משתמש:Avneref/פיסיקה/אנרגיה

אנרגיה

יששכר אונא, "הפיסיקה של האנרגיה", אוניברסיטה משודרת

אלקטרומגנטיות

• שריפה היא "נפילה" של חמצן לתוך חומר-הדלק, במשיכת הכוח החשמלי בחומר. ע' 21
• בכל אינטראקציה חשמלית, למשל בין אלקטרון לבין פרוטון, מעורב הבוזון המקיים את האינטראקציה: הפוטון. כל אחד פולט פוטון לזמן קצרצר, שנבלע בשני. שימור האנרגיה לא מתקיים, למשך הזמן הקצרצר, בהתאם לעקרון האי-ודאות: מכפלת האי-ודאות בזמן, באי-ודאות בתוספת האנרגיה, קטנה מקבוע פלאנק: $\Delta E~{\frac {\Delta A}{\left|{\frac {\mathrm {d} \langle {\hat {A}}\rangle }{\mathrm {d} t}}\right|}}\geq {\frac {\hbar }{2}}$
  • הפוטון הנפלט אינו נבלע (ואז רואים קרינה), למשל כאשר האלקטרון מאבד אנרגיה (למשל: מואט).
• האנרגיה לכל פוטון תלויה בתדירות, לפי האפקט הפוטואלקטרי#ההסבר של איינשטיין: $E_{ph}=hf$. לכן אור בתדירות גבוהה מאד (למשל: קרני רנטגן) חודר דרך חומר צפוף-יחסית (מרחק ממוצע קטן בין מולקולות) כמו רקמות רכות, אבל לא דרך חומר צפוף מאד, כמו עצם. לכן גם קרינה כזאת הורסת רקמות.
• עוצמת האור תלויה בכמות הפוטונים.

אנרגיה גרעינית

• בפצצת ביקוע גרעיני: אנרגית ההצתה (בפצצת ביקוע גרעיני#פצצת אורניום - TNT) מפרידה את חלקי גרעין האטום, שקשורים בכוח החזק (זהו ה"הדק" ש"קל" ללחוץ עליו - רק צריך להחדיר לגרעין נייטרון איטי - כדי לגרום לביקוע); וכשהם מתרחקים מטווח השפעתו - משתחררת אנרגיה פוטנציאלית חשמלית רבה, כתוצאה מהדחיה החשמלית החזקה (?) בין הפרוטוןים, שבמרחק גדול רק היא משפיעה.
• בפצצת מימן - הפוך: אנרגית ההצתה (פצצת אורניום) מתגברת על אנרגיה פוטנציאלית חשמלית (חלשה?), וכך החלקיקים מתקרבים עד שמגיעים לטווח הכוח החזק, משם "נופלים" זה אל זה, והאנרגיה הגרעינית משתחררת. ע' 46-47
  • היתוך גרעיני, בספר: 4 גרעיני מימן (4 פרוטונים, לא 2) מתמזגים לגרעין הליום; זה נכון, כי 2 פרוטונים הופכים לנייטרונים עם פליטת 2 פוזיטרוןים;
    בפועל, בסה"כ: 6 פרוטונים + 2 אלקטרונים ← אחד הליום + 2 פרוטונים + קרינת גמא

היתוך גרעיני של מימן להליום

• הבערה הגרעינית בכוכבים איטית (כמו בכור, מבוקרת; בניגוד לפצצת מימן), בגלל הכוח החלש: גורם לפרוטון להפוך לנייטרון, ואז הכוח החזק מלכד אותם וגורם לתגובה גרעינית; אבל הכוח - חלש, ולכן התהליך איטי.
  • יש איזון עדין בין: לחץ הכובד פנימה, לבין לחץ החום משחרור האנרגיה הגרעינית; האיזון גורם ליציבות של כוכבים לאורך מיליוני שנים.
• במפץ הגדול נוצרה אנרגית כובד, שגדולה פי 100~ מסך האנרגיה גרעינית בכל היקום! - ?

מאזן אנרגיה

• אנרגיה שנקלטת בצומח - רק כאלפית % (5-^10) מסך כל האנרגיה מהשמש (שהיא כ-1.4 קילוואט למ"ר, מחוץ לאטמוספירה; על הקרקע: כחצי קילוואט, כי השאר מוחזר ע"י או נבלע באטמוספירה ומחמם אותה); עדיין, כמעט כל מה שמגיע לקרקע - מוחזר גם הוא, בתחום התת-אדום.
  • פוטוסינתזה: קולטים CO2 ומים מהאויר, עם אנרגית השמש מייצרים פחמן, ופחמימהות.
• האדם הקדמון צרך כ-4 קילוואט-שעה ביום; אחרי המהפכה הנאוליתית: כ-10; בהמאה ה-19: כ-100. כיום, במערב: 250; ממוצע עולמי: 60 - הרבה יותר משיש בכל הצמחיה בעולם.
• מאזן האנרגיה מהשמש: הבליעה מסודרת (יחסית מעט פוטונים אנרגטיים, בתחום נראה ועל-סגול); הפליטה "לא מסודרת" (= הרבה יותר פוטונים, פי 20) - "פסולת אנרגיה" שלא ניתנת לניצול: בתחום תת-אדום (כאשר היא פחות מסודרת מהאנרגיה בסביבתה).
  • "סדר" = מספר דרגות החופש: מספר האפשרויות לסדר מערכת, מבלי שהשינוי יהיה נוכר
  • כך נוצר אפקט החממה: הקרינה הנפלטת בתדירות נמוכה (IR), ונלכדת בתוך גז חממה.
  • חום: הכי לא-מסודרת. טמפרטורה של מערכת = אנרגיה ממוצעת לחלקיק יחיד.

אחרים

• מאיץ חלקיקים: גדול, כי צריך להאיץ לאורך מרחק; בתאוצה נתונה, המהירות הסופית - לפי אורך המאיץ. ככל שחוקרים חלקיקים קטנים יותר (ובמרחקים קטנים) - צריך מאיצים גדולים יותר: אנרגיות גבוהות יותר (בגלל הכוח החזק?)
• אנטי-חומר: מקור בדיוני לאנרגיה עצומה, בפגישת חומר ואנטי.
• בזבוז באחסון אנרגיה: ייצור חשמל - 70%; סוללות: יותר (?)
• בתהליך קירור: האנטרופיה תמיד עולה.
• הצפיפות הממוצעת בתווך בין-כוכבי: