Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Как развивалось понятие об энергии? Каково современное понятие об энергии

В историческом плане, примерно начиная с 1807 г., понятие «энергия» стало постепенно выделяться из многозначного понятия «сила». Особенно активно это понятие стало звучать в тот период, когда «движущая сила огня» начала использоваться в паровых машинах, где тепло от сжигаемого угля превращалось в механическую работу поршня, который перемещался под давлением пара. Несколько ранее интенсивность движения тел оценивали «живой силой» - произведением массы тела m на квадрат скорости w его движения mw2. В 1829 г. француз Г. Кориолис уточняет выражение живой силы, поделив его пополам - mw2/2.

Несколько позднее энергию движущей силы стали называть кинетической, а энергию системы, приведенной в «напряженное» состояние - камень поднят над землей и т. п., - потенциальной. К середине ХIХ века получил обоснование закон сохранения количества энергии при взаимопревращении ее видов в изолированных системах - первый закон природы, который точнее можно определить так: нельзя получить что-либо, не оплачивая это. В этот же период в полной мере осознается выдающаяся роль энергии в жизни и развитии человеческого общества, за что присваивают ей романтический титул «царицы мира». Естественно, в этот период появились и научные определения энергии. Приведем здесь только одно из многочисленных определений, которое принадлежит Ф. Энгельсу: «энергия - это общая скалярная (не зависящая от направления, не векторная. - Авторы) мера различных форм движения материи». Заметив, что все виды энергии превращаются в тепло, которое, переходя к более холодным телам, в конечном итоге рассеивается в окружающей среде, излучаясь затем в мировое пространство. Ученые в результате обнаружили «тень» энергии - энтропию - меру рассеяния энергии. По мере изучения этого явления Р. Клаузиусом и другими был сформулирован новый закон - закон снижения качества энергии (возрастания энтропии), ставший позже вторым законом термодинамики: какие бы изменения ни происходили в реальных изолированных системах, они всегда ведут к увеличению энтропии (невозможно помешать выравниванию энергии).

Слово «энергия» в переводе с греческого означает действие, деятельность. Согласно современным представлениям энергия - это общая количественная мера различных форм движения материи. Существуют качественно разные физические формы движения материи, способные взаимно превращаться. В середине XX в. было установлено важное свойство материи: все ее формы движения превращаются друг в друга в строго определенных отношениях. Именно такое свойство и позволило ввести понятие энергии как общей меры движения материи.

Превращение энергии подчиняется фундаментальному закону сохранения, из которого следует невозможность создания вечного двигателя. В большинстве случаев полезная работа совершается только в результате определенных изменений состояния окружающих тел или систем (горения топлива, падения воды и т. п.). Работоспособность тела, т. е. способность его совершать определенную работу при переходе из одного состояния в другое, определяется энергией. Различным формам физического движения соответствуют различные виды энергии: механическая, тепловая, химическая, электромагнитная, гравитационная, ядерная и т. д. Однако способность движения материи к взаимным превращениям придает данным видам энергии условный характер. Движение - неотъемлемое свойство материи, поэтому все виды энергии всегда локализованы в определенных материальных объектах.

Энергия характеризует способность материальных объектов совершать работу, а работа производится при действии на объект физической силы. Значит, работа - это энергия в действии. Движется автомобиль, скользят санки по склону горы, набегающая волна приподнимает плот и т. д. - все это примеры совершаемой работы, энергии в действии.

Уровень развития современного общества во многом определяется производством и потреблением энергии. Благодаря потреблению энергии движется транспорт, улетают в космос ракеты, готовится пища, обогреваются жилища и приводятся в действие кондиционеры, освещаются улицы и т. д. Можно сказать: окружающий нас мир заполнен энергией, которая может быть использована для совершения различных видов работы. Энергией обладают люди и животные, камни и растения, ископаемое топливо и деревья, реки и озера, Мировой океан и т. п.

2. Что означает термин «энергия»

ЭНЕРГИЯ - (от греч. ?нЭсгейб - деятельность) - одно из фундаментальных понятий современной физики, обычно определяемое как способность материальных систем совершать работу при изменении своего состояния и непосредственно связываемое с законом сохранения энергии. Понимание работы как изменения формы движения, рассматриваемого с его количеств. стороны, позволяет трактовать энергию как единую общую меру качественно различных форм движения материи, сохраняющуюся при их взаимопревращениях, т.е. при переходах от одного вида энергии к другому.

3. Какие признаки положены в основу классификации энергии

Основные принципы классификации

Прежде всего, в соответствии с их качествами, энергии можно разделить на механические, или физические, жизненные и космические, или универсальные. В рамках каждого из этих основных классов существует множество разновидностей энергий, но мы дадим практически исчерпывающее описание интересующих нас свойств, если разделим каждый из основных классов на четыре подкласса, или вида, энергий. Основанием для деления на четыре служит следующее обстоятельство: мы можем представить себе определенную шкалу, или последовательность градаций энергий. Есть энергии более низкого и более высокого качества. Под этим я подразумеваю, например, что жизненные энергии относятся к более высокому уровню, чем механические, а космические энергии, в свою очередь, выше по уровню, чем жизненные. Далее, можно заметить, что в каждом из основных классов также существуют различные уровни. При этом, есть определенные характеристики верхней и нижней части класса, которые можно назвать положительной и отрицательной стороной соответствующих энергий. Например, в случае механических энергий, отрицательной стороной является отсутствие формы и организации. Они, как мы говорим, "рассеяны", то есть, неупорядочены и хаотичны. Это отрицательный, или негативный аспект механической энергии. С другой стороны, часть механических энергий может быть организована, формировать некий паттерн, и использоваться особым и вполне определенным образом. В связи с этим, можно в качестве положительной стороны механических энергий выделить "организованность". Таким образом, мы получили простой метод классификации, в соответствии с которым, каждый класс энергий делится на четыре подкласса:

Хотя это и удобный способ классификации, я должен сразу сказать, что он весьма приблизителен. Есть множество промежуточных градаций, и, относя ту или иную энергию к какому-либо подклассу, нельзя быть вполне уверенным в правильности выбора. Кроме того, мы редко встречаем энергии в чистом виде, поскольку, чаще всего, они перемешиваются между собой, и совсем не часто удается определить, с чем мы имеем дело. Вместе с тем, есть и более существенное затруднение, заключающееся в относительности деления на "высшее" и "низшее". Плюс-минус и минус-плюс, во многих случаях, следует относить к одному и тому же уровню. К сожалению, я не имею возможности сейчас подробно рассматривать этот вопрос, и мне придется воспользоваться упрощенной схемой.

Механические энергии - рассеянная энергия.

Мы можем назвать минус-минус энергию рассеянной энергией, поскольку ее основная, и, по сути дела, единственная отличительная черта заключается в рассеянности и неорганизованности. Эта энергия известна нам, как теплота. Теплота относится к самому низкому уровню и является наименее организованной, и наименее чувствительной из всех видов энергий. У нее нет ни собственного места, ни собственной формы, ни собственного паттерна. Теплота есть во всем существующем - в воздухе, в различных телах, планетах и звездах. При этом, теплота просто пассивно перемещается во всем. Интенсивность этой энергии мы называем температурой, и теплота переходит в направлении от большей интенсивности к меньшей. Таким образом, у нее нет ни определенного направления, ни организации. Именно поэтому, я обозначил ее минус-минус. У теплоты отсутствует, как внутренняя, так и внешняя организация. Основа теплоты заключается в следующем: каждая, даже самая мельчайшая частичка материи, находится в движении, то есть, вибрирует, перемещается в пространстве и вращается во всех направлениях, и в каждом из этих движений заложено определенное количество энергии. Тем не менее, эти движения неупорядочены и хаотичны, или, другими словами, это рассеянная энергия. Впрочем, не следует считать, в связи с этим, теплоту бесполезной энергией, поскольку, как мы хорошо знаем, для того чтобы оставаться собой, всему существующему требуется определенное количество теплоты. Например, всем известно, насколько нашему организму нужна постоянная и вполне определенная температура. Это означает, что мы должны потреблять достаточное количество теплоты, чтобы покрывать потерянное тепло. Однако, хотя тепло и необходимо, само по себе, оно не способно что-либо делать. Это первая и наиболее низкая по уровню энергия.

Направленная энергия

Второй уровень энергии связан с направлением. Например, если поезд движется по рельсам, он обладает энергией, происходящей из движения. Эта энергия обладает тем же направлением, что и поезд. Кроме того, все предметы, стоящие на столе - стаканы, графины с водой - обладают определенным количеством энергии, в силу того, что находятся в так называемом "гравитационном поле земли". Это означает, что земля притягивает их к себе, и за счет этого они обретают энергию, обладающую определенным направлением. Таким образом, энергию предметов, стоящих на столе, можно охарактеризовать не только количеством и интенсивностью, но также и направлением. Этот вид энергии иногда называют "динамическим", но мы будем использовать термин "направленная энергия". В данном случае, направление представляет собой то новое качество, которого нет у теплоты, и которое отличает от нее направленную энергию.

Следует в этой связи сказать несколько слов и об электричестве: некоторые предметы, такие, например, как кусок янтаря, можно наэлектризовать, и они начинают притягивать к себе другие легкие предметы. То же самое относится и к магниту, который притягивает кусочки железа. Вокруг таких электризованных или намагниченных предметов концентрируется энергия притяжения. У этой энергии есть определенное направление, и оказавшееся рядом тело всегда будет двигаться в одном определенном направлении. Направление, в свою очередь, возникает из комбинации двух элементов, а именно из комбинации действия и собственно движения. Например, если бы мне пришлось бросить мячик с того места, где я сейчас сижу, он бы полетел в заданном мной направлении, но, постепенно, линии его движения начали бы загибаться, пока, в конце концов, мячик не упал бы на пол. То же самое относится и к движению планет вокруг солнца. Направленная энергия, зависящая от движения, притяжения, или гравитации, электричества и магнетизма, имеет большое значение. Направленным энергиям, в отличие от рассеянной энергии теплоты, присуща определенная организованность. Вместе с тем, у них еще нет внутренней связности, то есть, несмотря на наличие определенного направления, у этого вида энергий все еще нет собственного паттерна.

Связующая (связанная) энергия. Этот третий вид энергии обозначается "плюс-плюс", и энергии, относящиеся к нему, значительно отличаются от энергий первых двух видов. Сюда относятся те энергии, за счет которых все существующее обладает той или иной степенью связности. В частности, к этому виду принадлежат "химические энергии". Все, что окружает нас - твердые тела, земля и все находящееся на ее поверхности; разного рода жидкости, реки и моря - все удерживается в рамках определенного паттерна именно благодаря связующим энергиям. Изучая их, мы обнаруживаем новое свойство, которое заключается в наличии некого общего элемента. Это свойство связности, о котором сейчас идет речь, позволяет энергиям третьего вида выполнять множество разнообразных и необходимых задач. Например, мы не смогли бы сейчас сидеть здесь, если бы наш организм не содержал в себе определенное количество связующей энергии, и мы не могли бы сидеть на этих стульях, если бы они также не обладали некоторой долей этой энергии. Итак, мы назвали эту разновидность энергии связующей, и одной из ее форм является энергия химических связей. Именно связующая энергия обеспечивает сохранность тел всех разновидностей, и уровень ее организованности гораздо выше, чем у направленной энергии.

Пластическая энергия

Четвертый вид энергий, обозначенный в таблице "плюс-плюс", обладает двойной организацией. Это позволяет энергиям данного вида сохранять собственный паттерн и оставаться самой собой. Именно по этой причине, я назвал четвертый подкласс пластической энергией. Под "пластичностью" я в данном случае подразумеваю свойство изменять свою форму, не теряя связности. Эластичное, упругое и жидкое состояния материи могут существовать только благодаря наличию пластической энергии. Например, человеческий организм содержит пластическую энергию, которая всегда подстраивается под паттерн нашего тела и следует за его движениями. Такова четвертая разновидность энергии, причем, она присуща не только нашим организмам, но также и всему остальному. Иногда, эту энергию называют также "свободной", "структурной" или "текучей" энергией, но мы будем называть ее "пластической", чтобы показать ее непривязанность к конкретным формам. Конечно, можно было бы назвать ее и "организованной", но все энергии в той или иной степени организованы, и качественные различия заключаются именно в разновидности этой организованности. Высокоорганизованные энергии следует относить к высокому уровню, а неорганизованные (к низкому. При этом, следует отметить, что пластическая энергия (это высшая энергия, которая может существовать вне жизни.

Четыре вида механических энергий

Эти четыре энергии распространены повсеместно, хотя высшие энергии преимущественно концентрируются в наиболее высокоорганизованных формах существования.

Энергии жизни

Простейшим свойством жизни является организованность. Все существующее в той или иной степени организовано. Следовательно, свойство высшей механической энергии, за пределами этого уровня, превращается в низшее, или отрицательное свойство энергий жизни, тогда как высшим, или "плюс-плюс" свойством, в случае жизни, является сознательность. Таким образом, мы опять встречаемся с характеристиками плюс-плюс, плюс-минус, минус-плюс и минус-минус, то есть, четырьмя уровнями энергий.

Конструктивная энергия. Энергии первого и наиболее простого уровня жизни обладают организующей силой. Жизнь всегда организует материю, которую использует для своих целей, создавая различные субстанции, необходимые для растений, животных и т.д. В то же время, сама эта энергия, безусловно, тоже должна быть организованной. Она не только обладает собственным паттерном, но также и способностью создавать паттерны в других вещах. Иногда это свойство называют "каталитическим", имея в виду, что данная энергия способна производить изменения, не меняясь сама. Все живое зависит от этого организующего влияния, и все, что мы узнаем, изучая жизнь, свидетельствует об огромном значении энергий с организующими возможностями для основ жизни. Принимая во внимание все сказанное, я решил назвать этот подкласс конструктивными энергиями.

До последнего времени, конструктивная энергия была неизвестна науке. Когда я писал Драматическую Вселенную, единственным доказательством, которое я мог привести, была деятельность ферментов и гормонов, регулирующих трансформации в жизненных жидкостях ( крови и растительном соке ( встраивая неживую материю в вещества, необходимые для жизни. Уже после публикации Драматической Вселенной, биология сделала один из величайших шагов на пути к пониманию принципов построения и регуляции функционирования организмов. Это было открытие способности определенных нуклеиновых кислот (ДНК) инициировать и регулировать синтез основного вещества жизни, белка. Сейчас практически ни у кого не вызывает сомнение, что это открытие, в конце концов, станет основой для искусственного создания новых форм жизни, но пока еще нет четких представлений о природе самой этой "организующей силы". Единственное общепринятое мнение заключается в том, что действие этой силы основывается на структуре и причинности. Наверное, я имею право утверждать, что предвосхитил это открытие, написав в свое время: "Мы можем назвать базовую энергию жизни "конструктивной", имея в виду способность перерабатывать вещества окружающей среды, и использовать их для построения собственных тканей". Исследователи, занимающиеся нуклеиновыми кислотами, сходятся во мнении, что в этом процессе задействована "организованная и организующая" энергия. Таким образом, конструктивная энергия стоит на пороге жизни. На самом деле, появление положительных свойств, сопряженных с сознательностью, всегда предшествует зарождению и распространению жизни.

Жизненная энергия

Второй уровень я назвал просто жизненной энергией. Жизненная энергия, по своей природе, коренным образом отличается от конструктивной, которая также может присутствовать и у неживых объектов. Жизненная энергия воспринимается нами как то, что мы называем, жизненной силой, или, иногда, просто "энергией". Она течет по нашим сосудам и нервам. Этот тот жизненный огонь, который позволяет всему живому существовать на более высоком уровне, по отношению к неживой природе. Как только эта энергия теряет свою организованность в каком-либо организме, он погибает, и его жизненная энергия, высвобождаясь, может быть поглощена другими живыми существами. В то же время, я должен сразу сказать о том, что жизненная энергия представляет собой вполне материальную субстанцию, и не является нематериальным началом, наподобие Entelechy Дриеша или Elan Vital Бергсона. В связи с этим, жизненная энергия, как и все другие формы энергии, характеризуется качеством, количеством и интенсивностью, и отличается от низших форм только несравнимо более высокой степенью организованности. Роль этой энергии лучше всего видна в период развития организма после оплодотворения яйцеклетки.

Автоматическая энергия

Третья разновидность энергии в большей степени связана с жизненными функциями, чем с самой жизнью. На самом деле, довольно сложно подобрать для нее подходящее название, но я думаю, что подходящим термином будет автоматическая энергия. Это энергия наших автоматических функций. Нельзя считать механические объекты автоматическими. Слово "автоматический", на самом деле, означает "действующий самостоятельно". В то время, как, так называемые, механические автоматы нужно тем или иным способом заводить, животные являются подлинными автоматами, то есть, работают самостоятельно при наличии энергии определенного вида. Энергия, о которой идет речь, уже является весьма организованной и чувствительной разновидностью энергии. Все наши автоматические ассоциации и вся автоматическая работа наших органов чувств, в том числе, когда мы автоматически смотрим или слушаем, а также та часть наших движений, которая не имеет какой-либо определенной цели, и которую часто называют рефлексами - все это основано на автоматической энергии. Как вы понимаете, мы проводим значительную часть нашей жизни, не используя никакой более высокой энергии, чем автоматическая. Тем не менее, хотя на первом месте у этой энергии стоит плюс, за ним следует минус. Внешне, она позволяет нам вести себя так, как если бы мы были свободными и независимыми существами. Однако внутри все обстоит совсем иначе; внутри мы все еще машины. Именно поэтому, мы будем обозначать ее "плюс-минус" и называть "автоматической" энергией.

Чувствительная энергия

В отличие от всех предыдущих энергий, плюс-плюс энергия жизни становится чем-то глубоко нашим, причем, как внешне, так и внутренне. Я назвал ее чувствительной энергией. Она действует во мне, когда я чувствую происходящее со мной, то есть, когда я осознаю свои мысли, чувства, тело и ощущения. Без этой четвертой, чувствительной энергии, мы были бы не более чем машинами. До этого момента, высшей планкой была механичность, но чувствительная энергия приносит с собой возможность освободиться от собственного автоматизма. Именно наличие этой возможности делает нас живыми. Причем, живыми не просто как кусок плоти, для которого хватило бы второй, или жизненной энергии, и не как животные, для которых вполне достаточно третьей энергии; четвертая энергия позволяет нам быть существами, осознающими1 свое существование. Мы не просто ощущаем себя живыми, но знаем, что это означает; мы помним прошлое и смотрим в будущее. Все это возможно, исключительно благодаря четвертой, или чувствительной разновидности энергии, плюс-плюс энергии жизни.

Вместе с тем, я должен обратить ваше внимание на довольно опасную западню на пути понимания себя. Это тенденция путать чувствительность и сознательность. Мы привыкли считать сознательным то состояние, когда мы осведомлены о собственной функциональной активности, в том числе, ощущениях, чувствах и мыслях. Психологи, в этой связи, говорят о "потоке сознательности", хотя все ограничивается потоком чувствительной энергии. Гурджиев постоянно указывал на часто возникающую ошибку, когда это принимается за подлинную сознательность, которую, в свою очередь, человек практически никогда не отслеживает. В то время, как чувствительность олицетворяет собой не более чем "полноту жизни", сознательность связана с важнейшим аспектом нашей природы - нашей индивидуальностью.

Четыре разновидности жизненных энергий

Универсальные энергии

Итак, мы подошли к космическим, или универсальным энергиям. Низшей, то есть, минус-минус характеристикой универсальных энергий является сознательность, высшая точка энергий жизни. Вышей энергией, в данном случае, будет энергия, зародившаяся и теперь обеспечивающая все существование, как самодостаточная тотальность. В связи с этим, мы будем называть ее Трансцендентной. Дело в том, что, по самой своей природе, универсальные энергии, в определенном смысле, выходят за рамки существования, и можно сказать, что для космических энергий характерны различные степени трансцендентности. Тем не менее, существование заканчивается только за пределами плюс-плюс космической энергии. По-другому, трансцендентную энергию можно назвать "Божественной Творческой Силой", но такое название предусматривает определенный теистический подход, который не относится к обсуждению энергий, как таковых. Для наших теперешних целей достаточно связать динамизм "Всего Существования" с высшим видом энергии.

Сознательная энергия

Возможно, вам покажется странным, что сознательность следует относить к космическим, а не к жизненным энергиям, и вы спросите: "Как же тогда люди могут обладать сознательностью? Каким образом эта космическая энергия может принадлежать нам?" На самом деле, мы и не обладаем сознательностью - мы можем лишь участвовать в сознательности, но сознательность не может быть нашей сознательностью, и те, кому доводилось почувствовать, у кого был настоящий опыт сознательности, поймут, о чем я говорю. В то время как наша чувствительность, то есть, сила, позволяющая нам наблюдать и абстрагироваться от окружающего, является нашей собственной энергией, сознательность нам не принадлежит. Уровень сознательности гораздо выше нашего собственного, и мы даже не можем представить себе, насколько выше, поскольку, как правило, не понимаем, что сознательность вездесуща, и мы можем лишь участвовать в ней. В то же самое время, поскольку это минус-минус энергия, среди четырех космических, она доступна для нас и может входить в опыт человека, хотя ощущение превосходства этой энергии всегда появляется при взаимодействии с ней.

Вторая космическая энергия выходит за рамки сознательности и обладает скрытым качеством, связывающим ее с творческой деятельностью, посредством которой наша Вселенная постоянно обновляется. Именно по этой причине я назвал ее творческой энергией. Несмотря на свой трансцендентный характер, она играет чрезвычайно важную роль в нашей жизни, и служит источником животворящей силы. Она действует через сексуальную функцию человека, хотя лишь очень немногие понимают, что сила секса выходит за границы чувствительности и даже сознательности. Может сложиться впечатление, мы не только знаем о существовании этой энергии, но и хорошо знакомы с ней, но мы часто путаем чувствительную энергию, сопряженную с опытом секса, с творческой энергией, в которой заложена сила секса.

Важнейшая творческая энергия является источником человеческого творчества, и рождение потомства представляет собой всего лишь одно из его жизненных проявлений. Все, что человек создает в своей повседневной жизни, в науке и искусстве, основано именно на действии творческой энергии. Вообще же, творческая энергия - это Великая Сила Жизни, которой наполнено все существование. Именно эта энергия принимает участие в очищении нашей природы в результате того, что Гурджиев называет вторым сознательным потрясением, и это высшая энергия из тех, которые могут играть непосредственную роль в человеческом опыте.

О двух высших разновидностях космических энергий мы не знаем практически ничего, несмотря на то, что они вездесущи. Тем не менее, мы должны отдавать себе отчет в том, что можем лишь косвенно судить об их существовании. В человеке нет ничего, что могло бы непосредственно воспринимать эти энергии, за исключением, быть может, только редких моментов, воспринимаемых нами, как вспышки молнии.

Третью энергию я назвал объединяющей энергией, так как именно она интегрирует и объединяет все существующее во всей Вселенной. Она обозначается плюс-минус, поскольку это внутренняя энергия, воздействующая на каждое сознание. Это означает, что в глубине каждого живого существа заложено понимание того, что существует сила, действующая ради нашего истинного благополучия. Вместе с тем, мы не должны забывать, что эта энергия весьма высокого уровня выходит за рамки доступного человеку. Энергия Объединяющей Силы может влиять на нас только опосредовано. Она должна через что-то передаваться, но об этом речь пойдет несколько позже.

Четвертая, то есть, высшая энергия еще более непостижима для нас, поскольку мы не способны узнавать ее действие и не знаем принципов ее организации во вселенной. В связи с этим, мы сейчас говорим о ней исключительно потому, что значение целого должно включать в себя, по меньшей мере, значения каждой его части. При этом, если динамизм важен для каждого уровня, то важнее всего он должен быть на высшем уровне. В данном случае, термин "трансцендентная энергия" отражает нашу веру в то, что наличие движения подразумевает также и наличие Перводвигателя, а Творение - наличие Творческого Источника. Давайте теперь представим четыре космические энергии в виде таблицы:

Четыре космические энергии

Таблица двенадцати энергий

Наконец, мы можем составить сводную таблицу всех видов энергий во вселенной:

Двенадцать энергий. Космические энергии

Энергии Жизни

Механические Энергии

Эти двенадцать энергий и свойственные им качества лежат в основе бесконечно сложной активности всего существующего. Это, безусловно, относится и к нам, людям, и к тем энергиям, которые могут входить в человеческий опыт. При этом, каждая из двенадцати энергий важна для нас, включая те энергии, которые выходят за рамки нашего восприятия, то есть высшие энергии, и те механические энергии, от которых зависит работа нашего организма.

Позже мы обсудим с вами трансформацию этих энергий, и что подразумевается под трансформацией энергии из одного качества в другое. На самом деле, весь секрет существования заключается в том, что энергия одного качества может быть трансформирована в энергию другого качества.

4. Перечислите виды энергии, известные в настоящие время

Магнитная энергия - энергия магнитного поля тока, магнитная энергия тока, генератор магнитной энергии

Постоянные магниты, хотя и обладают запасом энергии, отдают ее весьма неохотно, так что нет нужды как-то специально называть эту энергию. Однако электрический ток создает вокруг себя протяженные, сильные магнитные поля.

Как только ток выключается, магнитное поле исчезает, «сжимается», и в цепь выделяется значительное количество энергии не из батареи, а из магнитного поля. Это и есть магнитная энергия. Происходит это в течение короткого периода времени «замирания» тока.

Магнитную энергию, полученную из химической, вы почувствуете лучше, если во время демонстрации вас немного ударит током. Суть эксперимента с «генератором магнитной энергии» такова.

Экспериментатор замыкает цепь, соединяя два стержня, которые он держит в руках. Разводя стержни, он пытается разорвать Цепь, но, поскольку при этом продолжает держать их в руках, цепь остается замкнутой через большое сопротивление тела.

Когда стержни разведены, ток падает почти до нуля и магнитное поле электромагнита «сжимается», создавая при этом очень высокое напряжение, которое стремится поддерживать ток в цепи. В результате экспериментатор получает удар током.

Механическая энергия - определение и примеры механической энергии, закон сохранения и полная механическая энергия системы тел, преобразование механической энергии в электрическую.

Световая энергия - лучистая энергия солнца, действие энергии световых волн, измерение потока световой энергии, энергия светового кванта, количество световой энергии.

Световая энергия знакома всем людям всех времен с самого рождения. С древности известны такие источники световой энергии, как Солнце, Луна и Звезды, костер, факел, хемилюминесцентные животные и растения. В настоящее время Солнце продолжает оставаться основным и главнейшим источником энергии на Земле вообще и световой энергии в частности.

Все живое на Земле существует только благодаря лучистой энергии солнечного света. Если бы на нашей планете не было атмосферы, которая отражает и лишь частично поглощает световую энергию Солнца, поверхность земного шара там, где солнечные лучи падают на нее отвесно, получала бы за минуту 8,37 дж (2 калории) на 1 см2. Эта величина называется солнечной постоянной и измерена с большой точностью вне атмосферы Земли с помощью ракет.

Если учесть, что Солнце освещает только половину поверхности земного шара, можно подсчитать, что за секунду оно посылает на нашу планету энергию, которая выделилась бы при сгорании 40 млн. т каменного угля! Крупнейшая в мире электростанция могла бы выработать такое количество энергии лишь за 30 лет. Без солнечного света Земля стала бы обледенелым, безжизненным космическим телом. На Земле нет других в какой-то мере сравнимых с солнечным светом источников энергии.

Растения, а значит, и все живое существуют за счет энергии Солнца. Сжигая в печах каменный уголь и нефть, мы расходуем световую энергию, когда-то запасенную растениями. Включая электрическую лампочку, электромотор, мы потребляем солнечную энергию: в свое время вода, вращающая турбины гидроэлектростанции, была превращена лучистой солнечной энергией в пар и перенесена в тучах на возвышенности.

На Землю падает лишь около четырех десятимиллиардных долей энергии, излучаемой Солнцем. А вся его энергия образуется в результате термоядерных процессов. Масса солнечного вещества непрерывно превращается в энергию. При этом 1 г массы равнозначен энергии, выделяющейся при сгорании 20 000 т угля.

Масса Солнца превращается в энергию в термоядерном процессе. Энергию этого гигантского «термоядерного реактора» доставляет на Землю свет.

Свет -- это поток энергии. Световая энергия может передаваться по-разному, в частности колебательными процессами. Можно рассматривать свет как электромагнитное излучение, такое же, как радиоволны, но волны его гораздо короче. В фотометрии -- науке, изучающей световые лучи,-- светом называется электромагнитное излучение, ощущаемое глазом человека. Такое излучение дают волны, длина которых лежит в диапазоне между 0,39 и 0,75 мк. Однако к понятию «свет» можно отнести и не видимые глазом лучи, т. е. электромагнитные излучения с длинами волн, выходящими за эти пределы. Ведь писал же академик С. И. Вавилов в книге «Глаз и Солнце»: «Существует бесконечное разнообразие явлений, которые нам придется назвать световыми, и которые невидимы».

Таким образом, из всех доступных в настоящее время человечеству видов энергии, энергия световых волн, и ее основной источник - Солнце - являются безусловными лидерами по доступному объему и запасам.

Помимо непосредственного действия лучистой энергии, Солнце приносит и тепловую энергию, разогревая поверхность Земли и атмосферу. Таким образом, световая энергия Солнца является первопричиной появления таких источников механической энергии, как ветер и течение рек, таких источников химической энергии, как нефтяные, газовые, угольные, торфяные месторождения, леса, луга и поля, морская растительность и т.п.

Не относящимися напрямую к Солнцу, можно назвать такие источники энергии, как приливы-отливы морей и океанов, вызываемых движением Луны, урановые месторождения (ядерная энергия), и пока не применяемый в промышленности термоядерный синтез. Однако световая энергия не является первичной энергией. В первооснове энергетических преобразований всегда оказывается реакция ядерного синтеза, происходящая на Солнце и звездах. Все остальные виды и источники энергии представляют собой лишь дальнейшее преобразование этой первичной реакции.

На сегодняшний день человек широко использует не только естественную солнечную световую энергию, но и искусственно получает ее из других видов энергии: электромагнитной, механической, химической. Однако использование солнечных батарей (преобразователей электромагнитных волн) до сих пор ограничено экваториальными районами Земли. Естественную световую энергию Солнца успешно используют для нагрева воды (тепловая энергия), преобразования в электрическую энергию, выращивания сельскохозяйственных культур (химическая энергия

Тепловая энергия - определение количества тепловой энергии, потери энергии на хаотическое тепловое движение. Выработка тепловой энергии, расход тепловой энергии.

Понятия «свободная энергия» и «теплота».

При передаче тепловой энергии какому-то другому веществу, то сначала массу нужно помножить на повышение температуры, как и для воды, а результат затем помножить на «удельную теплоемкость» вещества.

Чтобы измерить тепловую энергию, выделяемую определенным количеством топлива, необходим специальный прибор для сжигания образца и передачи образовавшегося тепла без заметных потерь воде. Подобным испытаниям были подвергнуты почти все виды топлива. Взвешенный образец, как правило, вместе со сжатым кислородом помещался в толстую металлическую бомбу, которая погружалась в сосуд с водой. Затем с помощью электричества образец сжигали и измеряли возрастание температуры воды. Вместе с водой нагревалась и бомба со всем ее содержимым; это необходимо было учитывать.

Тепловая энергия и молекулы.

Любая удачная попытка передать энергию газу нагревает его, увеличивая давление (объем). В кинетической теории мы связывали это с увеличением кинетическая энергия хаотически движущихся молекул. Тепловая энергия газа - это просто кинетическая энергия в молекулярном масштабе. То же самое можно сказать как о жидких, так и о твердых телах с той лишь оговоркой, что необходимо учитывать кинетическую энергию вращения молекул и энергию их колебаний.

Представьте себе пулю, которая с огромной скоростью ударяется о препятствие и вследствие трения застревает в нем. В этом случае кинетическая энергия пули передается молекулам окружающего воздуха и дерева, сообщая им дополнительное движение. Огромная кинетическая энергия исчезает, а вместо нее появляется тепловая энергия. Если считать, что теплота -- это «обобществленная» кинетическая энергия, то богатство, состоящее в огромном количестве упорядоченной кинетической энергии, распределяется среди всех хаотически движущихся молекул -- «достойных» и «недостойных». Когда свинцовая пуля попадает в стенку, большая часть ее богатого запаса кинетической энергии превращается в энергию колебаний отдельных атомов свинца и стенки; энергия обученной армии вырождается в беспорядочную толчею толпы.

При любых обсуждениях вопросов, связанных с использованием энергии, необходимо отличать тепловую энергию (энергию хаотического движения) от энергии упорядоченного движения, известной в технике как свободная энергия. Так, кинетическая энергия летящей пули представляет собой энергию упорядоченного движения -- она вся заключена в пуле. Мы называем ее свободной энергией, поскольку ее целиком можно превратить в потенциальную энергию; для этого надо просто выстрелить вертикально вверх! Энергия деформации также упорядочена, и мы называем ее тоже свободной энергией, ведь пружина может затратить ее на поднятие груза. Химическая энергия практически вся свободна, как и электрическая энергия и энергия высокотемпературного излучения. Любая из этих форм энергии позволяет использовать всю энергию. Хаотическая тепловая энергия имеет один существенный недостаток. На какие бы хитрости мы ни шли, в механическую энергию способна превратиться лишь часть тепловой.

Это происходит из-за того, что даже в лучшей из мыслимых машин для превращения теплоты в механическую энергию некоторая доля теплоты передается холодильнику. Иначе машина но сможет повторить рабочий цикл. Мы не в силах полностью упорядочить случайное движение молекул, превратив его энергию в свободную. Некий хаос всегда останется. Мысленный эксперимент с идеальной тепловой машиной говорит, что максимальная доля тепла, которую можно использовать, составляет (Т1--Т2)/Т1, где Т1 -- абсолютная температура «нагревателя», или котла, а T2 -- абсолютная температура холодильника машины (о смысле абсолютной температуры см. гл. 27). Так, пар под высоким давлением с температурой 500° К (227° С), превращающийся в воду с температурой 300° К (27° С), может дать к. п. д. не больше (500--300)/500, или 40% * Такая паровая машина должна выбрасывать, помимо реальных потерь, 60% своего тепла.

Отсюда вполне очевидным становится вывод, что тепловая энергия и тепловые машины являются наиболее узким местом в современной энергетике. Все машины занимаются непрерывным производством тепловой энергии, и ее выбросом в окружающую среду. Причем, если проблемы эффективного преобразования световой солнечной энергии в электрическую энергию вполне возможно решить, усовершенствуя полупроводниковые и нано технологии, то проблему малого кпд тепловой машины решить нельзя.

Максимальный к. п. д. равен (Т1--Т2)/Т1, или 1-(Т2/Т1). Так что чем выше Т1 (или чем меньше Т2), тем ближе к. п. д. к единице. Чтобы уменьшить затраты, силовые установки стараются делать с возможно большей температурой Т1 нагревателя, или котла. Серьезные ограничения возникают из-за масла, которое начинает гореть, и металла, который начинает плавиться. Температуру же Т2, при постоянном подводе тепла нельзя надолго сделать ниже температуры окружающей среды. Практически у нас нет способа непосредственно использовать химическую или атомную энергию. Мы должны сначала превращать ее в тепловую энергию, а уж после этого нам не избежать больших тепловых потерь.

Как это ни парадоксально, но такие же рассуждения, основанные на мысленных экспериментах, говорят, что когда возникает другая потребность -- получить теплоту из свободной энергии, т. е. когда мы хотим обогревать квартиру электричеством, мы можем достичь высокой эффективности (к. п. д.).

Используя свободную энергию, мы с помощью небольшой машины можем «перекачивать» тепловую энергию с холодной улицы в теплую комнату. В сущности, такой тепловой помпой для потребления тепловой энергии может служить вывернутый наизнанку холодильник, морозильное отделение которого помещено вне комнаты.

Используя солнечный свет, уголь или гидроресурсы для получения полезной работы вроде питания электроламп, привода токарного станка или перекачивания воды на вершину холма и т. д., мы вновь и вновь приходим к тепловой энергии как к почти неизбежному побочному (вследствие трения) и наиболее вероятному конечному продукту. Когда свет лампы поглощается стенами, станок режет металл или вода стекает назад в океан, полученная первоначально из топлива энергия, в конце концов, целиком превращается в теплоту. А если мы и вначале имели дело с теплотой, то на конечном этапе будет более низкая температура. Она практически не пригодна для дальнейшего использования. Можно, конечно, придумать и другой конец -- позволить свету излучаться в межзвездное пространство, станку закручивать пружину, а воду оставить па вершине холма, но, как правило, конечный продукт все-таки тепловая энергия. (Вся энергия от сгорания бензина во всех автомобилях мира за прошлый год, перешла, в конечном счете, в нагревание воздуха и земли - такой вот получается источник тепловой энергии).

Термоядерная энергия - энергия термоядерной реакции синтеза.

Холодно или жарко в нашем мире? На первый взгляд, материя Вселенной не так уж горяча. Дышим мы прохладным воздухом, пьем холодную воду, катаемся по льду, лепим снежки. Нас не греет черное ночное небо. Чтобы согреться, приходится зажигать костры и топить печи. Между тем, подавляющая масса вещества в мире испепеляюще горяча.

Те десятки градусов в ту или другую сторону от точки таяния льда (0 град Ц), в которых мы живем и к которым привыкли, -- редкое исключение, крошечный уголок природы. Типичная же, наиболее распространенная температура вещества -- это, как ни странно, миллионы, десятки миллионов, даже сотни миллионов градусов. До таких грандиозных температур нагреты звезды. Астрономы доказали, что именно в них сосредоточена львиная доля вещества нашего мира. Вот красноречивый пример. Солнце -- ближайшая к нам звезда -- раскалено в недрах до 10--13 млн. градусов. А вещества в Солнце в тысячи раз больше, чем во всех планетах солнечной системы.

Что же происходит в жарких глубинах звезд? Какие процессы поддерживают там огромную температуру? Современная наука доказала: там, под ослепительным наружным покровом, непрерывно идут превращения атомных ядер, и это сопровождается колоссальным выделением энергии. Это и есть термоядерная энергия - энергия, выделяющаяся благодаря реакции термоядерного синтеза.

В раскаленном веществе Солнца очень много водорода. Но не обычного газа, а водородной плазмы: она состоит не из целых атомов, а из атомных осколков--ядер и электронов. При колоссальной температуре солнечных глубин частицы водородной плазмы испытывают весьма быстрое и энергичное беспорядочное движение. Ядра при этом с разгона налетают друг на друга. Иногда столкновение бывает таким сильным, что ядра преодолевают взаимное электрическое отталкивание (они ведь все заряжены положительно), тесно сближаются и сливаются воедино. Тогда из двух ядер обычного («легкого») водорода, т. е. из двух протонов, получается ядро тяжелого водорода -- дейтрон. Вместе с тем вылетают прочь отходы реакции -- электрон и нейтрино. Так в результате реакции синтеза освобождается термоядерная энергия.

Слияние двух протонов -- маленький взрыв. Но он сопровождается не разрушением, а созиданием - созданием нового ядра, которое более сложное и тяжелое, чем исходные ядра. Этот взрыв - одна из самых сокровенных тайн природы.

Вот что удивительно. Если бы мы попробовали истолковать синтез дейтрона из протонов, руководствуясь только классической физикой, то пришли бы к выводу, что такой синтез невозможен: слишком сильно протоны отталкиваются друг от друга. Тем не менее, на Солнце эти протоны сливаются, а значит, пробивают-таки «непробиваемую» стену электрического отталкивания.

Лишь квантовая механика -- наука о микрочастицах и микропроцессах -- объяснила, почему это происходит. Квантовая механика выяснила очень характерную для микромира закономерность: многое из того, что в классической физике строго-настрого запрещено, в квантовой механике лишь почти запрещено, т. е. не невозможно, а только очень маловероятно.

Сколько бы ни билась муха об оконное стекло, она никогда не проникнет сквозь него -- так утверждает классическая физика, и утверждает совершенно верно, ибо речь идет о событии в мире больших тел, в макромире.

Иначе будет в микромире. Допустим, что муха -- это протон, а стекло -- непробиваемый барьер электрического поля. В редчайших случаях, с какой-нибудь стомиллиардной «попытки», эта муха -- протон -- очутится вдруг по ту сторону стекла. И, что примечательно, стекло при этом не будет разбито, в нем не будет проткнуто никакой дырочки. Просто с ничтожной вероятностью происходит почти невероятное событие.

Сущность этого явления -- глубочайшая физико-философская проблема, поныне еще не решенная до конца. Ученые сходятся на том, что секрет парадокса скрыт в специфике микрочастиц: это вовсе не предметы, подобные, скажем, бильярдным шарикам, это скорее волновые вероятностные процессы, некий вид взаимодействия на самых нижних этажах всеобъемлющего здания материи.

Выделение термоядерной энергии - невероятно удивительно, поскольку очень маловероятной является сама реакция синтеза. Где-то в недрах Солнца соединяются протоны. О редчайшей случайности такого синтеза можно судить по тому, что даже при температуре и плотности глубин Солнца протон должен проблуждать в среднем 14 млрд. лет, непрерывно сближаясь с другими протонами, пока не произойдет это долгожданное событие -- образование дейтрона. Но протонов в глубинах Солнца бесчисленно много, и поэтому все время то тут, то там происходят «чудеса»: в крошечных микровзрывах рождается тяжелый водород. И все новые порции термоядерной энергии освобождаются, вливаясь в звездный жар светила.

Но почему же при синтезе дейтронов выделяется термоядерная энергия? Казалось бы, наоборот, энергия должна поглощаться: из простого строится сложное, на сближение двух упрямо отталкивающихся протонов затрачивается работа.

Да, работа затрачивается, и немалая. Пока протоны сблизятся друг с другом, они полностью затормозятся. Но если к этому моменту они окажутся друг от друга на расстоянии около 10-13 см, вступят в действие могучие силы ядерного притяжения. Протоны как бы «падают» друг на друга, захватывая друг друга в мощные «объятия». В этом «падении» и выделяется термоядерная энергия, так же как, скажем, выделяется энергия при падении метеорита на Землю. Разница в том, что, хотя ядерные силы действуют на очень малом расстоянии, они в миллиарды миллиардов раз больше сил тяготения, поэтому и энергия термоядерного синтеза колоссальна. Она с лихвой окупает работу, затраченную протонами на преодоление электрического отталкивания, и, вырываясь наружу, вливается в величайшее тепловое богатство Солнца.