La energía no puede ser creada ni destruida. Entonces, ¿de dónde viene la crisis energética?

Answer 1

La energía química (gasolina, petróleo crudo, carbón) y la energía nuclear pueden aprovecharse para liberar grados de calor muy altos (1000+ grados centígrados) que pueden (de alguna manera) convertirse en trabajo (empujando los pistones hacia abajo, haciendo girar las turbinas de vapor). Una vez que se rechaza el calor del tubo de escape de un automóvil o de la torre de enfriamiento de una planta de energía, ahora es de bajo grado (<300 ° C). Todavía hay la misma cantidad de energía (si incluye el trabajo útil producido), simplemente existe en muchas más moléculas calientes en lugar de muy pocas moléculas calientes. Es más difícil extraer el trabajo útil del calor de baja calidad, ya que la eficiencia aumenta en proporción a la diferencia entre el lado caliente y el frío de un motor térmico. Una vez que la temperatura se acerca a algunos grados del entorno, es prácticamente imposible hacer algo útil en términos de extracción de trabajo.

La raza humana no está gastando energía, sino que está convirtiendo las fuentes de calor de alta calidad en cantidades mucho más grandes de calor de baja calidad que no son útiles para iluminar edificios o mover automóviles. La energía total se conserva, pero la energía útil total sigue disminuyendo.

Answer 2

Hay un par de problemas:

1) La segunda ley de la termodinámica. Esta ley dice que la entropía nunca disminuye. La entropía es la cantidad de energía que tiene un sistema que no está disponible para usar el trabajo. Si la entropía nunca disminuye, entonces a medida que usamos la energía para hacer el trabajo, en el futuro habrá menos de esa energía disponible para hacerlo. Aunque tenemos mucha energía, tenemos menos energía utilizable a medida que pasa el tiempo. Esto significa que debemos buscar constantemente más energía utilizable para satisfacer la demanda.

2) No toda la energía es accesible en una forma que podamos utilizar. Si tuviéramos acceso a toda la energía del universo en un estado fácilmente utilizable, no tendríamos una crisis energética. El problema es que mucha energía es inherentemente inutilizable. Las células solares no son tan eficientes como podrían ser, por ejemplo. Tenemos que poder acceder a esta energía y también convertirla en una forma utilizable.

Answer 3

El problema no es la energía, per se. El problema es que estamos convirtiendo fuentes de energía química densas y compactas: energía, en última instancia, de la luz solar que absorbieron las plantas y las algas, se convirtió en energía química a través de la fotosíntesis y se almacenó durante millones de años en forma de carbón y petróleo, en calor residual. y el gas CO2. Esa es la “crisis” energética y esta última contribuye enormemente al calentamiento global, a pesar de las ilusiones de nuestros líderes republicanos.

La energía verde busca eludir los millones de años de tiempo de espera al convertir la energía solar directamente en energía eléctrica, como en el caso de la energía fotovoltaica, en biocombustible mediante el crecimiento de algas o maíz, o dividiendo el agua en hidrógeno y oxígeno.

Answer 4

La crisis energética no se debe al hecho de que no estamos rodeados de suficiente energía. Viene del hecho de que solo tenemos formas muy primitivas de extraer esa energía.

Actualmente, la forma predominante en la que obtenemos energía utilizable es rompiendo las cadenas de hidrocarburos y extrayendo la energía de enlace de los enlaces químicos. Por casi cualquier estándar este es anticuado. La quema de combustibles fósiles está sucia en el sentido de que libera productos no deseados. Y también solo libera una fracción increíblemente pequeña de la energía presente en esas cadenas de hidrocarburos.

Para obtener más energía más limpia, tenemos energía de fisión obtenida al dividir los núcleos de los átomos pesados. La energía proviene del hecho de que dividir un núcleo pesado (más pesado que el hierro) libera parte de la energía de unión que mantiene unido al núcleo. Esto libera mucha más energía que el proceso químico de quemar combustibles fósiles. Pero también deja atrás los productos radiactivos que son peligrosos y seguirán siendo peligrosos durante mucho tiempo.

