестает взлетать. Затем камень падает, и по мере ускорения кинетическая энергия увеличивается, а потенциальная энергия уменьшается.В конце концов кинетическая энергия достигает максимума в момент удара о Землю, когда камень перестает двигаться.

Закон сохранения энергии гласит, что общее количество энергии в изолированной системе остается постоянным. Камень в приведенном выше примере имеет изменяющееся количество потенциальной и кинетической энергии на протяжении всего падения, но их сумма постоянна, потому что кинетическая энергия преобразуется в потенциальную и наоборот.

Производство энергии

Потенциальная и кинетическая энергия может использоваться для выполнения работы, например, для приведения объектов в движение.Люди использовали этот принцип для выполнения множества сложных задач с помощью различных устройств и машин. Например, кинетическая энергия движущейся воды на протяжении многих веков использовалась для движения водяных мельниц, производящих муку. Поскольку все больше и больше людей используют такие технологии, как автомобили и компьютеры, в повседневной жизни, потребность в энергии постоянно растет. В настоящее время основные источники энергии невозобновляемые. Это означает, что они получены из топлива, добываемого с Земли, и их источник не заменяется на достаточно высокой скорости, чтобы удовлетворить растущий спрос.Примерами такого топлива являются уголь, нефть и уран, используемые для производства ядерной энергии. В последние годы возобновляемые источники энергии или энергия из источников, которые могут быть возобновлены с помощью человеческих технологий, находятся в повестке дня большинства правительств и многих международных организаций, таких как ООН. Большое количество исследовательских проектов сосредоточено на поиске возобновляемых источников энергии. Некоторые из используемых в настоящее время технологий возобновляемых источников энергии генерируют, среди прочего, энергию ветра, солнца и волн.

Энергия, вырабатываемая для промышленного и домашнего использования, обычно преобразуется в электрическую.Электрическая мощность — это скорость передачи энергии в электрической цепи. Электроэнергия вырабатывается батареями или электрическими генераторами. Первые электростанции вырабатывали электроэнергию из угля и гидроэлектроэнергии, но со временем появились и другие источники, такие как нефть, природный газ, солнечная и ветровая энергия. Основным принципом производства электроэнергии является преобразование энергии в удобную для транспортировки и использования (в основном электричество). Иногда крупные промышленные предприятия вырабатывают собственную энергию, но чаще производство энергии обычно осуществляется на электростанциях в промышленных масштабах, потому что это нецелесообразно с логистической или экономической точки зрения делать в каждом домашнем хозяйстве.Это особенно верно для выработки электроэнергии, которая в значительной степени зависит от дорогостоящих технологий или технологий, требующих постоянного мониторинга и мер безопасности, таких как ядерная, волновая или ветровая энергия. Одна из причин, по которой электроэнергия была выбрана в качестве основного источника энергии для домашних хозяйств и промышленности, заключается в том, что ее легко транспортировать на большие расстояния по линиям электропередач, а потери минимальны.

Пилоны возле гидроэлектростанции сэра Адама Бека. Ниагарский водопад, Онтарио, Канада

Электроэнергия может вырабатываться с помощью механической, тепловой и других форм энергии.Механическая мощность включает энергию, вырабатываемую турбинами, которые двигаются водой, паром, горячим газом или воздухом. Пар создается в результате сжигания ископаемого топлива или ядерных реакций. Ископаемое топливо — это топливо, добываемое из земли, например нефть, природный газ или уголь. Поскольку их источники ограничены, они называются невозобновляемыми источниками. К возобновляемым источникам относятся солнечная энергия, энергия океана, геотермальная энергия и биомасса.

В районах, где из-за проблем с инфраструктурой или из-за экономических проблем электроснабжение нестабильно или нет доступа к сети, используются резервные или переносные системы.Многие частные лица, предприятия и организации, такие как больницы, используют небольшие генераторы для производства электроэнергии. Обычно это поршневые двигатели, которые сжигают ископаемое топливо и преобразуют создаваемое давление в механическое движение. В некоторых областях с обильным солнечным светом также используются фотоэлектрические панели в качестве резервных.

Завод по производству электроэнергии и легкой энергии Флориды, Порт Эверглейдс, Флорида. Это четырехблочная нефтегазовая электростанция.

Энергия, вырабатываемая за счет сжигания ископаемых видов топлива.

Ископаемые виды топлива образовывались на протяжении миллионов лет из останков растений и животных в условиях экстремального давления и высокой температуры земной коры.Обычно они содержат много углерода. Эти виды топлива выделяют энергию при сгорании, но они также выделяют углекислый газ (CO₂), один из парниковых газов. В настоящее время ископаемое топливо является основным источником энергии для производства электроэнергии во всем мире. Однако вызываемые ими выбросы парниковых газов способствуют глобальному потеплению. Дополнительная проблема с ископаемыми видами топлива заключается в том, что они не являются возобновляемыми и истощаются быстрее, чем создаются новые ископаемые виды топлива. Если мы будем в основном полагаться на ископаемое топливо, однажды у нас закончатся источники энергии.

Градирни атомной электростанции. Изображение предоставлено 123RF.com

Ядерная энергия

Атомная энергия — одна из альтернатив ископаемому топливу. Он генерируется посредством контролируемой реакции ядерного деления, когда ядро ​​атома разделяется на более мелкие части и выделяет энергию. Энергия нагревает воду и производит пар, который, в свою очередь, приводит в движение турбины.

Это создает проблемы безопасности, особенно после ряда аварий на атомных электростанциях, наиболее печально известными и катастрофическими из которых были Чернобыльская авария на Украине, авария на Три-Майл-Айленде в США и авария на Фукусиме в Японии.После катастрофы на Фукусиме ряд стран начали переоценивать использование ядерной энергии, а некоторые, например Германия, в настоящее время работают над закрытием своих атомных электростанций в ближайшем будущем.

Дополнительной проблемой является хранение отработавшего ядерного топлива. Топливо необходимо для реакции деления, и его можно использовать повторно, но в конечном итоге его необходимо заменить. Некоторые побочные продукты производства ядерной энергии могут быть повторно использованы в других отраслях промышленности, таких как медицина или производство оружия, но большая часть материала должна храниться как радиоактивные отходы.В настоящее время каждая страна имеет свои системы хранения отработавшего топлива. Они включают хранилища в геологических структурах или на дне океана, а также хранилища в бассейнах или контейнерах для отработавшего топлива. Это создает проблемы и риски, такие как затраты, утечка, нехватка хранилища и враждебные атаки на хранилища.

Атомная генерирующая станция Пикеринга, Онтарио, Канада

Более безопасная альтернатива, которая в настоящее время исследуется, — это получение энергии с помощью ядерного синтеза, реакции, которая высвобождает энергию, когда несколько ядер сталкиваются на высокой скорости и соединяются в новое ядро.Это происходит потому, что, когда два ядра находятся очень близко друг к другу, силы, отталкивающие ядра, слабее, чем силы, притягивающие их вместе. Подобно ядерному делению, эта реакция производит радиоактивные отходы, но эти отходы перестанут быть радиоактивными примерно через сто лет, по сравнению с тысячами лет с ядерным делением. Материалы, необходимые для проведения этой реакции, также менее дороги. В настоящее время для проведения термоядерных реакций требуется большое количество энергии, но исследователи работают над тем, как заставить эту реакцию производить больше энергии, чем требуется, и сделать ее экономичной.

Возобновляемая энергия

Другие альтернативы включают использование возобновляемых источников энергии, таких как энергия волн, солнечного света и ветра. В настоящее время эти альтернативные источники недостаточно развиты, чтобы заменить ископаемое топливо. Однако благодаря субсидиям, предоставляемым некоторыми правительствами, а также потому, что эти источники энергии гораздо менее вредны для окружающей среды, чем невозобновляемые, они становятся все более популярными.

Фотоэлектрическая панель

Солнечная энергия

Эксперименты по солнечной энергии начались в 1873 году, но до недавнего времени эта технология не получила широкого распространения.В последние годы солнечная промышленность развивается очень быстро благодаря спросу и субсидиям со стороны правительств и международных организаций. Солнечные фермы, представляющие собой большие площади, покрытые солнечными панелями, были впервые построены в 1980-х годах. Чаще всего солнечная энергия собирается, а электричество вырабатывается с помощью фотоэлектрических панелей. Иногда используются тепловые двигатели, в которых солнечная энергия нагревает воду, и образующийся водяной пар вращает турбины, которые, в свою очередь, вращают генераторы.

Ветряк на Выставочной площади.Торонто, Онтарио, Канада

Энергия ветра

Энергия ветра используется людьми в течение долгого времени. Первое массовое использование было в парусном спорте еще 7000 лет назад. Ветряные мельницы также использовались сотни лет. Первые ветряные турбины были созданы в 1970-х годах.

Морская энергия

Приливная энергия также использовалась со времен Римской империи, но энергия волн и течений использовалась только недавно. В последние годы строятся и испытываются станции, собирающие энергию волн, приливов и течений.Хотя идея получения энергии из морской энергии не нова, устройства, которые собирают эту энергию в больших масштабах, нуждаются в дальнейшем развитии и испытании. В основном это связано с высокими затратами на строительство таких электростанций и отсутствием прогресса в современных технологиях. В настоящее время волновые фермы существуют в Португалии, Великобритании, Австралии и США, но некоторые из них находятся на экспериментальной стадии. Морская энергия обладает огромным потенциалом для обеспечения энергией больших групп населения.

Приливная турбина в Канадском музее науки и техники, Оттава

Энергия биомассы

Биомасса или биотопливо генерируют энергию при сжигании растительного материала.Во время этого процесса солнечная энергия, вырабатываемая растениями в процессе фотосинтеза, выделяется в виде тепла. Он широко используется в повседневной жизни, например, для обогрева и приготовления пищи, а также в качестве топлива для транспорта. Спирты и масла могут быть получены из растений, также используется биотопливо на основе животных жиров. Один из вариантов биотоплива, биодизель, используется в автомобильной промышленности как добавка к другим дизельным топливам, так и сам по себе.

Геотермальная энергия

Земля накапливает энергию в своем ядре в виде тепла.Земная кора была горячей с момента ее первоначального образования, и дополнительное тепло постоянно генерируется в результате радиоактивного распада минералов. До недавнего времени эта энергия была доступна в основном в областях, которые лежат у границ тектонических плит, где присутствуют горячие источники. Теперь создаются геотермальные скважины, чтобы иметь более широкий доступ к этой энергии. Однако это дорогостоящий процесс.

Река Ниагара рядом с генерирующей станцией Уильяма Б. Ранкина, которая была закрыта в 2009 году. Ниагарский водопад, Онтарио, Канада

Hydroelectric Energy

Гидроэнергетика — еще одна альтернатива ископаемому топливу.Многие считают, что гидроэнергетика является чистой энергией с незначительным негативным воздействием на окружающую среду. Действительно, с этим источником энергии выбросы парниковых газов не являются проблемой, как для ископаемого топлива.

Гидроэнергия вырабатывается за счет потока воды. Люди уже давно используют его. Водяная мельница — один из примеров использования этой энергии. В настоящее время электричество вырабатывается за счет сбора кинетической энергии текущей воды рек или потенциальной энергии воды в водохранилищах.Эта энергия приводит в движение водяные турбины. В плотинах используется разница высот между водохранилищем, из которого течет вода, и рекой, в которую она впадает.

Роберт Мозес Ниагарская гидроэлектростанция. Льюистон, Нью-Йорк, США

Несмотря на положительные аспекты гидроэнергетики, существует множество проблем с ее производством. Например, перемещение и повреждение мест обитания при строительстве плотин наносит значительный ущерб биоразнообразию. В результате строительства плотин растения и животные оказываются отрезанными от ресурсов, обычно доступных в их экосистемах.Например, рыба может быть не в состоянии идти вверх по течению, чтобы отложить икру, и может быть не в состоянии приспособиться к новой среде. Перемещение людей из-за строительства плотин является гуманитарной проблемой в некоторых странах, где строительство не регулируется обществом и правительством. Одним из самых громких проектов строительства плотин, известных нарушениями прав человека и экологическими проблемами, является проект плотины «Три ущелья» в Китае. При строительстве этой плотины более 1,2 миллиона человек были перемещены, а промышленные районы и города были затоплены.Это проблема, потому что человеческие и промышленные отходы на затопленной территории загрязняли воду. Ученые опасаются, что создание водохранилища такого масштаба грозит увеличением числа оползней (это уже проблема) и вероятностью землетрясений. С 2011 года китайское правительство признало некоторые проблемы с этим проектом, включая учащение землетрясений.

Энергия в питании и упражнениях

Калорий в питании

Одна пищевая калория из сахара, яблока, банана и салями

Энергия в питании и упражнениях обычно измеряется в килоджоулей или пищевых калориях.Одна калория пищи эквивалентна одной килокалории или 1000 калориям в научном обозначении. Это около 4,2 килоджоулей. Одна пищевая калория формально определяется как количество энергии, необходимое для повышения температуры одного килограмма воды на один градус по шкале Кельвина. Есть 9 пищевых калорий, или просто калорий на грамм жиров, 4 калорий на грамм углеводов и белки и 7 калорий на грамм в спиртах. Некоторые другие вещества также содержат калории. Эта энергия высвобождается во время метаболизма.

При соблюдении диеты люди часто подсчитывают калории, потребляемые с едой и напитками и потраченные на упражнения, чтобы определить, едят ли они больше или меньше, чем их дневная потребность в калориях. Идея подсчета калорий заключается в том, чтобы есть меньше калорий, чем суточная потребность, хотя большинство диетологов и врачей рекомендуют регулярно употреблять менее 1000 калорий в день опасно. Суточные потребности рассчитываются с использованием формул, рассчитанных на человека со средним метаболизмом. Стратегии организма по хранению и использованию энергии не являются линейными, и употребление меньшего количества калорий, чем расходуется, может не сразу привести к потере веса, если организм приспосабливается к дефициту калорий, замедляя метаболизм и потребляя меньше энергии.Тем не менее, большинство источников здорового питания и упражнений рекомендуют отслеживать ежедневное потребление калорий.

Изображение любезно предоставлено iStockphoto.com

Плотность калорий или плотность энергии — полезное понятие в питании. Это относится к количеству калорий на грамм пищи. Продукты с низкой калорийностью часто содержат большое количество воды. Они наполняют желудок и дают ощущение сытости с меньшим количеством калорий, чем пища с высокой плотностью калорий. Например, в 100 граммах шоколада (чуть меньше полстакана) содержится 504 калории, что примерно столько же, сколько в 320 граммах (1.5 стаканов приготовленного нежирного белого мяса индейки без кожи или около 63 стаканов (около 6,3 кг) огурцов. Пожалуй, проще представить, что одна шоколадная конфета содержит примерно столько же калорий (50), сколько немного больше столовой ложки индейки или 6,3 стакана огурцов. Если сравнить ощущение сытости после съедания 6 чашек огурцов и одной шоколадной конфеты, то весьма вероятно, что поедание огурцов вызовет у человека чувство сытости, в то время как шоколад, с другой стороны, подогревает желание съесть еще.Поэтому знание калорийности продуктов очень полезно для людей, которые стараются есть меньше калорий. Однако, хотя это правда, что большинство нездоровой пищи с высоким содержанием жира и сахара, а также с высокой плотностью калорий, каждый, кто встает на путь здорового образа жизни, должен учитывать не только калорийность продуктов, но и их питательную ценность.

Плотность питательных веществ представляет собой аналогичную концепцию; он сравнивает количество питательных элементов, таких как витамины, пищевые волокна, антиоксиданты и минералы, с количеством энергии в данной пище.Таким образом, продукты с высокой плотностью питательных веществ — это продукты, содержащие большое количество питательных веществ на данную единицу энергии. Напротив, это продукты с пустыми калориями, которые не имеют или почти не имеют пищевой ценности. Алкоголь — один из примеров таких продуктов. Людям следует свести к минимуму потребление продуктов с пустыми калориями, особенно если они соблюдают диету, потому что они могут не получать достаточно питания.

калорий в упражнениях

Энергия, используемая человеческим телом, необходима для поддержания основной скорости метаболизма (BMR), которая представляет собой количество энергии, необходимое для поддержания живого организма в состоянии покоя.Это включает поддержку метаболизма мозга, а также других органов и тканей. Он также используется для поддержки физической активности. BMR и, соответственно, общая затраченная энергия увеличиваются по мере того, как организм теряет жир и набирает мышечную ткань. И потеря жира, и набор мышц помогают улучшить обмен веществ и общее состояние здоровья тела, поэтому обычно рекомендуется сочетать здоровое питание с упражнениями, которые поддерживают и развивают мышцы.

Влияние упражнений на энергию, расходуемую организмом, зависит от того, являются ли упражнения аэробными или анаэробными.В аэробных упражнениях кислород используется для расщепления глюкозы и выработки энергии, в то время как в анаэробных упражнениях используется фосфокреатин для выработки энергии, необходимой для выполнения упражнений. Анаэробные упражнения помогают увеличить мышечную массу. Это более интенсивные и краткосрочные занятия, такие как спринт и поднятие тяжестей. Это невозможно делать в течение длительного времени, потому что молочная кислота попадает в кровоток как побочный продукт химической реакции, необходимой для выработки энергии. Избыток молочной кислоты вызывает боль, и, если продолжать деятельность, не обращая внимания на боль, можно даже потерять сознание.Напротив, аэробные упражнения используют выносливость и являются более долгосрочными, например, марафонский бег. Он тренирует мышцы сердца и дыхательной системы, сжигает жир и улучшает кровообращение.

Café De Paris в Квебеке, Канада

Энергия в изменении веса

Как вкратце упоминалось выше, обычно потеря веса может быть результатом расхода большего количества калорий, чем потребления, но этот процесс происходит не всегда. может сохраняться в течение длительного периода времени.Организм использует ряд методов адаптации, чтобы учесть недостаток энергии, включая замедление метаболизма. Это приводит к плато потери веса: нет потери веса, несмотря на постоянную диету или режим упражнений. В этой ситуации рекомендуется внести некоторое разнообразие в режим питания и физических упражнений, например попробовать новый вид спорта, изменить дневное потребление калорий или установить еженедельные лимиты калорий вместо дневных.

Один из методов — это смещение калорий: постепенное увеличение или уменьшение суточного потребления калорий в течение определенного периода времени, а затем возврат к исходному количеству в конце периода.Некоторые планы диеты также предлагают варьировать типы продуктов и их количество на каждый прием пищи, например, съесть небольшой обед с высоким содержанием углеводов в один день и большой обед с высоким содержанием белка на следующий день. Принцип изменения калорийности заключается в том, чтобы не следовать шаблону, чтобы организм не знал, сколько калорий в день ожидать, и не мог соответствующим образом приспособиться, замедляя метаболизм. Также рекомендуется заниматься анаэробными упражнениями для увеличения мышечной массы и улучшения метаболизма, но для предотвращения замедления метаболизма лучше всего подходят разнообразные упражнения со случайным сочетанием как аэробных, так и анаэробных упражнений.

Энергетический напиток Red Bull

Важно помнить, что мышечная масса необходима для здорового обмена веществ, и она может помочь людям, сидящим на диете, поставить перед собой цель снизить общее количество жира в организме вместо того, чтобы похудеть. Мышечная ткань весит больше, чем жир, поэтому при тренировке мышц может наблюдаться некоторое увеличение веса. В этой ситуации полезно контролировать другие измерения тела, такие как процентное содержание общего жира в организме или измерения с помощью рулетки для различных участков тела, таких как талия или бедра.

Энергетические напитки

Слово «энергия» широко используется в маркетинге продуктов.Например, энергетические напитки продаются как напитки, улучшающие производительность. Обычно они содержат стимуляторы, такие как кофеин, иногда экстракты трав и много сахара. Стимуляторы увеличивают кровоток, частоту сердечных сокращений, кровяное давление и температуру, а также вызывают чувство «кайфа», прилив энергии и способности. Это происходит потому, что увеличение кровотока приносит в мозг больше кислорода. Энергетические напитки нельзя употреблять во время тренировок, поскольку они негативно влияют на баланс электролитов в организме.Они часто содержат очень высокие уровни стимуляторов и обеспечивают кратковременный период повышения, за которым следует период отмены. Энергетические напитки также могут иметь другие побочные эффекты, такие как тошнота и рвота, головные боли, высокое кровяное давление, нерегулярное сердцебиение и бессонница. Энергетические напитки лучше вообще не пить. Вам достаточно вашей природной энергии. Если вы чувствуете усталость, просто хорошо отдохните.

Список литературы

Эту статью написала Екатерина Юрий

Есть ли у вас трудности с переводом единицы измерения на другой язык? Помощь доступна! Задайте свой вопрос в TCTerms , и вы получите ответ от опытных технических переводчиков в считанные минуты.

Коэффициенты пересчета единиц энергии

Статистика

Коэффициенты преобразования для единиц энергии

---

Дж (джоуль) и Вт (ватт-секунда) являются действительными единицами СИ для энергии. Тем не менее, в энергетике много других агрегатов. используются. В этом обзоре описаны наиболее важные единицы энергии и их коэффициенты преобразования. В Калькулятор единиц энергии, который можно запустить здесь, помогает при расчетах.

Коэффициенты пересчета для единиц энергии часть 1

761862 килограмм калорий.
Обратите внимание, что могут возникать ошибки округления, поэтому всегда проверяйте результаты.
Используйте эту страницу, чтобы узнать, как переводить киловатт-часы в килограммы калорий.
Введите свои числа в форму для преобразования единиц!

›› Таблица преобразования килограмм калорий в килограмм

килограммов в час.

1 кВт · ч на килограмм калорий = 860.05065 килограмм калорий

2 кВт / ч на килограмм калорий = 1720.10129 килограмм калорий

3 кВт · ч на килограмм калорий = 2580,15194 килограмм калорий

4 кВт · ч на килограмм калорий = 3440,20259 килограмм калорий

5 кВт / ч на килограмм калорий = 4300,25324 килограмм калорий

6 кВт / ч на килограмм калорий = 5160.30388 килограмм

калорий

7 кВт · ч на килограмм калорий = 6020,35 453 килограмм калорий

8 кВт · ч на килограмм калорий = 6880,40518 килограмм калорий

9 кВт / ч на килограмм калорий = 7740,45583 килограмм калорий

10 кВтч на килограмм калорий = 8600,50647 килограмм калорий

›› Хотите другие единицы?

Вы можете выполнить обратное преобразование единиц измерения из килограмм калорий в кВт / ч, или введите любые две единицы ниже:

›› Общие преобразования энергии

кВт / ч для Cheval Vapeur Heure
кВт / ч для экзаджоуля
кВт / ч для джоулей
кВт / ч в декааватт-час
кВт / ч в электрон-вольт
кВт / ч в фунт / фут

›› Определение:

килограммов калорий

Большая калория или килограмм калорий приблизительно соответствует энергии, необходимой для повышения температуры 1 кг воды на 1 ° C.Это около 4,185 кДж и ровно 1000 маленьких калорий.

›› Метрические преобразования и др.

ConvertUnits.com предоставляет онлайн калькулятор преобразования для всех типов единиц измерения. Вы также можете найти метрические таблицы преобразования для единиц СИ. в виде английских единиц, валюты и других данных. Введите единицу символы, сокращения или полные названия единиц длины, площадь, масса, давление и другие типы. Примеры включают мм, дюйм, 100 кг, жидкая унция США, 6 футов 3 дюйма, 10 стоун 4, кубический см, метры в квадрате, граммы, моль, футы в секунду и многое другое!

Производство водорода из возобновляемых источников энергии — Фокус на возобновляемые источники энергии

Поскольку мы планируем в будущем создать парк экологически чистых автомобилей и грузовиков, не работающих на нефтяном топливе, мы представляем портфель технологий для силовых установок, который включает автомобили, работающие на биотопливе, электрические приводы и автомобили на водородных топливных элементах. (FCV).

Последняя из них, возможно, является наиболее сложной с технической точки зрения, но также и наиболее привлекательной технологией с точки зрения ее способности резко снизить потребление нефти, выбросы парниковых газов CO2 и загрязнение выхлопных труб. Однако водород не является источником энергии — это энергоноситель. И чтобы полностью реализовать его преимущества, мы должны производить его не из ископаемых источников, а из возобновляемых источников энергии.

