منابع انرژی – به زبان ساده

۳۴۶۳۵
۱۴۰۴/۰۹/۲۹
۱۱ دقیقه
PDF
آموزش متنی جامع
نمونه سوال و تمرین + پاسخ تشریحی
آزمون سنجش یادگیری
امکان دانلود نسخه PDF

منابع متعددی برای تولید انرژی در جهان وجود دارد. برای مثال، استفاده از سوخت‌های فسیلی برای تامین انرژی الکتریکی یکی از رایج‌ترین روش‌های تولید انرژی است. منابع انرژی معمولا در ۵ دسته خورشیدی، گرمایی زمین، باد، زیست توده و برق آبی جای می‌گیرند. در مطلب مربوط به انرژی و تبدیل های آن با انواع انرژی آشنا شدیم. در این مطلب از مجله فرادرس قصد داریم تا منابع انرژی را بررسی کنیم. منابع انرژی از نظر تولید به دو دسته تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر تقسیم می‌شوند که در این مطلب با آن‌ها آشنا خواهیم شد.

آنچه در این مطلب می‌آموزید:
  • با انواع منابع انرژی تجدیدپذیر و تجدیدناپذیر آشنا می‌شوید.
  • می‌توانید اشکال انرژی و نوع تولید آن‌ها را تشخیص دهید.
  • با انواع انرژی حرارتی، شیمیایی و هسته‌ای آشنا می‌شوید.
  • تفاوت‌های انرژی الکتریکی، تابشی و صوت را می‌شناسید.
  • می‌توانید مثال‌هایی از انرژی مکانیکی و کشسانی را در زندگی روزمره تشخیص دهید.
  • با انرژی گرانشی و منابع آن آشنا می‌شوید.
منابع انرژی – به زبان سادهمنابع انرژی – به زبان ساده
997696

منبع انرژی چیست؟

منبع انرژی به موادی گفته می‌شود که با انجام واکنش‌های فیزیکی یا شیمیایی می‌توان از آن‌ها انرژی تولید کرد. در واقع، تمامی مواد دارای انرژی از نوع شیمیایی هستند که در پیوندهای شیمیایی آن‌ها ذخیره شده است. در برخی از مواد، انجام برخی واکنش‌های شیمیایی مانند سوزاندن یا استفاده از توربین می‌توان این انرژی را به انواع انرژی گرمایی، الکتریکی و ... تبدیل کرد.

نمودار منابع انرژی
منابع انرژی

منابع انرژی تجدید پذیر

پنج دسته از منابع انرژی تجدید پذیر هستند. این پنج دسته از منابع انرژی تجدید پذیر به صورت زیر تقسیم بندی می‌شوند:

  • انرژی خورشیدی از خورشید
  • انرژی گرمایی زمین حاصل از گرمای داخل زمین
  • انرژی باد
  • زیست توده از گیاهان
  • برق آبی از آب جاری

به این منابع انرژی، انرژی‌های تجدیدپذیر گفته می‌شود زیرا به طور طبیعی دوباره جایگزین می‌شوند. در حقیقت هر روز خورشید می‌درخشد، گیاهان رشد می‌کنند، باد می‌وزد و رودخانه‌ها جاری می‌شوند.

انرژی تجدید پذیر منبع اصلی انرژی در طول تاریخ بشر بوده است. در طول تاریخ زیست توده‌ای از گیاهان، منبع اصلی انرژی بوده که برای گرما و تغذیه حیواناتی که برای حمل و نقل و شخم زدن مورد استفاده قرار می‌گرفتند، کاربرد داشته است. منابع غیر قابل تجدید در اوایل دهه ۱۸۰۰ جایگزین انرژی‌های تجدیدپذیر شدند و در اوایل دهه ۱۹۰۰ سوخت‌های فسیلی منبع اصلی انرژی قرار گرفتند. استفاده از زیست توده برای گرمایش منازل به عنوان منبع انرژی عمدتا در مناطق روستایی و در بعضی مناطق شهری باقی مانده است. در اواسط دهه ۱۹۸۰ استفاده از زیست توده و سایر اشکال منابع انرژی تجدید پذیر به ویژه برای تولید برق مجدداً شروع به افزایش کرد.