Tenemos formas relativamente eficientes de convertir la energía eólica en energía eléctrica. Esto es muy limpio, pero solo puede existir en ciertos lugares.

La energía solar es otra forma de extracción de energía que utiliza la energía de los fotones provenientes del Sol para excitar los electrones que luego son capturados en un circuito eléctrico. Esta es un área de investigación activa y tiene un futuro prometedor. Pero actualmente es solo una pequeña fracción de nuestro presupuesto total de energía.

Otra forma de extraer energía es la fusión nuclear. En este método, a diferencia de la fisión en la que los núcleos pesados ​​se dividen, los núcleos ligeros se fusionan liberando energía. Esta es un área de investigación activa. Si bien existen grandes desafíos que superar, la mayoría de los involucrados en la investigación lo ven como el futuro de la energía limpia y renovable. Sin embargo, la mayoría de las líneas de tiempo muestran esto como una fuente de energía comercial viable alrededor de 2050.

También existen otras formas de extracción de energía, como la energía de las mareas y la energía geotérmica. La energía de las mareas básicamente extrae la energía mecánica del movimiento del agua debido a la atracción de la Luna. Esta es una conversión de energía gravitacional a energía eléctrica mediante el uso de algún tipo de turbina. Los extractos geotérmicos calientan de las áreas calientes debajo de la tierra.

A través de todo esto, tenga en cuenta que aunque tenemos muchas formas de extraer energía de nuestro entorno, la mayoría son muy primitivas, y la mayor parte de nuestro presupuesto energético proviene del método más primitivo: los combustibles fósiles. Las razones para esto son complicadas, pero el factor más importante es la economía más probable. Hasta que hay una escasez significativa de reservas de petróleo que lleva los precios a niveles económicamente insostenibles, simplemente no hay suficientes incentivos económicos para una amplia adopción de otras fuentes de energía.

Así que la crisis energética no viene de una falta de energía. Probablemente sepa que existe una relación entre materia y energía a través de la famosa ecuación de Einstein [matemáticas] E = mc ^ 2 [/ matemáticas]. Entonces, en cierto sentido, todo el Universo y todo lo que nos rodea es energía. Nuestro problema es que nos falta un poco las maneras de extraer esta energía y colocarla en una fuente limpia y utilizable.

Answer 5

La energía / materia se puede crear desde la nada, hacer cosas (como interactuar con algunas partículas) y luego desaparecer.
Cuanto mayor es la energía, más corta vive.
Esto es una consecuencia del principio de incertidumbre de Heisenberg.

Answer 6

El problema con su pregunta es que asume que la Tierra es un sistema completamente cerrado. Tienes razón acerca de la primera ley de la termodinámica: la energía (en su mayor parte) no va a ninguna parte, y la energía que se pierde en el espacio se reemplaza principalmente por la energía que regresa del sol en este momento. El problema es la segunda ley de la termodinámica, que trata de un concepto llamado entropía .

La entropía es la tendencia de la energía a pasar de estados ordenados a estados desordenados. A medida que la energía se mueve de una a otra, podemos usar esa transformación para hacer cosas. Por ejemplo, cuando se pone un gran peso en el aire, hay una tonelada de energía potencial en él. Cuando bajamos ese peso, se transforma en energía cinética, y podemos usar esa energía cinética para hacer cosas como arrojar rocas grandes a personas que no nos gustan.

La Tierra está generando toneladas de energía que podemos aprovechar y usar, y mucho de lo que no es práctico intentar hacerlo. Piensa en la energía de un volcán, por ejemplo. En una erupción volcánica típica hay tanta energía como varias bombas atómicas en muchos casos. Esa energía se convierte en cosas como la energía térmica y la energía cinética.