Сегодня мир производит огромное количество водорода для промышленных и коммерческих целей, вероятно, более 50 миллионов тонн в год.Но большая часть этого производства основывается на ископаемом топливе, будь то переработка природного газа или электролиз с использованием электроэнергии, произведенной из угля, природного газа, нефти или ядерной энергии.

Возобновляемые источники энергии, с другой стороны, являются желаемым источником энергии для производства водорода из-за их разнообразия, региональности, изобилия и потенциала устойчивости. При этом утверждается, что производство водорода из возобновляемых источников энергии сопряжено с множеством проблем, и, возможно, главная из них заключается в снижении затрат, чтобы быть конкурентоспособными по сравнению с бензином и дизельным топливом.

Возобновляемый водород можно производить несколькими способами:

• Электролиз — разделение воды на водород и кислород с использованием электроэнергии из одного из многих возобновляемых источников;
• Преобразование биомассы — путем термохимического или биохимического преобразования в промежуточные продукты, которые затем можно разделить или преобразовать в водород; или методы ферментации, которые производят непосредственно водород;
• Преобразование солнечной энергии — либо термолизом, с использованием тепла, генерируемого солнечной энергией, для производства водорода в высокотемпературном химическом цикле, либо фотолизом, при котором солнечные фотоны используются в биологических или электрохимических системах для непосредственного производства водорода.

Приведенный выше порядок, как правило, также отражает технологическую зрелость этих путей и, следовательно, приблизительно хронологический порядок, в котором мы могли бы ожидать их коммерческой доступности.

На рис. 1 представлен обзор различных опций.

Электролиз

Во всем мире существует значительный бизнес по производству электролизеров и строительству электролизных установок для производства водорода. Проблемы, связанные с возобновляемым водородом, готовым к транспортировке, заключаются как в стоимости, так и в понимании логистики и экономики крупных центральных производственных предприятий по сравнению с более мелкими распределенными объектами, расположенными ближе к пользователям транспортных средств.

Электролизеру со 100% эффективностью требуется 39 кВтч электроэнергии для производства 1 кг водорода. Сегодня устройствам требуется 48 кВтч / кг. Таким образом, если затраты на электроэнергию составляют 0,05 доллара США / кВтч, стоимость электроэнергии только для процесса электролиза составляет 2,40 доллара США / кг водорода. (Примечание: в США средняя стоимость электроэнергии в жилых домах составляет приблизительно 0,10 доллара США / кВтч, а в промышленности — 0,06 долларов США за кВтч). Капитальные затраты на установку электролиза могут быть огромным фактором, а для установок меньшего размера могут фактически стать преобладающим фактором затрат.

Одним из преимуществ электролиза является то, что он способен производить водород высокой чистоты (> 99,999%), что хорошо для FCV, топливные элементы которых, по крайней мере, на начальном этапе, будут восприимчивы к загрязнению и потребуют водорода сверхвысокой чистоты.

Мировой потенциал производства электроэнергии из возобновляемых источников ошеломляет. При активном обращении и использовании ресурсов будет достаточно не только для поддержки крупных вложений в электрические сети по всей планете, но и для значительного производства водорода.Например, сами по себе доступные ресурсы ветровой энергии в США оцениваются более чем в 2800 ГВт (сегодня общая мощность производства электроэнергии в США составляет примерно 1100 ГВт), чего достаточно для производства более 150 миллиардов кг водорода в год, что превышает количество бензина, потребляемого в год в США, в эквиваленте энергии.

Несколько тестовых проектов электролиза возобновляемой энергии в водород реализуются в США и во всем мире. В Национальной лаборатории возобновляемой энергии США (NREL) в Колорадо партнерство между NREL и местной коммунальной компанией Xcel Energy привело к реализации пилотного проекта с использованием ветра и фотоэлектрической энергии (см. Рисунок 2 и тематическое исследование — «возобновляемые источники энергии в водород»). .Водород хранится, а затем используется в качестве топлива для Mercedes Benz F-Cell FCV NREL или преобразуется в электричество для подачи обратно в сеть во время пиковых электрических нагрузок.

В 1920-х и 1930-х годах щелочные электролизеры МВт были построены рядом с гидроэлектростанциями в нескольких местах по всему миру. Итак, мы знаем, как получать возобновляемый водород посредством электролиза, делали это в прошлом, и теперь нам необходимо преодолеть относительно скромные технические и экономические препятствия на пути электролиза возобновляемого водорода для будущих транспортных нужд.

Преобразование биомассы

Поскольку биомасса является нашим единственным возобновляемым источником углеводородов, преобразование небольшой части огромных ресурсов биомассы планеты в топливо является важным вариантом для наших транспортных потребностей. Из этого возобновляемого сырья можно производить водород. В недавнем отчете Национального исследовательского совета США (NRC) (Переход к альтернативным транспортным технологиям: фокус на водород, июль 2008 г.) утверждается, что централизованное производство водорода путем газификации биомассы является возобновляемым путем, имеющим наибольшую вероятность коммерческой жизнеспособности в 2015–2015 гг. Таймфрейм 3035.

Преобразование биомассы в водород является сложным не только из-за технических деталей самих процессов преобразования, но также из-за множества типов процессов, которые могут быть использованы. Тип конверсии с наибольшим потенциалом для крупномасштабного централизованного производства, как указано в отчете NRC, — это газификация, которая сама по себе является лишь одной из нескольких технологий, доступных в более крупной категории, называемой термохимической конверсией.

Газификация — паровая, воздушно-кислородная, каталитическая или непрямая — включает в себя воздействие на биомассу повышенных температур и давлений с целью восстановления органических материалов до водорода и газов моноксида / диоксида углерода (наряду с различными количествами нежелательных твердых и газообразных побочных продуктов). ).Оттуда водород можно отделить мембранной, химической или каталитической стадиями. Технико-экономический анализ показывает, что биоперерабатывающие заводы с газификацией, возможно, должны быть большими, чтобы быть экономически целесообразными, что означает значительные капитальные вложения, а также широкую инфраструктуру производства и доставки сырья для снабжения каждой установки.

Второй термохимический вариант — преобразовать биомассу в биомасло посредством термического разложения, известного как быстрый пиролиз, с последующим каталитическим паровым риформингом жидкости (или ее паров) в водород.Преимущество этого подхода состоит в том, что бионефть как промежуточный продукт имеет более высокую плотность энергии, чем сырье биомассы, и его легче транспортировать. Этот метод может оказаться применимым к более мелким распределенным предприятиям биопереработки, тогда как описанный выше процесс газификации может обслуживать большие централизованные установки.

Биохимическое преобразование биомассы в водород также имеет несколько возможных путей. Этанол, произведенный из лигноцеллюлозных материалов, может быть дополнительно преобразован в водород, как и другие виды биотоплива или промежуточные продукты различных биохимических маршрутов. Определенные региональные последствия, типы сырья или требования к конечному использованию могут сделать этот вариант жизнеспособным, если не широко распространенным.

Более интересным, возможно, является темная ферментация, процесс, в котором анаэробные микроорганизмы используются для прямого производства водорода, во многом так же, как бактерии или дрожжи могут производить этанол путем ферментации. Такие организмы могут быть улучшены, чтобы лучше выполнять задачу по производству водорода. Обычно они должны начинаться с глюкозы, поэтому методы предварительной обработки целлюлозным этанолом и гидролиза, которые сейчас разрабатываются для расщепления целлюлозы на глюкозу, также потребуются для пути темной ферментации.

Солнечная конверсия

Возможно, наиболее интригующими вариантами с огромным потенциалом, но требующими больше времени на разработку, являются методы преобразования солнечной энергии. Это термолиз и фотолиз, они показаны слева и справа на рис. 1 соответственно.

Термолиз включает использование тепла, производимого концентрированной солнечной энергией (CSP), для запуска одной из многих термохимических реакций (сотни из которых известны), которые могут производить водород, или для проведения электролиза при очень высоких температурах для более эффективного разложения воды.

Фотолиз может быть высшим «святым Граалем» для производства водорода, используя солнечные фотоны для производства водорода напрямую через биологические или электрохимические системы. Фотобиологические методы используют фотосинтезирующие организмы, такие как некоторые цианобактерии и зеленые водоросли, для фотопродукции водорода — для этого не нужны молекулы на основе углерода. Еще предстоит проделать большую работу по оптимизации процессов внутри организмов, и необходимо решить многочисленные инженерные задачи, чтобы разработать большие фотобиологические системы для производства водорода.

