Fizika energijskih virov

1
Fizika energijskih virov
I Energijski viri
Izkorišcanje virov, nafta in zemeljski plin

• geološke raziskave
• poskusne vrtine
• vrtine za izkorišcanje

satelitski posnetki površja - na podlagi površja
geologi ocenijo primernost terena za
morebitne naftne zaloge merilci gravitacijskega
polja - premikajoca se nafta povzroca
majhne spremembe gravitac. polja magnetometri
- enako, spremembe mag. polja seizmicne
preiskave
izvor valovanja zracne puške (voda)
visoko energ. vibratorji (kopno) detektorji
valovanja hidrofoni (voda)
(obcutljivi mikrofoni)
seizmometri (kopno) masa (nihalo, permanentni
magnet) pritrjena na mehanski ali elektronski
ojacevalec
2
Fizika energijskih virov
I Energijski viri
Izkorišcanje virov, nafta in zemeljski plin

• geološke raziskave
• poskusne vrtine
• vrtine za izkorišcanje

vrtine v vecjih razmikih skupno raziskave in
priprave 2-6 let vrtine v manjših razmikih
(Evropa, Amerika 300-500 m, Bližnji vzhod 1-3
Km)
erupcijska nahajališca p1 gt p0 rgh z
izkorišcanjem tlak pada -gt crpališca crpalke,
dodatek zemeljskega plina v nafto (manjši r)
h
r0.8x103 kg/m3, h1000 m p1 gt 80x105 Pa
p1
3
Fizika energijskih virov
I Energijski viri
Izkorišcanje virov, energija vodotokov
izkorišcanje potencialne energije vode predoceno
z Q-h diagramom Q prostorninski pretok h
nadmorska višina
Qm3/s
Qustje
Qizvir
hm
hizvir
hustje
4
Fizika energijskih virov
I Energijski viri
Izkorišcanje virov, soncno sevanje
na vrhu atmosfere
na zemeljskem površju
spekter crnega telesa T 5800 K
5
Fizika energijskih virov
I Energijski viri
Soncno sevanje
soncni dimnik
princip v dimniku temp. razlika med zrakom v
notranjosti in zunanjosti poganja zrak v tok
zraka namestimo turbine, temp. razliko
vzdržujejo soncni kolektorji Projekt Mildura,
Avstralija 2rkolekt ? 5km, Pel ? 200 MW
trenutno stanje projekta nejasno
Manzanares, Španija, 1982-1989 poskusni obrat,
proizvajal Pel ? 50 kW
6
Fizika energijskih virov
I Energijski viri
Izkorišcanje virov, veter
S
v
vdt
moc kin. energije vetra P ? v3! celotne moci ni
mogoce izrabiti, vec o tem pri energijskih
pretvorbah Pomembno natancno poznavanje
porazdelitve hitrosti vetra.
7
Fizika energijskih virov
I Energijski viri
Izkorišcanje virov, veter
severna Nemcija
Atlantski ocean
model, Weibull-ova porazdelitev
na višini 10 m
vir P. Kiss, I.M. Janosi, Energ. Conv. Manag.
49, 2142 (2008)
Volovja reber na višini 50 m ltvgt?5 m/s
(nepreverjen podatek)
8
Fizika energijskih virov
I Energijski viri
vir Sears Zemanskys University Physics
dnevni termodinamski cikel
popoldansko delo (4 ure)
kosilo
A-4.3x106 J
Q5.0x106 J
A-0.7x106 J
Q6.5x106 J
A-0.7x106 J
dopoldansko delo (4 ure)
vecerja
A-4.3x106 J
zajtrk
telesna aktivnost
Q5.0x106 J
A-0.7x106 J
A-2.1x106 J
A-2.0x106 J
A-1.7x106 J
spanje (8 ur)
študij, TV, ...
Q metabolizem A dihanje, premikanje,...
Q16.5x106 J A-16.5x106 J DWn0
9
Fizika energijskih virov
I Energijski viri
termodinamske spremembe na idealnem plinu
splošno Tkons. Vkons. Pkons. Skons.
en. stanja pV/Tk pVk p/Tk V/Tk pVkk
DWn mcvDT 0 mcvDT mcvDT mcvDT
A -?pdV -p1V1ln(V2/V1) 0 -p(V2-V1) mcvDT
Q DWn?pdV p1V1ln(V2/V1) mcvDT mcpDT 0
10
Fizika energijskih virov
I Energijski viri

• Obrnljive in neobrnljive spremembe
• procesi v naravi so povecini neobrnljivi
  (ireverzibilni)
• - prenos toplote iz toplejšega na hladnejše telo,
  razpenjanje
• - plina, drsanje knjige po hrapavi podlagi...
• lahko si zamislimo idealizirane obrnljive
  procese (reverzibilne)
• - sistem ves šas skoraj v ravnovesju z okolico
  kvazi ravnovesni
• procesi
• - infinitezimalno majhne temp. in tlacne razlike
  vodijo do takih
• procesov
• Carnotov cikel
• - prenos toplote med telesi s koncno DT
  ireverzibilen
• - reverzibilna izmenjava toplote možna pri
  izotermni spremembi
• - obratno pri koncnem DT ne sme biti izmenjave Q
  ce naj bo proces
• reverzibilen

11
Fizika energijskih virov
I Energijski viri

• Obrnljive in neobrnljive spremembe
• sprememba A v Q je ireverzibilen proces
• toplotni stroji
• - obrniti proces s cim vecjim izkoristkom, ogniti
  ze ireverzibilnim
• procesom
• - Carnotov cikel bo imel najvecji možen
  izkoristek, ki je še v
• skladu z 2. zakonom termodinamike

2. zakon termodinamike (ena od oblik) Stroj, ki
bi prejemal toploto od telesa s konst.
temperaturo in jo v celoti spremenil v mehansko
delo, ni mogoc.
12
Fizika energijskih virov
I Energijski viri
Zaprti termodinamski sitemi termod. spremembe
na isti snovi, nic snovi ne dodajamo
ali odvzemamo iz sistema
Atr
-?pdV
delo pri razpenjanju
delo trenja
13
Fizika energijskih virov
I Energijski viri
Odprti termodinamski sitemi zaprti sistemi niso
tehnicno uporabni npr. plin zaprt v cilindru z
batom se razpne, pri tem opravi delo, potem pa ni
vec uporaben odprti sistemi prejemajo snov v
zacetnem stanju p1, V1, T1 in oddajajo snov v
koncnem stanju p2, V2, T2
p1, V1, T1
mehansko delo
p2, V2, T2
14
Fizika energijskih virov
I Energijski viri
Odprti termodinamski sitemi
Dm p1, V1, T1
Ameh
Dm p2, V2, T2
Ameh
t
tDt
1. zakon termodinamike v obliki primerni za
odprte sisteme