El problema es aprovecharlo y convertirlo en algo útil.

La forma más común de energía potencial que podemos convertir fácilmente ahora es la energía química almacenada en materiales como el carbón y el petróleo. Durante mucho tiempo, fueron cosas como la energía química potencial almacenada en materiales como la madera. Esos enlaces químicos se rompen cuando quemamos la madera, el carbón o el aceite, y los convertimos en energía térmica (calor), que luego transferiríamos al agua para crear vapor, que luego usaríamos para alimentar dispositivos cinéticos como locomotoras y Naves, o turbinas para hacer electricidad. No es realmente muy eficiente, en realidad. De hecho, probablemente solo alrededor del 30% de la energía en esos enlaces químicos realmente va a hacer algo útil. El resto simplemente se pierde en la entropía.

Ahora, como se mencionó, la fuente de energía más común durante los últimos dos siglos ha sido los combustibles fósiles. El problema no es tanto que nos estemos agotando por completo, sino que nos estamos quedando rápidamente sin tipos de estos fácilmente accesibles. Hay una tonelada de esquisto bituminoso, pero sacar la energía del esquisto bituminoso requiere mucha más energía que bombear petróleo fuera de la tierra.

Por lo tanto, debemos tener en cuenta la ganancia neta de energía para determinar qué es económicamente viable. En este momento, a medida que perdemos fuentes de energía química de fácil acceso, se está llegando a un punto en el que se necesita más energía para extraer las cosas del suelo y hacer de ellas algo fácilmente útil de lo que nunca regresamos.

El otro tema que tenemos es el transporte de energía. Hay toneladas de energía fácilmente accesible que tiene una ganancia neta de energía muy positiva. La energía solar, por ejemplo, es muy barata y muy abundante. Su relación de ganancia de energía neta es realmente buena. No se necesita mucho para producir paneles solares en estos días, o usar energía solar para el agua caliente, y una vez que el sistema está en funcionamiento, se obtiene mucha energía rápidamente.

Sin embargo, la energía solar no es fácil de llevar contigo como la gasolina. Podemos ponerlo en las baterías, lo cual es genial si las baterías pueden almacenar suficiente energía en un recipiente lo suficientemente pequeño como para que sea fácil de usar. Este ha sido durante mucho tiempo el problema con los coches eléctricos. Simplemente no había una buena tecnología de batería disponible para hacerlos útiles. Los vehículos de Tesla están empezando a mostrar que las baterías modernas son considerablemente mejores, al menos. La mayoría de nosotros probablemente estamos leyendo esto en computadoras portátiles o tabletas que usan tecnologías de batería para hacerlas portátiles.

Lo mismo ocurre con la energía eólica, o la energía nuclear. Es más eficiente, pero no muy portátil.

Sin embargo, el petróleo y el gas nos ayudan a tener fuentes de energía densas en energía y muy portátiles. Por eso los metemos en autos y camiones y aviones. Han funcionado bien (bueno, si no tomas en cuenta la contaminación química y solo la miras desde un punto de vista de la física) por un buen rato. Sin embargo, ahora que nos estamos quedando sin fuentes de fácil acceso, ya no funcionan tan bien.

Ahí es donde entra la crisis energética. No es tanto una crisis de “¡no tenemos energía!” por mucho que sea “¡no tenemos fuentes de energía fácilmente transportables y altamente portátiles!”

Ahora, científicos brillantes están trabajando en todo el mundo en varias ideas sobre cómo podemos solucionar esto, desde biocombustibles como aceite de pirólisis refinado, etanol o incluso hidrógeno desde puré de cerveza hasta generadores de fusión y reactores de torio. Hay toneladas de fuentes alternativas de energía, si estamos dispuestos a construirlas.

Answer 7

No estoy muy seguro de qué pregunta responder aquí, porque la pregunta se ha fusionado con otra. No me gusta esta práctica de fusionar preguntas, cuando las preguntas son significativamente diferentes. La petición de respuesta apareció en mis notificaciones como algo así como “Einstein dijo que la energía no se crea ni se destruye, sino que se transforma de una forma a otra. Entonces, ¿de dónde vino en primer lugar?” Y este es un tipo particular de pregunta metafísica, que me parece algo molesto, pero que sin embargo haría un esfuerzo para responder. Pero esta pregunta sobre la crisis energética es mucho más real y práctica, por lo que responderé a esta en su lugar.

Chris Rentsch dio una respuesta que es directa y directa y contiene toda la física esencial.

La declaración de Einstein es una declaración de la primera ley de la termodinámica; lo que Chris señala es que la segunda ley de la termodinámica también es importante. Una forma de poner la segunda ley es decir que existe una eficiencia teórica máxima a la que se puede extraer trabajo utilizable de una fuente de energía; esto nunca es del 100% y en la práctica es bastante menor para la mayoría de las fuentes de energía que se encuentran actualmente utilizables: las eficiencias térmicas son en realidad cercanas al 30-40% para algunas de las principales fuentes de energía que utilizamos, como por ejemplo, la quema de productos derivados del petróleo, carbón, gas natural. La generación de energía nuclear tiene aproximadamente la misma eficiencia térmica que los diseños actuales: los diseños avanzados podrían tener temperaturas de trabajo más altas, lo que mejoraría esa eficiencia térmica, pero las temperaturas de trabajo más altas conllevan un mayor riesgo y se requerirán diferentes materiales.

El resto de la energía se convierte en calor, y si bien una parte de esta cantidad aún se puede usar para fines útiles, hay un punto en el que la eficiencia disminuye demasiado para que sea práctica. En ese punto todo es calor residual. Y la producción de calor residual no se puede evitar.

Entonces, ¿de dónde viene la crisis energética?

La respuesta es que necesita una fuente de energía para producir energía utilizable, ya que transforma la energía en otras formas. Una vez que la energía se ha transformado en una nueva forma, no se puede volver a transformar en la forma original y volver a usarla. Eso costará más energía utilizable que la que obtendrás, incluso si lo haces. La crisis energética es una crisis de energía utilizable y una escasez cercana de las fuentes de energía conocidas con las que producir energía utilizable, dada la velocidad a la que la humanidad está actualmente agotando estas fuentes. Es una crisis de recursos finitos.

Las soluciones son muchas y todas deben ser prácticas. La generación de energía eólica y solar están muy cerca de ser fuentes inagotables de energía utilizable, pero tienen la desventaja de que son fuentes de baja densidad de energía y también fuentes intermitentes. Requerirán sistemas de distribución en todo el continente, así como la construcción de instalaciones de almacenamiento de energía a gran escala para que sean realmente prácticas para la producción de energía eléctrica, si son las únicas fuentes que se están introduciendo en la red de distribución. Este es un problema de ingeniería muy importante y difícil de resolver. No he visto ninguna propuesta realmente práctica para enfrentar estos problemas: tampoco he visto análisis de costos reales que me parezcan creíbles.

La energía nuclear basada en la fisión tiene el potencial de generar electricidad en una escala de tiempo bastante larga, incluso con las reservas actuales, ricas y conocidas de mineral de uranio y torio. A las tasas actuales de uso, puede haber entre 400 y 500 años de suministro. Pero las tasas de consumo distan mucho de ser constantes. En promedio están creciendo aproximadamente exponencialmente.

También hay mucho petróleo disponible a costos cada vez más altos.

Pero en última instancia, estas fuentes de energía muy fácilmente explotadas resultarán ser finitas.

El problema real es que la población humana está creciendo de manera exponencial y todas las personas quieren usar la energía a la velocidad más alta posible; Esto hace que la vida sea mucho más cómoda, por lo que es perfectamente natural y comprensible que eso es lo que la gente quiere. También quieren y son impulsados ​​a reproducirse, y a largo plazo, esto significará que algunas de las fuentes de energía utilizables se agotarán.