منابع انرژی تجدید ناپذیر

در بسیاری از کشورها بیشتر منابع انرژی که برای انجام کار مورد استفاده قرار می‌گیرند، منابع انرژی غیرقابل تجدید هستند. منابع انرژی غیر قابل تجدید عبارتند از:

  • سوخت‌های فسیلی (نفت، گاز، زغال‌سنگ)
  • انرژی هسته‌ای

این منابع انرژی غیر قابل تجدید نامیده می‌شوند زیرا منابع آنها محدود به مقادیری است که می‌توان از زمین استخراج کرد. زغال‌سنگ، گاز و نفت در طول هزاران سال از بقایای دفن شده گیاهان و حیوانات دریایی که میلیون‌ها سال پیش زندگی می‌کردند به دست آمده است به همین دلیل است که ما آن‌ها را سوخت‌های فسیلی نیز می‌نامیم.

انرژی هسته‌ای از اورانیوم که یک منبع انرژی غیر قابل تجدید است برای تولید گرما و برق به دست می‌آید. دانشمندان تصور می‌کنند که اورانیوم میلیاردها سال پیش هنگام تشکیل ستارگان ایجاد شده است. اورانیوم در سراسر پوسته زمین یافت می‌شود اما استخراج و تبدیل آن به سوخت نیروگاه‌های هسته‌ای بسیار دشوار و گران است. پیشنهاد می‌کنیم برای آشنایی بیشتر با این دسته از منابع انرژی، فیلم آموزش آشنایی با انرژی پایدار فرادرس که لینک آن در ادامه آورده شده است را مشاهده کنید.

شکل زیر منابع انرژی ایالات متحده، کاربردهای عمده آنها و درصد سهم آنها از کل مصرف انرژی ایالات متحده در سال ۲۰۱۹ را نشان می‌دهد.

منابع انرژی
منابع انرژی، درصد و زمینه استفاده هر سوخت در شکل بالا در سال ۲۰۱۹ برای آمریکا بیان شده است. همان‌طور که مشخص است هنوز بیش از ۶۰٪ سهم مصرف مربوط به سوخت‌های فسیلی است.

اشکال انرژی

علاوه بر دسته‌بندی انرژی به دو دسته کلی انرژی پتانسیل و انرژی جنبشی، انرژی را می‌توان با توجه به منابع تولید آن به گروه‌های مختلفی تقسیم بندی کرد. بر این اساس انواع انرژی عبارتند از:

  1. انرژی حرارتی
  2. انرژی شیمیایی
  3. انرژی هسته‌ای
  4. انرژی الکتریکی
  5. انرژی تابشی
  6. انرژی مکانیکی یا انرژی حرکت
  7. انرژی صوتی
  8. انرژی کشسان یا الاستیک
  9. انرژی گرانشی

در ادامه هر یک از این انرژی‌ها را معرفی می‌کنیم.

نمودار اشکال انرژی
اشکال انرژی

انرژی حرارتی

هنگامی که افزایش دما باعث حرکت سریعتر اتم‌ها و مولکول‌ها و برخورد آن‌ها با یکدیگر می‌شود انرژی حرارتی (انرژی گرمایی نیز نامیده می‌شود) تولید می‌شود. به انرژی حاصل از افزایش دمای ماده انرژی گرمایی یا حرارتی گفته می‌شود. انرژی حرارتی با حرکت مولکول‌ها سروکار دارد و یک انرژی جنبشی است.

انرژی حرارتی از ماده‌ای حاصل می‌شود که به دلیل افزایش دما، مولکول‌ها و اتم‌های آن سریعتر ارتعاش می‌کنند و با یکدیگر برخورد می‌کنند. مولکول‌ها و اتم‌های تشکیل‌دهنده ماده دائما در حال حرکت هستند. هنگامی که ماده‌ای گرم شود افزایش دما باعث می‌شود که ذرات سریعتر حرکت کرده و به یکدیگر برخورد کنند. انرژی حرارتی، انرژی است که از ماده‌ای که گرم شده است حاصل می‌شود. هر چه ماده گرم‌تر باشد ذرات آن سریعتر حرکت می‌کنند و انرژی حرارتی آن نیز بیشتر می‌شود.

انرژی حرارتی در زندگی روزمره

در اینجا چند نمونه از کاربرد انرژی گرمایی در زندگی روزمره آورده شده است:

انرژی حرارتی در زندگی روزمره
مثال‌هایی از انرژی حرارتی در زندگی روزمره

یک فنجان شکلات داغ را در نظر بگیرید، شکلات داغ به دلیل حرکت ارتعاش مانند ذرات خود انرژی حرارتی دارد. وقتی مقداری شیر سرد درون شکلات داغ خود می‌ریزید مقداری از این انرژی از شکلات به ذرات شیر منتقل می‌شود. پس چه اتفاقی می‌افتد؟ شکلات داغ شما سرد می‌شود زیرا مقداری از انرژی گرمایی خود را به شیر داده است (گرما همیشه از جسم گرم به سرد منتقل می‌شود و عکس این موضوع اتفاق نمی‌افتد).
نوشیدنی شما از ذرات ارتعاشی خود انرژی حرارتی دارد. وقتی مقداری شیر سرد درون شکلات داغ خود می‌ریزید مقداری از این انرژی به ذرات شیر منتقل می‌شود.

تاثیر دما بر رفتار مولکول‌های یک ماده
تاثیر دما بر رفتار مولکول‌های یک ماده

انرژی شیمیایی

انرژی شیمیایی انرژی ذخیره شده در پیوندهای ترکیبات شیمیایی مانند اتم‌ها و مولکول‌ها است. این انرژی با وقوع یک واکنش شیمیایی آزاد می‌شود. معمولا به محض آزاد شدن انرژی شیمیایی از یک ماده آن ماده به ماده‌ای کاملا جدید تبدیل می‌شود. انرژی شیمیایی در میان پیوندهایی ذخیره می‌شود که اتم‌ها را به سایر اتم‌ها و مولکول‌ها را به سایر مولکول‌ها متصل می‌کند. از آنجا که انرژی شیمیایی بین پیوند‌ها ذخیره می‌شود نوعی انرژی پتانسیل است. وقتی یک واکنش شیمیایی اتفاق می‌افتد انرژی شیمیایی ذخیره شده آزاد می‌شود. گرما اغلب به عنوان محصول جانبی یک واکنش شیمیایی تولید می‌شود در این حالت به این واکنش گرمازا گفته می‌شود.

پالایشگاه پتروشیمی در شب
پالایشگاه پتروشیمی

انرژی شیمیایی در زندگی روزمره

انرژی شیمیایی پرکاربردترین نوع انرژی در جهان است زیرا برای وجود انسان و طبیعت بسیار مهم است. در ادامه چند نمونه از کاربرد انرژی شیمیایی در زندگی روزمره را بیان می‌کنیم.

انرژی شیمیایی در غذا

غذایی که می‌خوریم حاوی انرژی شیمیایی ذخیره شده است. با شکستن پیوندهای بین اتم‌های موجود در غذا یک واکنش شیمیایی اتفاق می‌افتد و ترکیبات جدید ایجاد می‌شود. انرژی حاصل از این واکنش ما را گرم نگه می‌دارد و به ما کمک می‌کند تا حرکت و رشد کنیم. غذاهای مختلف مقادیر مختلف انرژی را در خود ذخیره می‌کنند.

پیتزا روی میز
انسان‌ها انرژی شیمیایی موجود در غذا را مصرف می‌کنند.

انرژی شیمیایی در چوب

چوب خشک حاوی انرژی شیمیایی ذخیره شده است. وقتی چوب را در یک شومینه می‌سوزانید انرژی شیمیایی آن آزاد شده و به انرژی گرمایی و نور تبدیل می‌‌شود. چوب نیز به دنبال واکنش شیمیایی صورت گرفته به ماده جدیدی به نام خاکستر تبدیل می‌شود.

سوزاندن چوب

مثال‌های بیشتری از کاربرد انرژی شیمیایی در زندگی روزمره در تصویر زیر نمایش داده شده است.

کاربردهای انرژی شیمیایی
انرژی شیمیایی در زندگی روزمره

انرژی هسته ای

انرژی هسته‌ای از هسته اتم‌ها حاصل می‌شود. این انرژی توسط همجوشی هسته ‌ای (ترکیب هسته‌ها با یکدیگر) یا شکافت هسته‌ای (جدا شدن هسته‌ها از یکدیگر) تولید می‌شود. نیروگاه‌های اتمی از شکافت هسته‌ای یک عنصر رادیواکتیو به نام اورانیوم برای تولید برق استفاده می‌کنند.

نیروگاه هسته ای تولید کننده برق
نیروگاه هسته ای تولید کننده برق

اتم‌ها از نوترون‌ها، پروتون‌ها و الکترون‌ها تشکیل شده‌اند. آن‌ها حاوی یک هسته هستند که منبع انرژی هسته ‌ای است.

ساختار اتم
ساختار یک اتم که شامل الکترون، پروتون و نوترون است.

انرژی هسته‌ای اتم‌ها با دو روش زیر آزاد می‌شود:

  • همجوشی هسته‌ای، هنگامی که هسته اتم‌ها با هم ترکیب شوند. انرژی خورشید از این روش تولید می‌شود.
  • شکافت هسته‌ ای، هنگامی که هسته اتم‌ها از هم جدا شوند. این روشی است که نیروگاه‌های هسته‌ای از آن برای تولید برق استفاده می‌کنند.

انرژی الکتریکی

انرژی الکتریکی در اثر حرکت بارهای الکتریکی به نام الکترون ایجاد می‌شود. هرچه بارها سریعتر حرکت کنند انرژی الکتریکی بیشتری حمل می‌کنند. چون بارهای ایجاد‌کننده انرژی در حال حرکت هستند انرژی الکتریکی در دسته انرژی جنبشی قرار می‌گیرد. رعد و برق، باتری و حتی مارماهی نمونه‌هایی از انرژی الکتریکی هستند.

حرکت الکترون
شکل شماتیک حرکت الکترون در مدار الکتریکی

تصور کنید که بار الکتریکی یک توپ است که به سمت پنجره پرتاب می‌شود. اگر توپ را خیلی محکم پرتاب نکنید پنجره سالم خواهد ماند. اما اگر توپ را محکم پرتاب کنید انرژی بیشتری خواهد داشت و پنجره را خواهد شکست. هر چه توپ را سریعتر پرتاب کنید توپ انرژی بیشتری برای شکستن پنجره خواهد داشت.

روش‌های تولید انرژی الکتریکی متفاوت است. برای مثال در یک نیروگاه هسته‌ای انرژی هسته‌ای، آب را به نقطه جوش می‌رساند و بخار آب تولید می‌کند. بخار آب باعث حرکت توربین می‌شود و ژنراتور شروع به کار کرده و به بار الکتریکی انرژی می‌دهد.

تولید برق در یک نیروگاه هسته‌ ای
تولید برق در یک نیروگاه هسته‌ ای

در یک نیروگاه تولید برق توسط آب، از شارش آب برای چرخش پره‌های توربین استفاده می‌شود. پره‌ها ژنراتور را می‌چرخانند تا انرژی الکتریکی تولید کنند.

سد آبی
نیروگاه آبی تولید برق

در یک آسیاب بادی، نیروی وزش باد باعث چرخش تیغه توربین می‌شود و بدین ترتیب ژنراتور انرژی الکتریکی تولید می‌کند.