Фотоэлектрохимический фотолиз включает диссоциацию воды на водород и кислород непосредственно на поверхности полупроводника посредством облучения полупроводника солнечными фотонами. Это можно рассматривать как электролиз без электролизера, потому что фотоэлектрический полупроводниковый материал действует как катализатор для производства водорода непосредственно на границе раздела полупроводник и вода. Серьезным препятствием является поиск полупроводникового материала с правильными фотоэлектрохимическими свойствами, который при этом является экономичным и достаточно прочным, чтобы выдерживать суровые химические и физические условия окружающей среды.

Достаточно?

Могут ли возобновляемые источники энергии производить достаточно водорода, чтобы что-то изменить? На рис. 2 дан ответ на этот вопрос для США, где показаны данные по водородному потенциалу от солнца, ветра и биомассы от округа к округу — по сравнению с потреблением бензина только в США.

Только те, кто отмечен синим цветом, могут производить меньше водорода, чем они используют эквивалент бензина, а те, кто отмечен зеленым, имеют возможность производить в 1000 раз больше водорода, чем их собственные потребности. Немногочисленные округа, которые терпят неудачу, обычно окружены другими в изобилии.Несмотря на то, что США обладают значительными возобновляемыми ресурсами, можно ожидать, что глобальный анализ даст аналогичные результаты.

Итак, со всеми этими вариантами производства возобновляемого водорода и значительными, разнообразными возобновляемыми источниками энергии, которые мы могли бы использовать во всем мире, где мы находимся с точки зрения исследований и разработок (НИОКР), необходимых для решения проблем?

Ответ неясен, в основном из-за запутанной глобальной энергетической картины и недавнего экономического спада в сочетании с очевидным упором на оцениваемые краткосрочные решения по сокращению выбросов CO2 и сдерживанию глобального потепления.Некоторые предполагают, что водород вызывает меньше энтузиазма, чем мы видели в последние годы, в то время как другие полагают, что водород и топливные элементы должны найти свое место в портфеле будущих транспортных двигателей.

В США завершение президентской инициативы по водородному топливу (в рамках которой президент Буш выделил 1,2 миллиарда долларов США на НИОКР по водороду и топливным элементам в течение финансовых лет с 2003 по 2008) оказало влияние на бюджет НИОКР в области водорода в целом и производства возобновляемых источников энергии. В частности, НИОКР.В то время как бюджет Министерства энергетики США на исследования и разработки в области водорода в 2008 году увеличился до более чем 280 миллионов долларов США, запрос Министерства на 2009 финансовый год показал уменьшение, включая обнуление прикладного финансирования НИОКР для производства водорода (которое в 2008 году составляло 40 миллионов долларов США. ). Обоснованием было то, что по крайней мере один производственный путь достиг цели по затратам 2–3 доллара США / кг — хотя и с использованием невозобновляемого пути, известного как распределенный паровой риформинг природного газа, — и что финансирование было сосредоточено на хранении водорода и топливных элементах. НИОКР там, где есть большая неотложная потребность.

На международном уровне продолжаются исследования и разработки в области производства возобновляемого водорода. Давнее соглашение о реализации водорода Международного энергетического агентства (МЭА), действующее с 1977 года, продолжает работать в направлении производства водорода из возобновляемых источников. И многие отдельные страны, включая Японию, Австралию, Исландию и многие другие, продолжают использовать возобновляемые источники водорода. Кроме того, недавнее Международное партнерство по водородной экономике (IPHE) объединяет многие страны в совместных усилиях.

Если мы сможем преодолеть проблему «курицы и яйца» в отношении FCV и поддерживающей инфраструктуры производства и распределения водорода, мы сможем представить техническое и экономическое обоснование использования возобновляемого водорода в качестве энергоносителя для наших экологически чистых продуктов. автомобили будущего. И мы должны быть в состоянии сделать это не к 2040–2050 годам, как предлагают некоторые, а в ближайшем будущем, чтобы предложить возобновляемый, устойчивый и чистый транспортный вариант в нашем будущем глобальном портфеле.

	кДж	ккал	кВтч
1 кДж	1	0.2388	0,000278
1 ккал	4,1868	1	0,001163
1 кВт · ч	3 600	860	1	860	1								8,14
1 кг т. Н. Коэффициенты пересчета для единиц энергии часть 2 9017 9017 кг SKE кг RE м природный газ 1 кДж 0.000034 0,000024 0,000032 1 ккал 0,000143 0,0001 0,00013 1 кВт · ч 0,123 0,08 9017 0172 0,123 0,923 1 кг н.э. 1,428 1 1,319 1 м природный газ 1,083 0,758 1 Единицы измерения энергии, обзор часть 1 BTU BTU Агрегат Имя Дж Джоуль кал Калорийность Вт · ч 9018 кг (Вт · ч) 9018 кВт · ч эквивалент (кг) RE (килограмм) Эквивалент в нефти oe oder OE Эквивалент в нефти m Erdgas кубический метр природного газа kpm Килограмм измеритель силы (килопондметр) эрг Erg эВ Электронвольт Единицы измерения энергии обзор часть 2 Единица Преобразование в кДж или кВтч Дж 1000 Дж = 1000 Втс = 1 кДж кал 1 000 кал = 1 ккал 9017 = 4,1 ккал Wh 1 Wh = 3,6 кДж (кг) SKE 1 кг SKE = 29308 кДж (кг) RE 1 кг RE = 41868 кДж oe oder OE 1 (кг) oe = 41868 кДж м природного газа 1 м Erdgas = 31 736 кДж BTU 1 BTU = 0.000293071 кВт · ч = 1,05506 кДж тыс. / Мин 1 тыс. 10 кДж эВ 1 эВ = 1.60217733 · 10 -19 J = 1.60217733 · 10 -22 кДж наверх Выходные данные (немецкий) Технические цели Министерства энергетики США по производству водорода путем электролиза В этих таблицах перечислены U.S. Технические цели Министерства энергетики (DOE) и пример затрат на производство водорода путем электролиза воды. Таблицы разделены на отдельные разделы для распределенного электролиза и центрального электролиза. Дополнительную информацию о задачах можно найти в разделе «Производство водорода» Многолетнего плана исследований, разработок и демонстраций Управления технологий топливных элементов. Распределенный электролиз Технические цели: Распределенный электролиз воды АЗС Производство водорода a, b, c Характеристики Ед. Нормированная стоимость водорода d (только производство) $ / кг 4.20 d 3,90 d 2,30 d Капитальные затраты на систему электролизера долл. США / кг 0,70 0,50 0,50167 0,50167 0,50 , f 300 f 300 f Энергоэффективность системы г % (LHV) 67 72 75 кВт 46 44 Энергоэффективность стека ч % (LHV) 74 76 77 кВтч / кг 45 45 Цена на электроэнергию $ / кВтч От AEO 2009 i От AEO 2009 i 0.037 j Распределенный электролиз h3A Пример вкладов в затраты a, b, c 13 2011 905 9017 9016 9016 9016 9016 9018 Производство прочие переменные затраты 9018 Итого стоимость водорода (распределяется) Характеристики Единицы Электролизная система Вклад в затраты a, b, e $ / кг H 2 0,70 0,50 0,50 Доступность производственного оборудования c % % 98 98 Электроэнергия Вклад в затраты $ / кг H 2 3.00 i 3,10 i 1,60 j Производство фиксированное O&M Вклад в себестоимость $ / кг H 2 0,30 Вклад в затраты долл. США / кг H 2 0,10 0,10 <0,10 Производство водорода Вклад затрат долл. США / кг H 2 4172.10 3,90 2,30 Сжатие, хранение и выдача k Вклад в затраты долл. США / кг H 2 2,50 1,70 $ / кг H 2 6.60 5.60 4.00 a В h3A Distributed Production Model 3.0 использовались параметры щелочного электролиза для получения значений, описанных в таблице, за исключением в примечаниях ниже.Результаты задокументированы в тематических исследованиях «Текущее и будущее» h3A v3 для производства водорода на заправочной площадке путем электролиза в сети. b Модель распределенного производства h3A 3.0 использовалась со стандартными экономическими допущениями: все значения указаны в долларах 2007 года, уровень инфляции 1,9%, реальная внутренняя ставка доходности после уплаты налогов 10%, финансирование за счет капитала 100%, период анализа 20 лет. , Общая ставка налога 38,9% и оборотный капитал 1% (на основе данных независимой проверки). Использовался 7-летний график амортизации MACRS.Проектная мощность установки — 1500 кг / сутки водорода. Предполагается, что будет использоваться проект «Дизайн для производства и сборки» (DFMA), и что при производстве будет реализована экономия на масштабе. c Готовность производственного оборудования завода составляет 98%, включая плановые и внеплановые простои; четыре внеплановых отключения по 14 часов в год; одно плановое отключение продолжительностью 5 дней в год. Коэффициент использования завода (определяемый как фактическая годовая производительность / проектная производственная мощность оборудования) составляет 90%, исходя из чрезмерного размера производственного оборудования, чтобы приспособиться к летнему всплеску спроса, который на 10% превышает среднегодовой спрос. d Приведенная стоимость эквивалентна минимальной цене продажи, необходимой для достижения 10% годовой нормы прибыли в течение срока службы завода. e Капитальные затраты на демонтаж электролизера на основании результатов независимой экспертной комиссии [DOE 2009, Current (2009) Смета затрат на производство водорода с использованием водного электролиза, независимый обзор, NREL / BK-6A1-46676, сентябрь 2009 г. ]. Ожидается, что капитальные затраты на электролизер снизятся до 380 долл. / КВт для производства АЗС.Переведено в доллары 2007 г. = 430 $ / кВт (стоимость закупленного оборудования). f Капитальная замена ячеек электролизера = 25% от общего приобретенного капитала каждые 7 лет (DOE, 2009). г Энергоэффективность системы определяется как энергия водорода, производимого системой (на основе LHV), деленная на сумму энергии исходного материала (LHV) плюс все остальное количество энергии, использованной в процессе. h Энергоэффективность стопки определяется как энергия водорода, производимого батареей (на основе LHV), деленная на количество электричества, поступающего в батарею.Дополнительное использование электроэнергии для баланса станции в этот расчет не включается. Энергоэффективность стека является ориентиром, и цели не должны достигаться, пока энергоэффективность системы соответствует целям. i Стоимость водорода рассчитана с учетом покупки электроэнергии из промышленных сетей. Цены на электроэнергию взяты из прогнозов цен эталонного сценария УЭО 2009 года до 2030 года. Цены после 2030 года не доступны в случае УЭО 2009 года, поэтому они спрогнозированы на основе результатов модели PNNL MiniCAM.Средняя цена на электроэнергию составляет 0,063 доллара США / кВтч (0,061 доллара США / кВтч эффективная) в течение смоделированного срока службы станции для текущего (2011 г.) случая и 0,070 доллара США / кВтч (0,069 доллара США / кВтч эффективная) для случая 2015 года. j Предполагается, что затраты на электроэнергию будут составлять 3,7 цента / кВтч на протяжении всего периода анализа, чтобы достичь целевого показателя в 4,00 долл. США / фунт на расход водорода. k Затраты на сжатие и хранение станции АЗС соответствуют статусу и целям в разделе Доставка MYRD&D. Включена емкость для хранения 1579 кг водорода на АЗС.Предполагается, что давление заполнения заправки водородом составляет 5000 фунтов на квадратный дюйм для 2010 года, и предполагается, что в 2015 и 2020 годах давление заполнения заправки водородом составляет 10000 фунтов на квадратный дюйм. Центральный электролиз Технические цели: Центральный водный электролиз a, b Характеристики Единицы Состояние 2011 г. Нормированная стоимость водорода (затвор завода) f $ / кг H 2 4.10 3,00 2,00 Общий объем капитальных вложений b млн долл. США 68 51 40 Энергоэффективность системы g % 75 кВтч / кг В 2 50 46 44,7 Энергоэффективность стека ч % 74 9017 9017 9017 9017 кг В 2 45 44 43 Цена на электроэнергию i $ / кВтч От AEO ’09 $ 0.049 $ 0,031 Центральный водный электролиз h3A Пример затрат на участие a, b 0,10 Характеристики Единицы 2011 Состояние 905 905 905 905 Вклад в капитальные затраты $ / кг 0,60 0,50 0,40 Вклад в стоимость сырья $ / кг 3.20 2,30 1,40 Вклад в фиксированные затраты на ЭиТО $ / кг 0,20 0,10 0,10 Вклад в другие переменные затраты Общая нормированная стоимость водорода (заводские ворота) $ / кг 4,10 3,20 2,00 a Модель центрального производства h3A 3.0 предполагалось, что для получения значений в таблице использовался щелочной электролиз, за ​​исключениями, описанными в примечаниях ниже. Результаты задокументированы в тематических исследованиях «Текущее и будущее» h3A v3 для центрального производства водорода из сетевого электролиза. b Модель центрального производства h3A 3.0 использовалась со стандартными экономическими допущениями: все значения указаны в долларах 2007 года, уровень инфляции 1,9%, реальная внутренняя ставка доходности после уплаты налогов 10%, финансирование за счет капитала 100%, период анализа 40 лет. , и 38.Общая налоговая ставка 9%. Использовался 20-летний график амортизации MACRS. Оборотный капитал был установлен на уровне 5% вместо стандартных 15% на основе данных независимого обзора 2009 г. «Текущая оценка затрат на производство водорода с использованием водного электролиза». Проектная мощность завода — 52 300 кг / сутки водорода. Предполагается, что батареи ячеек для центральных электролизеров будут регулярно заменяться по цене 25% от первоначальных капитальных затрат. Период замены составляет каждые 7 лет в случае 2011 года и каждые 10 лет в случае целевого показателя 2020 года.Предполагается, что доступность электроэнергии составляет 100%, поэтому коэффициент мощности электролиза составляет 98%. Потребность в персонале составляет 10 эквивалентов полной занятости (FTE) в случае 2011 года и 4 FTE в целевых случаях. Давление водорода на затворе установки составляет 300 фунтов на квадратный дюйм. c Состояние на 2011 год основано на тематическом исследовании h3A v3 «Текущее центральное производство водорода из сетевого электролиза» с изменениями, указанными в других сносках. Стоимость неустановленного оборудования системы электролизера составляет 368 долларов за кВт (в 2007 году — эквивалент 327 долларов за кВт в 2005 году).Они были рассчитаны на основе отчета независимой экспертной комиссии. Группа сообщила, что в таблице 4 (стр. 22) общие амортизируемые капитальные затраты составили 50 миллионов долларов (2005 долларов США). Используя косвенные затраты по умолчанию h3A v2 в размере 1% на подготовку площадки, 5% на проектирование и проектирование, 10% на непредвиденные расходы по проекту и 1% на предварительные разрешения (все проценты от общих прямых капитальных затрат), рассчитанные общие прямые капитальные затраты составляют 43000000 долларов США. Если исключить коэффициент установки 1,2, стоимость покупки составит 35 700 000 долларов.При проектной мощности панели 52 300 кг / день и потреблении электроэнергии 50 кВтч / кг итоговая покупная стоимость составляет 327 долларов США / кВт. Расчетная работа системы составляет 50 кВтч / кг водорода, что дает КПД 67%. Годом ввода в эксплуатацию является 2010 год, а цены на электроэнергию в течение всего срока службы станции взяты из прогнозов эталонного сценария УЭО на 2009 год (экстраполированные на даты после 2030 года). d Цели на 2015 год представляют собой промежуточные цели между статусом на 2011 год и целями на 2020 год. Стоимость неустановленного электролизера была установлена ​​на уровне 300 долларов США за кВт (2007 долларов США — эквивалент 267 долларов США за кВт в долларах 2005 года), системная потребность в электроэнергии была установлена ​​на уровне 46 кВтч / кг (эффективность 73%), а штатное расписание — на уровне 4 FTE.Годом запуска является 2015 год, а цена на электроэнергию остается постоянной на уровне 0,049 доллара США / кВтч. e Целевой показатель на 2020 год основан на капитальных затратах и ​​показателях эффективности (энергоэффективности), необходимых для приближения к производственной части целевого показателя общих затрат на производство поставленного водорода <4 долл. США / гэ в соответствии с целевым показателем затрат на доставку 2020 г. в размере 2 долл. США / гэ. Годом ввода в эксплуатацию является 2025 год. Стоимость неустановленного электролизера составляет 242 доллара США / кВт (2007 долларов США - эквивалент 215 долларов США / кВт в 2005 году), исходя из 50-процентного снижения стоимости дымовой трубы по сравнению со статусом 2010 года и 20-процентного сокращения затрат на электроэнергию. стоимость силовой электроники, что привело к общему снижению на 34% по сравнению со статусом 2010 года.Потребность в электроэнергии снижена до 44,7 кВтч / кг (эффективность 75%). Цена на электроэнергию была установлена ​​на уровне 0,031 доллара США за киловатт-час (неизменна в течение всего периода анализа), а численность персонала была сокращена до 4 FTE для достижения целевой нормированной стоимости 2,00 доллара США за кг. f Модель центрального производства h3A 3.0 использовалась для получения этих значений на основе общего инвестированного капитала и энергоэффективности процесса, указанных в таблице. г Энергоэффективность системы определяется как энергия водорода, производимого системой (на основе LHV), деленная на сумму энергии исходного материала (LHV) плюс все остальное количество энергии, использованной в процессе. h Энергоэффективность стопки определяется как энергия водорода, производимого батареей (на основе LHV), деленная на количество электричества, поступающего в батарею. Дополнительное использование электроэнергии для баланса станции в этот расчет не включается. Энергоэффективность стека является ориентиром, и цели не должны достигаться, пока энергоэффективность системы соответствует целям. i Стоимость водорода рассчитана с учетом покупки электроэнергии из промышленных сетей. Цены на электроэнергию взяты из прогнозов цен УЭО на 2009 год до 2030 года.Цены после 2030 года недоступны в случае AEO 2009 года, поэтому они спрогнозированы на основе выходных данных модели PNNL MiniCAM. Средняя цена на электроэнергию составляет 0,067 доллара США / кВтч (0,063 доллара США / кВтч эффективная) в течение смоделированного срока службы станции для случая 2011 года. Цена на электроэнергию для целевого варианта на 2015 год остается неизменной в течение всего срока службы станции и составляет 0,049 доллара США за кВтч. Цена на электроэнергию для целевого варианта на 2020 год остается неизменной в течение всего срока службы станции и составляет 0,031 доллара США за кВт · ч. Innolith заявляет, что приближается к плотности энергии батареи 1000 Вт · ч / кг 1 кВтч на 1 кг веса! Но может ли мечта сбыться? Innolith , швейцарская компания с лабораториями в Германии, объявила о разработке первой в мире аккумуляторной батареи с плотностью энергии 1000 Втч / кг (или просто 1 кВтч на кг веса) .Такая высокая энергия позволила бы легко производить электромобили с пробегом до 1000 км (620 миль). Innolith Energy Battery, как сообщается, использует инновационный конверсионный подход в химии вместо традиционных материалов на основе интеркаляции в литий-ионных батареях. Innolith заверяет, что уже добился нескольких прорывов, и ожидает, что новые батареи могут быть готовы в течение 3-5 лет, а первоначальное пилотное производство будет запущено в Германии.Это не «не за горами» и нет уверенности в исходе, но приятно слышать, что в 2025–2030 годах появятся новые идеи для автомобилей. Другим преимуществом Innolith Energy Battery является радикальное снижение затрат за счет: «избегания экзотических и дорогих материалов в сочетании с очень высокой плотностью энергии системы» , а также большей безопасности, поскольку в нем используется негорючий неорганический электролит. «Innolith будет выводить на рынок Energy Battery посредством первоначального пилотного производства в Германии, после чего последует лицензионное партнерство с крупными аккумуляторными и автомобильными компаниями.Ожидается, что разработка и коммерциализация Innolith Energy Battery займет от трех до пяти лет. Innolith использовал инновационный конверсионный подход в химии своей энергетической батареи для получения высокой плотности энергии, наблюдаемой в каждой ячейке. Материалы для реакции конверсии предлагают новый и многообещающий путь к аккумуляторным элементам с высокой плотностью энергии, поскольку они преодолевают плохие характеристики традиционных материалов на основе интеркаляции. Этот новый подход позволит батареям достичь значений энергосодержания на уровне элементов, которые ранее были невозможны. «Этот новый прорыв стал возможным благодаря многолетним целенаправленным исследованиям всех аспектов неорганических электролитов и их применения в аккумуляторных батареях», — комментирует председатель Innolith Алан Гриншилдс. «Проще говоря, опыт, накопленный в области создания мощных батарей с исключительной надежностью и долговечностью, оказался также правильной основой для создания высокоэнергетических продуктов. Отсутствие органических материалов, ключевой аспект технологии аккумуляторов Innolith, устраняет критический источник риска для безопасности и химической нестабильности высокоэнергетических батарей.С точки зрения НИОКР, в 2018 году все стало на свои места, и было сделано несколько выдающихся достижений ». Innolith имеет заявленные патенты на ключевые изобретения энергетической батареи, а также сохраняет коммерческую конфиденциальность в отношении механизма химии элементов. В соответствии со всеми лицензионными соглашениями на Energy Battery, Innolith сохранит контроль над всеми поставками специальных химикатов в целях защиты своей интеллектуальной собственности ». Батареи Innolith Интересно, что Innolith заявила, что уже поставила аккумуляторные батареи в сеть PJM в США.С. и добился более 55000 полной глубины циклов разряда своей АКБ! «Innolith уже доказал новаторский характер негорючих неорганических перезаряжаемых батарей своим первым продуктом, сетевым аккумулятором, который сегодня используется в энергосистеме PJM в США для предоставления услуг быстрого регулирования частоты. Доказано, что этот аккумулятор работает более 55 000 циклов полной глубины разряда, что в 10–100 раз превышает максимальное количество циклов существующих литий-ионных аккумуляторов, используемых сегодня.« Аккумуляторы Innolith «GridBanks — это первое решение Innolith для сетевых аккумуляторов. Встроенные в транспортный контейнер, они удовлетворяют потребности энергетических компаний с точки зрения масштабируемости и долговечности. Невоспламеняющийся > 50000 циклов зарядки Высокая мощность (> 2 МВт) ГВт масштабируемое хранилище Быстрая зарядка и разрядка (2C / 2C) для глубины разряда от 0 до 100% Безопасный аккумулятор без риска возгорания « Работайте меньше с водородными топливными элементами Работайте меньше с водородными топливными элементами Первоначально опубликовано в новостях ACT. Хотя автомобили с водородными топливными элементами (FCEV) существуют с 1960-х годов, они недавно стали потенциальным решением для обезуглероживания тяжелого транспорта. Nikola Motors только что объявила, что привлекла 1 миллиард долларов для финансирования своей технологии водородных транспортных средств, добавив нескольких важных партнеров, включая CNHI и Bosch. Ранее в этом году компания также запустила смелую дорожную карту для 700 заправочных станций по всей стране и заключила партнерство с Anheuser-Busch на 800 автомобилей, чтобы помочь обезуглерожить свой грузовой парк.Что делает FCEV хорошим выбором для обезуглероживания тяжелого транспорта? Давайте рассмотрим сходства, преимущества и проблемы FCEV по сравнению с обычными грузовиками с двигателем внутреннего сгорания. То же самое, только лучше Одним из преимуществ FCEV является то, что водород использует заправочную инфраструктуру, аналогичную обычным грузовым автомобилям. Это означает, что FCEV можно заправлять на существующих стоянках для грузовиков по всей стране, и опыт заправки будет аналогичным. Грузовик можно заправить водородом менее чем за 15 минут, а процесс заправки FCEV аналогичен заправке дизельного грузовика; Газообразный водород закачивается в бак транспортного средства с помощью газового насоса и сопла, аналогичного традиционному дизельному насосу. Еще одно преимущество — плотность энергии водорода. Дизель имеет плотность энергии 45,5 мегаджоулей на килограмм (МДж / кг), что немного ниже, чем у бензина, у которого плотность энергии составляет 45,8 МДж / кг. Напротив, водород имеет плотность энергии около 120 МДж / кг, что почти в три раза больше, чем у дизельного топлива или бензина. С точки зрения электричества, удельная энергия водорода равна 33,6 кВтч полезной энергии на кг, по сравнению с дизельным топливом, который содержит всего около 12–14 кВтч на кг. На самом деле это означает, что 1 кг водорода, используемый в топливном элементе для питания электродвигателя, содержит примерно такую ​​же энергию, как галлон дизельного топлива.Принимая это во внимание, Nikola утверждает, что его автомобили могут потреблять от 12 до 15 миль на галлон, что намного выше среднего показателя по стране для дизельных грузовиков, который составляет около 6,4 миль на галлон. Электрические трансмиссии также более эффективны, чем двигатели внутреннего сгорания. В двигателе внутреннего сгорания примерно 50% генерируемой энергии передается в тепло; но электрические трансмиссии теряют только 10% своей энергии на тепло. Эта разница в эффективности показывает, сколько потребители теряют с менее эффективными двигателями внутреннего сгорания. Цена — еще один привлекательный атрибут водорода. Цены на дизельное топливо в настоящее время колеблются около $ 3,00 за галлон, и с учетом недавнего сокращения добычи нефти в Саудовской Аравии разумно ожидать дальнейшего роста цен на дизельное топливо. Но что касается водорода, недавний анализ Bloomberg New Energy Finance показывает, что цена за килограмм водорода может быть ниже 1,40 доллара за килограмм примерно через десять лет. Когда речь идет о тяжелом транспорте, вес имеет значение.FCEV предлагают такой же высокий крутящий момент, что и аккумуляторные электромобили, но при меньшем весе. Примером является расчетная разница в весе между аккумуляторной электрической батареей Lion 8 и водородным топливным элементом Nikola One; Lion 8 имеет аккумуляторную батарею на 480 кВтч с запасом хода 250 миль, что составляет примерно 2–5 тонн. Nikola One с пробегом около 500-750 миль, по оценкам, будет иметь аккумуляторную батарею на 250 кВтч, который, вероятно, будет весить около 2,5-3 тонны. Принимая во внимание эти факторы, водород может стать низкоуглеродным, недорогим и легким альтернативным топливом для тяжелых грузовиков.Однако грузовики FCEV не лишены проблем. Быть зеленым — непросто Несмотря на то, что газообразный водород не имеет цвета и запаха, для обеспечения декарбонизации тяжелого транспорта нам понадобится зеленый водород и его много. Зеленый водород, также называемый возобновляемым водородом, — это водород, который производится с использованием только возобновляемой энергии, обычно в процессе электролиза. Электролиз воды использует электричество для разделения воды на газообразный водород (h3) и кислород (O2), преобразовывая электрическую энергию в химическую энергию.По-прежнему возникают вопросы о том, насколько быстро может масштабироваться производство зеленого водорода; производственные мощности электролизеров только начинают значительно увеличиваться. Основные проблемы с водородом сводятся к транспортировке и хранению. Водород производится в газообразной форме, и его нужно хранить под давлением или непосредственно сжижать. Оба эти процесса требуют дополнительной энергии, которая может быть или не быть из возобновляемых источников. Появляются новые методы, в которых используются химические связи (обычно называемые жидкими органическими носителями водорода [LOHC]) или аммиак для транспортировки водорода в стабильном состоянии.Эти методы не требуют давления или криогенного сжижения и, следовательно, требуют меньше энергии для транспортировки и хранения водорода. Однако технология все еще находится на относительно ранней стадии разработки и не готова к широкомасштабному внедрению. Еще одно решение проблем транспортировки и хранения — сосредоточение внимания на локализованном производстве. Никола сотрудничает с Nel и Bosch, чтобы создать сеть местных станций по производству водорода, которые используют возобновляемые источники энергии и электролизеры, тем самым сократив логистическую цепочку обычных поставок дизельного топлива и бензина.В будущем мы также потенциально можем использовать инфраструктуру природного газа для транспортировки водорода, что снизит потребность в развитии крупной инфраструктуры. Это также может дать возможность поставлять водород из центральных производственных узлов, а не из локальных построек. Еще один недостаток водорода — дальность действия. По словам Николы, запас хода грузовика на топливных элементах составляет 500–750 миль, в зависимости от нагрузки и местности; Грузовики Toyota Kenworth FCEV имеют запас хода около 300 миль. Это меркнет по сравнению с дизельными грузовиками, которые могут проехать более 1000 миль без дозаправки.Однако, с водителями, ограниченными 500 милями в день, этот фактор может не вызвать значительного нарушения стандартной практики. Как скоро? Несмотря на то, что есть проблемы, время для водорода настало, и вот почему: Мы наблюдаем усиление нормативного давления и спроса со стороны отрасли. Европейский Союз обязался отказаться от бензиновых и дизельных транспортных средств к 2030 году. В то же время стандарты чистого топлива и связанные с ними инвестиции в Калифорнии и Канаде создают политическую основу для изменений.Hyundai планирует производить до 700 000 автомобилей FCEV в год к 2030 году, а Япония нацелена на производство 800 000 автомобилей FCEV к 2030 году. И, учитывая затраты на технологии, которые, как ожидается, достигнут окупаемости с дизельными грузовиками на нескольких рынках, наблюдается значительный импульс и инвестиции в водород. Чем больше проектов использует технологии топливных элементов, тем больше возможностей для снижения затрат и инвестиций в технологию. Обязательство Китая вывести на дороги 1 миллион автомобилей на топливных элементах к 2030 году (на сумму 7 долларов США).6 миллиардов, инвестируемых в грузовые перевозки большой грузоподъемности) предлагает огромный потенциал для значительного повышения эффективности и затрат на автомобили на топливных элементах. Водород и раньше видел ложные рассветы, но эту низкоуглеродную альтернативу продвигают некоторые из крупнейших компаний на планете во многих секторах. Toyota Kenworth имеет большой опыт разработки грузовиков с использованием технологии топливных элементов, и в 2019 году она добавила 10 T680, которые будут использоваться в порту Лос-Анджелеса и по всей Южной Калифорнии.Shell недавно инвестировала значительные средства в крупномасштабные водородные электролизеры, которые предлагают вариант производства водорода с нулевым выбросом углерода. Ранее в этом месяце Cummins приобрела Hydrogenics, ведущую компанию по производству электролизеров и топливных элементов, за 290 миллионов долларов. Все это свидетельствует о серьезном стремлении лидеров отрасли перейти на рынок водорода и топливных элементов. Rocky Mountain Institute (RMI) работает над выявлением возможностей использования зеленого водорода для ускорения декарбонизации в секторах, которые изо всех сил пытались добиться прогресса, и мы только сейчас начинаем видеть роль и положение, которое эта технология может иметь в декарбонизации грузового сектора.Мы надеемся, что вы присоединитесь к RMI и Североамериканскому совету по эффективности грузовых перевозок (NACFE) в панельной дискуссии по водороду в грузовых перевозках 8 октября. Перевести кВтч в килограмм калорий ›› Перевести киловатт-час в килограмм калорий Пожалуйста, включите Javascript для использования конвертер величин. Обратите внимание, что вы можете отключить большинство объявлений здесь: https://www.convertunits.com/contact/remove-some-ads.php ›› Дополнительная информация в конвертере величин Сколько кВтч в 1 килограмме калорий? Ответ — 0.0011627222222222. Мы предполагаем, что вы конвертируете киловатт-час в килограмм калорий . Вы можете просмотреть более подробную информацию о каждой единице измерения: кВтч или килограмм калория Производная единица СИ для энергии — джоуль. 1 джоуль равен 2,7777777777778E-7 кВт · ч, или 0,000238

Об авторе

Дейл Гарднер — заместитель директора лаборатории по возобновляемым видам топлива и автомобильным системам в Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) , лаборатории Министерства энергетики США, расположенной в Голдене, Колорадо, США. Портфель его исследований, разработок и демонстрационных технологий в лаборатории включает биотопливо, водород и топливные элементы, а также передовые автомобильные технологии. No related posts. Разное Похожие записи Как правильно промывать нос при насморке: эффективные методы и растворы 18.11.2024 Питание кормящей мамы: что можно есть при грудном вскармливании 17.11.2024 Лучшая зимняя обувь для детей 2 лет: выбираем комфортные и надежные модели 16.11.2024 Детская комната для новорожденного: оформление, дизайн и планировка 15.11.2024 Увлажнитель воздуха: польза и вред для здоровья, отзывы специалистов и пользователей 14.11.2024 Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт +7 495 120-13-73, 8 800 500-97-74; [email protected] [email protected] Карта сайта