Así que estas son las dimensiones aproximadas de la crisis energética, es real y hay que hacer algo.

Yo mismo diría que hay dos cosas importantes que deben hacerse. El crecimiento de la población debe interrumpirse e idealmente se llevaría a cabo una reducción gradual de la población. No veo la necesidad de que más de mil millones de humanos habiten la Tierra. Con mil millones, o mejor incluso con solo un par de cientos de millones de seres humanos, muchos problemas podrían resolverse, y muy probablemente la energía solar y eólica podrían convertirse en soluciones a largo plazo.

Tampoco hay una crisis energética: muchos recursos son finitos y se están consumiendo a una velocidad demasiado rápida.

No hay ninguna señal de que esto suceda: entonces soy pesimista. Las personas no son realmente capaces de planificar a largo plazo, es decir, en una escala de muchas vidas humanas. Hay muy pocas instituciones humanas que se han mostrado realmente capaces de hacer eso. No estamos construidos de esa manera, parece.

Por lo tanto, abogo por que los seres humanos se muevan hacia la generación de energía nuclear para la mayor parte de nuestra producción de electricidad como medida provisional, y que lo más rápido posible utilicemos electricidad para casi todas las necesidades de transporte. La energía nuclear es ahora práctica en gran escala y es, con mucho, la forma más segura y limpia de producir energía, a pesar de las afirmaciones de algunas personas.

Esto ayudaría a la humanidad a respirar y pensar un poco durante el cual, con suerte, no se produciría un colapso masivo en los sistemas económicos debido a una escasez de energía.

Además, los productos derivados del petróleo son un recurso muy valioso: demasiado precioso para quemar alguno de ellos para la producción de electricidad. Estos hidrocarburos aromáticos de cadena larga son críticos para muchos aspectos de la vida moderna en el mundo desarrollado.

Probablemente hay una cantidad mínima irreducible de petróleo que debe usarse para el transporte, en particular para el combustible de los aviones. Pero gran parte del transporte puede ser para usar electricidad.

La esperanza sería que, a largo plazo, la gente despertaría a ciertas realidades, pero puede ser una esperanza demasiado grande.

Answer 8

Para que la energía sea útil para la raza humana, debe estar en el lugar correcto.
Por ejemplo, Nueva York necesita una cierta cantidad de electricidad para seguir funcionando. El problema surge en la tarea de generar electricidad, construir estaciones de energía, cavar el carbón, refinar el uranio, perforar el petróleo, etc. para alimentar esas estaciones.
La demanda mundial de electricidad supera nuestra capacidad para generar energía eléctrica, de ahí la crisis energética.
No tiene nada que ver con las leyes de la termodinámica, simplemente la dificultad de construir estaciones de energía rápidamente.

Answer 9

Sí, se puede decir que la energía no es “ni creada ni destruida”, pero el resto de la definición del libro de texto dice “simplemente cambia de una forma a otra”.

La “crisis energética” que tenemos hoy en el mundo es una crisis de “energía utilizable”. Tomemos un ejemplo simplificado (y por lo tanto inexacto). Hay energía en un bloque de carbón. Yo quemo el carbón. Ahora la energía se ha convertido en energía de luz y energía de calor. La energía luminosa es demasiado baja / diluida para ser reutilizada eficientemente por cualquier tecnología actual. La energía térmica también se disipa pronto y no tenemos la capacidad tecnológica para reutilizarla. Entonces, para todos los propósitos prácticos, esa energía en el trozo de carbón se “pierde”. Por lo tanto, la cantidad de energía utilizable (y la humanidad ha encontrado tradicionalmente formas de usar solo combustibles fósiles) está disminuyendo constantemente. Lo que nos lleva a una crisis energética (utilizable).

Answer 10

Las fuentes de energía varían en calidad, y EXERGY es un nombre para la fracción útil de una fuente de energía. Esta fracción se acerca al 100% para la electricidad y la luz, y se acerca a cero para una fuente de calor apenas por encima de la temperatura ambiente. La exergía puede ser destruida, y lo que llamamos eficiencia energética realmente se trata de minimizar la destrucción de la exergía. Este gráfico de recursos globales de exergía, por Wes Hermann de Stanford, es alucinante fantástico.
Página en stanford.edu

Answer 11

Puedes pensar en esto como “la cantidad total de energía en el universo siempre es X”. Preguntar cómo “se convirtió en X” implica que era 0, luego se convirtió en X, en lugar de haber sido siempre X.

Answer 12

La energía no puede ser creada ni destruida. Entonces, cuando su tanque de gas se queda vacío, ¿de dónde viene su crisis energética? Es así de simple.

Answer 13

El mecanismo principal a través del cual los planetas pierden energía es la radiación. Puede ser radiación infrarroja, luz (visible) o cualquier otra forma de radiación electromagnética. ¡Ahora, también debes recordar que la Tierra también recibe energía continuamente del sol! Cómo otra vez, a través de la radiación. Y esa energía se produce continuamente por la conversión de materia en energía (reacciones nucleares).

Answer 14

Puede ser que este es un tipo de pregunta demasiado complicada, que combina las leyes fundamentales de la ciencia y la agudeza de la disponibilidad de la fuente de energía, en relación con el petróleo, el gas, el carbón y las fuentes renovables de energía. Todos estos se utilizan para generar diferentes tipos de energía. Energía, térmica, mecánica, luego eléctrica, trabajo y así sucesivamente, pero aún así la energía que se convierte allí de un estado a otro, calienta la atmósfera terrestre, eleva la temperatura de la atmósfera, el agua de los océanos. Pero la crisis está con la necesidad futura de tales fuentes, especialmente la primera
tres, pero si las fuentes nuevas y las renovables, como la radiación solar, el viento, la energía nuclear, la energía geotérmica, etc., están bien desarrolladas, no habrá una crisis real. ¡Entonces, eso no afecta las leyes básicas de conservación de energía!

Answer 15

La frase “… la misma cantidad debería estar presente en la Tierra”. En tu pregunta es incorrecta. Debe leer “… la misma cantidad debería estar presente en el universo”.

Además, solo podemos utilizar ciertas formas de energía, como se menciona en las otras respuestas.

Answer 16

¡pregunta a Dios! ¡seriamente! el universo es lo que es tit.

¡no existe! El universo de la materia es la energía de masas. Dos formas de lo mismo / lo que existe.

Hay mucho que aún no sabemos.

la estimación actual es el universo que los dos saben tiene 14 mil millones de años. la vida es inferior a 1 billón, la humana es inferior a 300,000 y el conocimiento científico tiene menos de 300 años. La mayor parte de lo que sabemos hoy es solo desde el siglo XX.

Answer 17

Sí, la energía está en todas partes, pero necesitamos fuentes particulares para convertirla en formas utilizables. Esas fuentes particulares se están agotando, lo que lleva a la crisis energética.

Answer 18

Tenemos medios ineficientes para recolectar la energía, por lo que alguien simplemente se disipa a través del calor que no usamos o se convierte en otra forma de energía que no usamos en el uso de la energía. Por ejemplo, los pistones en un motor están creando fricción entre el cilindro y el pistón, lo que genera calor innecesario, que es energía que se desperdicia y luego tenemos que gastar más energía enfriando los cilindros para que se desperdicie más energía.

Answer 19

¿No puede la energía fluir hacia el espacio exterior? Jaja, bromeando.
Un ejemplo: Tubelight’s nos dan luz. Esta luz no se convierte en ningún tipo de energía. Ahi esta perdido

Answer 20

Felicitaciones por recordar la primera ley de la termodinámica. Ahora abre tu libro de texto y lee la segunda ley para tu respuesta.