NĂNG LƯỢNG TOÀN PHẦN
 |
| Thêm chú thích |
NĂNG LƯỢNG TOÀN PHẦN
Theo tôi, Anhxtanh đã khám phá ra công thức đẹp nhất, giản dị nhất của vật lý học. Đó là công thức biểu diễn cái gọi là "Năng lượng toàn phần". Công thức đó có dạng:
E = m.c^2 (1)
Với E là năng lượng, m là khối lượng của thực thể khi đứng yên, c là hằng số, cũng là giá trị cực đại của vận tốc chuyển dịch có thể có trong Vũ Trụ.
Có thể phát biểu bằng lời: Với bất cứ thực thể vật chất nào (hay bất cứ khối lượng m nào) cũng đều được đặc trưng bởi một năng lượng toàn phần bằng E = m.c^2
Năng lượng là khả năng tạo ra "cú huých" trong nguyên lý nhân - quả làm chuyển hóa vạn vật, hay nói gọn hơn là khả năng sinh công của vạn vật. Năng lượng toàn phần là năng lượng "tối đa" mà vật tự có. Nó có giá trị rất lớn. Ví dụ nếu ta có một vật là 1g thì năng lượng toàn phần của nó E = 1. 3. 10^20 (gcm^2/s^2). Có thể tạm hiểu, với năng lượng đó, có thể làm cho một vật 1g từ đứng yên vào trạng thái chuyển động với gia tốc a = 3. 10^20 (cm/s^2) sau khoảng cách di dời là 1cm.
Chúng ta đều biết, bom nguyên tử khi nổ sẽ tỏa ra năng lượng lớn khủng khiếp như thế nào! Nhưng đó chưa phải là năng lượng toàn phần. Năng lượng toàn phần của bom nguyên tử là năng lượng khi nó phát nổ, nội tại của nó phải phân rã hết thành bức xạ ánh sáng. Do đó, có thể gọi bom có sức tàn phá lớn nhất là bom ánh sáng!
Nói cho vui thế chứ không có cách nào tạo ra được bom ánh sáng và nếu có tạo được vụ nổ bom ánh sáng thì vì toàn bộ vật chất đã hóa thành ánh sáng, tức khối lượng bom bằng 0 nên làm gì còn năng lượng!? Vũ Trụ này kỳ diệu đến cùng cực! Có như vậy là vì nó chứa đựng những tuyệt cùng chân lý đồng thời cũng chứa đựng những phi lý đến mức không tưởng.
Đối với bất cứ thực thể vật chất nào, cũng đều được đặc trưng bằng E = m.c^2 . Trên lý thuyết thì đúng như vậy. Nhưng trong thực tế quan sát? Giả sử có vật m, đối với hệ quan sát thấy nó đứng yên, có thể viết được E = m.c^2. Nhưng đối với hệ quan sát không thấy nó đứng yên thì không thể biểu thị bằng biểu thức đã nêu được. Đó là do tính tương đối của chuyển động.
Theo chúng ta, biểu thức tính năng lượng toàn phần của một thực thể bất kỳ theo quan sát của một hệ quan sát bất kỳ là:
E = m.c^2 (1) = mo.c^2 + m.v^2 (2)
Trong đó: E là năng lượng toàn phần, mo.c^2 là năng lượng nộị tại, mo là khối lượng của vật chuyển động, m.v^2 là năng lượng động của vật, được chuyển hóa ra từ năng lượng toàn phần, có khả năng làm biến đổi vận động của môi trường, v là vận tốc tổng hợp của vật so với hệ quan sát.
Từ biểu thức (2) suy ra:
1/ mo = m(1 - v^2/c^2) . Điều này cho thấy, ngược với phát biểu của Anhxtanh, vận tốc v của vật càng cao thì khối lượng nội tại mo càng giảm và khi v = c thì mo = 0. Lúc này vật hóa thân thành luồng "hạt không gian" (một khái niệm được đề xướng với quan niệm cho rằng vật chất hình thành từ không gian), có tổng năng lượng là E = m.c^2 = n.h.f. Với n là số "hạt không gian", h = 66,26.... 10^-28 cm^2.g/s là hằng số Planck, f là tần số giao động trung bình của luồng bức xạ.
2/ Năng lượng động (tên khác: năng lượng sống) của một thực thể vật chất không phải do tự nhiên mà có, cũng không phải do vật khác truyền cho hoặc cung cấp cho, mà do sự chuyển hóa ra từ năng lượng toàn phần của bản thân thực thể. Khi năng lượng toàn phần chuyển hóa hết thành động năng, tức v = c, thực thể vật chất không còn nội tại, nghĩa là nó biến hoàn toàn thành ánh sáng hoặc hạt không gian. Khi động năng chuyển hóa hết về năng lượng toàn phần, tức v = 0,thì thực thể vật chất trở thành một khối bức xạ, đứng yên tuyệt đối trong Vũ Trụ (trường hợp lý tưởng).
Cần hiểu giá trị năng lượng động ở đây là giá trị năng lượng tổng hợp chỉ sự vận động của thực thể vật chất trong môi trường chứa nó chứ không phải chỉ mỗi giá trị động năng trong vật lý. Một vật có m.v^2 tác động vào một vật khác đứng yên, cùng có khối lượng m, thì do sự ảnh hưởng trở lại theo nguyên lý tương hỗ, thì sẽ làm cho vật đứng yên bước vào trạng thái chuyển động với giá trị động năng được chuyển hóa ra từ năng lượng toàn phần là 1/2.m.v^2 (đây mới là lượng động năng nói trong vật lý!).
3/ Không thể chế tạo được tàu du hành Vũ Trụ có vận tốc v = 0 hoặc v > c, vì khi v = 0 hoặc v > c khối lượng tàu du hành bằng 0 hoặc mang giá trị âm, điều không tưởng tượng ra được.
4/ Nhìn ngắm biểu thức (2), chúng ta có linh cảm rằng đó là biểu thức gốc, biểu thức mang tính cội nguồn của các biểu thức cơ bản khác, kể cả phương trình cơ bản của cơ học lượng tử, phương trình trường của thuyết tương đối rộng nói trong vật lý.
Ở thế giới vĩ mô, khi giá trị khối lượng tương đối lớn và giá trị vận tốc vận động (v tổng hợp) tương đối nhỏ nhiều so với vận tốc ánh sáng (v << c), thì có thể dùng công thức (2) hoặc biểu thức nào đó giống phương trình trường của Anhxtanh (phương trình trường do Anhxtanh thiết lập hiện nay vẫn chưa đúng!) để biểu thị một thực thể tồn tại trong Vũ Trụ. Nhưng khi từ thế giới vĩ mô vượt giới hạn (là nguyên lý bất định Heisenberg) bước vào thế giới vi mô, tức là khi khối lượng có giá trị rất nhỏ, phải biểu thị bằng Vq (với V là thể tích, q là tỉ khối) hay bằng nhf (n là số hạt, h là hằng số Planck, f là tần số bức xạ), và vận tốc vận động xấp xỉ bằng c (nghĩa là thực thể lúc này phải coi như luồng bức xạ tồn tại trong Vũ Trụ), thì công thức (2) sẽ biến chuyển thành hàm sóng (phương trình Schrodinger) của cơ học lượng tử để biểu thị một luồng bức xạ tồn tại trong Vũ Trụ.
Nếu biểu thức (1) đẹp như một pho tượng tạc nên bản chất huyền bí của thực thể vật chất thì biểu thức (2) đẹp như một bức tranh sinh động, mô tả sự biến hóa huyền linh của năng lượng Vũ Trụ. Nhưng nó có thật không khi tìm mỏi mắt cũng không thể thấy ở bất cứ cuốn sách vật lý nào!?
Hiện nay thì rõ ràng chẳng có ai thèm tin nó, thậm chí chẳng ma nào thèm liếc xéo đến nó vì nó chỉ là kết quả của sự hoang tưởng điên rồ. Nhưng cứ hãy đợi đấy, một hai thế hệ qua đi, cho đến một ngày đẹp trời, một anh chàng người Việt si mê vật lý nào đó đang tìm cách phá toang sự bế tắc của vật lý, vô tình đọc được những dòng này và....
Được như thế cũng là mãn nguyện của một đời!
Năng lượng là gì? Các loại năng lượng dùng trong công nghiệp
Th9
Năng lượng là nhân tố quan trọng không thể thiếu trong đời sống, sản xuất. Nhưng cụ thể thì năng lượng là gì và các loại nào có thể sử dụng trong công nghiệp? Hãy cùng tìm hiểu kỹ hơn qua nội dung được chia sẻ bởi công ty sản xuất lò hơi Phúc Trường Hải với bài viết dưới đây.
Mục lục
Năng lượng là gì?
Định nghĩa về năng lượng trong vật lý
Là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công của vật, là số đo liên quan đến chuyển động vật chất, gồm cả các hạt cơ bản và từ trường. Trong lý thuyết tương đối, nhà khoa học Albert Einstein đã chỉ ra rằng giữa năng lượng với khối lượng của vật có sự liên hệ.
Cách hiểu thông dụng
Về cơ bản, năng lượng được hiểu là khả năng làm biến đổi về trạng thái hoặc thực hiện công năng, tác dụng lên một hệ vật chất. Tất cả mọi hoạt động xung quanh chúng ta có thể diễn ra là nhờ năng lượng, mỗi đối tượng lại sử dụng một loại khác nhau.
Trong công nghiệp, các nguồn energy đóng vai trò giúp vận hành các loại máy móc thiết bị, sử dụng cho hệ thống chiếu sáng, sản xuất, phân phối hàng hóa,…
Các loại năng lượng trong công nghiệp
Năng lượng từ than đá
Trong lịch sử, than đá được sử dụng để tạo ra năng lượng từ rất sớm. Từ cuối thế kỉ 19, việc sử dụng than đá cho các ngành công nghiệp đã khá phổ biến và đạt cực thịnh vào đầu thế kỉ 20 khi ngành công nghiệp luyện kim lên ngôi.
Tuy nhiên, vì than đá là loại năng lượng hóa thạch có tốc độ phục hồi rất chậm, việc khai thác và sử dụng than đã suy giảm nhanh chóng, giá thành cũng bị đẩy lên cao đồng thời gây nên nhiều ảnh hưởng không tốt đến môi trường. Dù hiện nay vẫn còn sót lại một số nhà máy công nghiệp sử dụng than đá nhưng đa phần các công ty, doanh nghiệp đều hướng đến những nguồn hiệu quả, bảo vệ môi trường và có chi phí thấp hơn.
Từ dầu mỏ, khí đốt
Dầu mỏ và khí đốt bắt đầu được ưa chuộng vào nửa sau thế kỷ 20, đóng góp không nhỏ cho sự phát triển của nhiều ngành nghề, điển hình cho ngành công nghiệp hóa chất, hóa dầu. Tính đến thời điểm hiện tại, dầu mỏ khí đốt vẫn giữ một vai trò quan trọng trong cuộc sống và hoạt động sản xuất trên thế giới.
Tương tự như than đá, dầu mỏ khí đốt cũng là những loại nguyên liệu gần như không thể phục hồi, trữ lượng dự trữ cũng có dấu hiệu giảm dần. Bởi vậy, hiện nay, các ngành công nghiệp đều chuyển hướng sang sử dụng các loại năng lượng có nhiều tiềm năng và đem đến hiệu quả lớn hơn.
Năng lượng thủy điện
Là một trong những nguồn năng lượng được sử dụng phổ biến nhất ở Việt Nam hiện nay. Trên thế giới, thủy điện cũng là 1 trong những loại được ưa chuộng chiếm tỷ trọng 22% tổng energy sử dụng trên thế giới. Thủy điện được tạo ra bởi thể năng của dòng nước làm chạy các tuabin máy phát điện, do đó, việc xây dựng các nhà máy thủy điện bị ảnh hưởng nhiều bởi yếu tố môi trường, địa lý.
Thủy điện có thể được sử dụng trong hầu hết mọi ngành công nghiệp, đặc biệt là những ngành công nghiệp sản xuất đòi hỏi tiêu thụ một lượng điện năng rất lớn như sản xuất nhôm. So với những loại nhiên liệu hóa thạch, thủy điện giúp tiết kiệm đáng kể chi phí nhiên liệu, nhân công và cũng ít tạo nên tác động tiêu cực đến môi trường.
Năng lượng hạt nhân
Đem đến hiệu suất cao, tạo nên nguồn điện độc lập, ít phụ thuộc vào vị trí địa lý hay các điều kiện từ tự nhiên. Năng suất và khả năng cung ứng của năng lượng hạt nhân đều phù hợp cho việc ứng dụng vào các ngành công nghiệp, bao gồm cả những ngành có nhu cầu về điện, tiêu thụ energy rất lớn.
Tuy nhiên, energy hạt nhân yêu cầu trình độ kỹ thuật cao cộng với khả năng rủi ro lớn trong trường hợp gặp phải sự cố. Do đó, ở nhiều nơi, việc sử dụng energy hạt nhân không được khuyến khích, thậm chí còn bị hạn chế bởi vô số các rào cản.
Năng lượng tái tạo
Còn được gọi là năng lượng sạch, dùng để chỉ các loại energy tạo nên bởi những nguồn liên tục, vô hạn như nguồn energy từ mặt trời, gió, thủy triều, địa nhiệt,… Hiện nay, do các vấn đề về môi trường, đa số các quốc gia trên thế giới đều khuyến khích các ngành công nghiệp chuyển đổi dần việc sử dụng các nguồn hóa thạch, hữu hạn sang các nguồn có khả năng tái tạo.
Năng lượng Mặt Trời
Được sử dụng ở dưới cả hai dạng phổ biến là điện và nhiệt. Trong các ngành công nghiệp, loại năng lượng này được dùng trong nhiều giai đoạn với các công dụng khác nhau như đun nước, điều chỉnh nhiệt, sấy nông sản, sản xuất pin quang điện, cung cấp điện cho các loại máy móc,… Ở Việt Nam hiện nay, Sun Energy bắt đầu trở nên phổ biến và một số nơi đã thử nghiệm sử dụng loại energy này vào công việc sản xuất.
Gió
Được tạo nên từ động năng do những luồng không khí chuyển động trong khí quyển. Vì gió thổi đều đặn nên đây có thể xem là một nguồn cung cấp energy liên tục cho các tuabin dùng cho việc vận hành một số loại máy móc thiết bị hay sản xuất điện. Wind Energy hiện đang được sử dụng nhiều trong công nghiệp ở các nước Châu Âu, Mỹ và Ấn Độ.
Năng lượng địa nhiệt
Là loại năng lượng lấy từ trong tâm Trái Đất, được khai thác và sử dụng dưới cả hai dạng điện và nhiệt. Ở các nước như Ireland, Hy Lạp, Pháp, Ý, Mỹ, Nhật Bản,… việc khai thác và sử dụng loại energy này đang được khuyến khích, nhân rộng. Việt Nam cũng đã có nhà máy điện nhiệt điện đầu tiên nhưng nhìn chung loại energy này vẫn chưa được nhiều người biết đến, chú trọng. Có lẽ, phải một khoảng thời gian nữa, loại energy này mới được các ngành công nghiệp ở nước ta sử dụng trong sản xuất.
Hy vọng những thông tin trong bài viết của Magazines USA đã đưa đến cho bạn cái nhìn khái quát nhất về việc năng lượng là gì cũng như các loại được sử dụng trong công nghiệp.
Nhận xét
Đăng nhận xét