تولید برق در نیروگاه بادی
تولید برق در نیروگاه بادی

انرژی خورشیدی انرژی تولید شده مستقیم از خورشید است. انرژی خورشیدی می‌تواند به برق تبدیل شود، یا برای گرم کردن هوا، آب یا مایعات دیگر استفاده شود.

استفاده از انرژی خورشیدی برای تامین انرژی شهر
با استفاده از سلول‌های خورشیدی می‌توان از انرژی خورشید، برق تولید کرد.

انرژی الکتریکی در زندگی روزمره

در ادامه برخی از مثال‌های انرژی الکتریکی در زندگی روزمره را نام می‌بریم.

  • در یک باتری ماشین یک واکنش شیمیایی یک الکترون ایجاد می‌کند که انرژی لازم برای حرکت در جریان الکتریکی را دارد. این بارهای متحرک انرژی الکتریکی را به مدارهای موجود در ماشین می‌رسانند.
  • در هنگام طوفان رعد و برق نمونه‌ای از انرژی الکتریکی است، آنچه مشاهده می‌کنیم تخلیه بارالکتریکی الکتریسیته موجود در جو است.
  • مارماهی‌ها انرژی الکتریکی تولید کرده و از این انرژی الکتریکی برای دفاع در برابر شکارچیان و بی حس کردن طعمه های خود استفاده می‌کنند.
انرژی الکتریکی مارماهی
مارماهی‌ها می‌توانند انرژی‌ الکتریکی در حدود ۶۰۰ ولت را با بدن خود تولید کنند.

انرژی تابشی

انرژی تابشی گونه‌ای از انرژی الکترومغناطیسی است که می‌تواند به شکل امواج مرئی چیزی که آن را انرژی نور می‌نامیم یا امواج نامرئی مانند امواج رادیویی یا اشعه ایکس باشد. انرژی تابشی انرژی ناشی از امواج الکترومغناطیسی است. این امواج می‌توانند در فضا حرکت کنند. تابش الکترومغناطیسی از ذرات ریزی به نام فوتون تشکیل شده است که آن‌ها را در فیزیک کوانتوم به عنوان بسته‌های کوچک انرژی در نظر می‌گیریم. انرژی نور نوعی از انرژی تابشی است که برای چشم انسان قابل مشاهده است.

امواج الکترومغناطیسی که انرژی تابشی را منتقل می‌کنند می‌توانند انواع مختلفی داشته باشند. در اینجا چند نمونه از انرژی تابشی را معرفی می‌کنیم.

مثال‌هایی از انرژی تابشی
انرژی تابشی در زندگی روزمره

سلول‌ها یا پنل‌های خورشیدی، انرژی تابشی خورشید را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند.

انرژی نور

خورشید انرژی تابشی زیادی تولید می‌کند که به صورت نور به زمین منتقل می‌شود. گیاهان از طریق فرایندی به نام فتوسنتز انرژی الکترومغناطیسی موجود در نور خورشید را به انرژی شیمیایی برای غذای خود تبدیل می‌کنند. نور شکل قابل مشاهده از انرژی تابشی است که به صورت موج حرکت می‌کند و تنها شکل انرژی است که توسط چشم انسان دیده می‌شود.

غیر از خورشید انرژی نور توسط ستاره‌ها، لامپ‌ها، لیزرها و اجسام داغ نیز تولید می‌شود. انرژی نور بسیار مفید است زیرا به ما کمک می‌کند تا بتوانیم دنیای اطراف خود را ببینیم. انرژی نور بسیار سریع نیز هست، در واقع هیچ چیز سریعتر از نور حرکت نمی‌کند!

تابش نور خورشید از میان درختان
امواج تابشی می‌توانند مرئی یا نامرئی باشند.

انرژی مکانیکی

انرژی مکانیکی که به آن انرژی حرکت نیز گفته می‌شود، انرژی ذخیره شده در اجسام متحرک است و با حرکت سریعتر جسم انرژی بیشتری ذخیره می‌شود. انرژی مکانیکی مجموع انرژی پتانسیل و جنبشی موجود در جسمی است که برای انجام کار استفاده می‌شود.

اتومبیلی با سرعت زیاد در حال حرکت است
مصرف سوخت باعث حرکت خودرو می‌شود و انرژی حرکتی ایجاد می‌کند.

کار زمانی اتفاق می‌افتد که نیرویی بر جسمی وارد شود و باعث حرکت، تغییر شکل یا تغییر حالت شود. برای مثال هنگامی که دربی را فشار می‌دهید کار روی درب انجام شده که باعث حرکت آن می‌شود.

انرژی مکانیکی
انرژی پتانسیل چکش + انرژی جنبشی حرکت = انرژی مکانیکی

برای مثال یک موتور الکتریکی انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند، در حالی که یک ژنراتور عکس این عمل را انجام می‌دهد.

انرژی صوت

صدا حرکت انرژی از طریق یک ماده مانند هوا یا آب و ناشی از ارتعاشات امواج است. جامدات، مایعات و گازها صدا را به صورت موج منتقل می‌کنند.

انرژی صوت به صورت امواج حرکت می‌کند. برخلاف انرژی نور صدا نمی‌تواند از طریق خلاء عبور کند زیرا هیچ اتمی برای انتقال ارتعاش وجود ندارد. به موج مکزیکی در یک استادیوم ورزشی فکر کنید، هر شخصی که موج را ادامه می‌دهد مانند اتمی است که ارتعاش را عبور می‌دهد و بدین معنی است که امواج صوتی نمی‌توانند در خلاء به حرکت خود ادامه دهند.

شخصی در حال نواختن گیتار است.

صدا توسط جامدات، مایعات و گازها قابل انتقال است زیرا این حالت‌های ماده دارای اتم هستند و می‌توانند ارتعاشات را منتقل کنند.

انرژی کشسان

انرژی کشسان یا الاستیک نوعی انرژی پتانسیل است، هنگامی که جسم به طور موقت تحت تنش قرار می‌گیرد در پیوندهای بین اتم‌های یک جسم یا ماده انرژی ذخیره می‌شود. این تنش می‌تواند به دلیل کشش یا فشردن جسم باشد.

زنی در حال کشیدن کمان برای تیراندازی است
انرژی پتانسیل کشسان کمان به عنوان انرژی جنبشی به پیکان منتقل می‌شود.

نیرویی که به یک جسم وارد می‌‌شود می‌تواند باعث تغییر شکل موقت آن شود مانند زمانی که یک کش الاستیک را می‌کشید یا یک توپ اسفنجی را با دست خود له می‌کنید. هنگامی که این اتفاق می‌افتد می‌توان انرژی کشسان را در جسم ذخیره کرد. این انرژی آماده است تا با بازگرداندن جسم به حالت اولیه خود آزاد شود.

انرژی کشسانی
هنگامی که یک فنر فشرده یا کشیده می‌شود در آن انرژی پتانسیل کشسانی ذخیره می‌شود و تمایل دارد دوباره به حالت اولیه بازگردد.

انرژی گرانشی

جاذبه نیرویی است که سعی می‌کند دو جسم را به سمت یکدیگر بکشد. گرانش زمین همان چیزی است که شما را بر روی زمین نگه می‌دارد و باعث سقوط اجسام می‌شود.

زمین دارای گرانش است. گرانش همه چیز را نزدیک این سیاره نگه می‌دارد. درختان، آب، حیوانات، ساختمان‌ها و هوایی که تنفس می‌کنیم همه توسط نیروی جاذبه بر روی زمین قرار گرفته‌اند. سیارات، قمرهای آن‌ها و ستارگان گرانش دارند حتی بدن خود ما نیز جاذبه دارد. جاذبه زمین به مراتب قویتر از قدرت خودمان است به همین دلیل است که ما متوجه جاذبه بدنمان نمی‌شویم.

جزر و مد در اثر جاذبه ماه در اقیانوس‌ها اتفاق می‌افتد. افزایش و کاهش خط ساحلی دریا و اقیانوس‌ها را جزر و مد می‌گوییم. با دور شدن جرم از مرکز زمین یا سایر اجسامی که به اندازه کافی بزرگ هستند و می‌توانند مقدار قابل توجهی گرانش تولید کنند (مانند خورشید، سیارات و ستاره‌ها) انرژی گرانشی سیستم افزایش می‌یابد.

توپ فوتبال بالاتر از سطح زمین
ارتفاع یک جسم از سطح زمین به آن انرژی گرانشی می‌دهد.

انرژی گرانشی انرژی ذخیره شده در یک جسم است که به دلیل ارتفاع آن از سطح زمین به وجود می‌آید و انرژی پتانسیل است.

آزمون منابع انرژی

۱. کدام ویژگی مشترک منابع انرژی تجدیدپذیر باعث می‌شود این منابع برای تامین انرژی بلندمدت مناسب‌تر از تجدیدناپذیرها باشند؟

سرعت بالای تولید انرژی نسبت به منابع دیگر

توانایی جایگزینی طبیعی و مداوم توسط چرخه‌های طبیعت

امکان تولید انرژی بدون وابستگی به شرایط جغرافیایی خاص

نیاز کمتر به تجهیزات پیچیده و گران‌قیمت برای تبدیل انرژی

پاسخ تشریحی

ویژگی «توانایی جایگزینی طبیعی و مداوم توسط چرخه‌های طبیعت» در منابع انرژی تجدیدپذیر سبب شده است که این منابع برخلاف سوخت‌های فسیلی و هسته‌ای، محدودیت استخراج و کاهش ذخیره نداشته باشند.

۲. اگر یک کشور بخواهد آلودگی را کاهش دهد و انرژی پایدار داشته باشد، کدام دسته منابع انرژی انتخاب بهتری محسوب می‌شود؟

وابستگی کامل به انرژی شیمیایی

منابع انرژی تجدیدناپذیر شامل سوخت فسیلی

استفاده صرف از انرژی هسته‌ای

منابع انرژی تجدیدپذیر مانند خورشیدی و آبی

پاسخ تشریحی

«منابع انرژی تجدیدپذیر مانند خورشیدی و آبی» به دلیل جایگزینی طبیعی، کاهش آلاینده‌ها و تاثیر کمتر بر محیط زیست برای دستیابی به انرژی پایدار و کاهش آلودگی مناسب‌تر هستند.

۳. منبع انرژی را چگونه می‌توان از نظر شیمیایی تعریف کرد و واکنش شیمیایی چه نقشی در آن دارد؟

منبع انرژی سامانه‌ای است که تنها انرژی پتانسیل دارد و واکنش شیمیایی ندارد.

منبع انرژی فقط همان سوخت‌های فسیلی‌ هستند و واکنش شیمیایی دخیل نیست.

منبع انرژی به مجموعه موادی گفته می‌شود که انرژی صوتی تولید کنند.

منبع انرژی ماده‌ای است که انرژی را از طریق واکنش شیمیایی آزاد می‌کند.

پاسخ تشریحی

تعریف علمی منبع انرژی این است که ماده‌ای است که انرژی مورد نیاز از طریق واکنش‌های شیمیایی یا فیزیکی در آن آزاد می‌شود. واکنش شیمیایی مثل سوختن باعث آزادسازی این انرژی می‌گردد.

۴. کدام یک از این اشکال انرژی مستقیما با انرژی پتانسیل مرتبط است و دلیل این ارتباط چیست؟

انرژی صوتی به دلیل ارتعاشات در محیط جامد یا مایع ایجاد می‌شود.

انرژی گرانشی زمانی ذخیره می‌شود که جسمی در ارتفاع قرار گیرد.

انرژی الکتریکی به جریان بارهای الکتریکی وابسته است.

انرژی حرارتی حاصل از حرکت تصادفی ذرات است.

پاسخ تشریحی

هنگامی که جسمی در ارتفاع نسبت به سطح زمین قرار گیرد، انرژی گرانشی در آن ذخیره می‌شود که یک نوع انرژی پتانسیل است؛ این انرژی به دلیل موقعیت جسم نسبت به زمین ایجاد می‌شود. انرژی حرارتی به حرکت ذرات وابسته است و به انرژی جنبشی ارتباط دارد. انرژی صوتی نتیجه ارتعاش اجسام و محیط است و ماهیت جنبشی دارد. انرژی الکتریکی نیز به جریان بارهای الکتریکی مربوط است و مستقیما به انرژی پتانسیل وابسته نیست.

۵. منشاء اصلی سوخت‌های فسیلی چیست و دلیل محدود بودن این منابع چیست؟

بقایای گیاهان و جانوران دریایی طی میلیون‌ها سال و تمام شدن ذخایر آن‌ها

تجمع مواد معدنی از اعماق زمین و دشواری استخراج آن‌ها

فرآیندهای آتشفشانی و کاهش فعالیت زمین‌شناسی

تبدیل تابش خورشید به مواد شیمیایی و کمبود تابش در مناطق خاص

پاسخ تشریحی

سوخت‌های فسیلی عمدتا از بقایای گیاهان و جانوران دریایی که طی میلیون‌ها سال در زیر خاک و فشار زیاد زمین قرار گرفته‌اند شکل می‌گیرند. به همین دلیل تشکیل مجدد آن‌ها در بازه زمانی انسانی عملا ممکن نیست و با مصرف کنونی، ذخایر آنان به تدریج رو به پایان است. عبارت «تجمع مواد معدنی از اعماق زمین» اشاره به منشاء سوخت فسیلی ندارد و بیشتر به مواد معدنی مربوط است. «تبدیل تابش خورشید» به سوخت‌های فسیلی روند اصلی تشکیل این منابع نیست و توضیح دقیقی از منبع آن‌ها ارائه نمی‌دهد. همچنین «فرآیندهای آتشفشانی» ارتباط روشنی با پیدایش سوخت‌های فسیلی ندارد و تنها متعلق به برخی رویدادهای زمینی است.

۶. در نمودار سهم منابع انرژی، چرا سوخت‌های فسیلی دارای سهم غالب در مصرف انرژی جهان هستند؟

زیرا فناوری‌های تولید برق با این منابع رایج‌تر هستند..

زیرا حجم ذخایر آن‌ها بسیار بیشتر از سایر منابع است.

زیرا انرژی حاصل از آن‌ها بازده بالاتری نسبت به انرژی‌های تجدیدپذیر دارد.

زیرا استخراج و مصرف آن‌ها به آسانی انجام می‌شود.

پاسخ تشریحی

برتری سوخت‌های فسیلی در مصرف انرژی جهان به دلیل فراگیر بودن فناوری‌های تولید برق مبتنی بر این منابع است.

۷. اگر روند فعلی استفاده از سوخت‌های فسیلی ادامه پیدا کند و منابع انرژی تجدیدپذیر جایگزین نشوند، چه پیامدی برای تامین انرژی آینده قابل پیش‌بینی است؟

ذخایر سوخت‌های فسیلی به سرعت کاهش می‌یابد و چالش دسترسی به انرژی رخ می‌دهد.

تنوع منابع انرژی بیشتر از گذشته می‌شود و نگرانی بابت تمام شدن انرژی کاهش می‌یابد.

امکان افزایش دائمی استخراج سوخت‌های فسیلی فراهم می‌شود.

نیاز به منابع تجدیدپذیر به طور کامل حذف خواهد شد.

پاسخ تشریحی

استفاده مداوم از سوخت‌های فسیلی به دلیل محدود بودن منابع آن‌ها، در بلندمدت به کاهش شدید ذخایر و ایجاد چالش جدی در تامین انرژی منجر می‌شود.

بر اساس رای ۸۵ نفر
آیا این مطلب برای شما مفید بود؟
اگر پرسشی درباره این مطلب دارید، آن را با ما مطرح کنید.
منابع:
SolarSchoolsU.S. Energy Information AdministrationENERGY.GOV
PDF
مطالب مرتبط
نظر شما چیست؟

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *