Energia ülekanne. Energia kvaliteet

11. klass > Füüsika > 4. kursus: Energia

Nagu me oleme näinud, liigub soojusenergia alati soojemalt kehalt külmemale.

165

Sellel nähtusel põhines soojusmasinate töö. Joonisel (nn Sankey diagrammil) on proportsionaalselt noolte laiusega kujutatud soojendilt töötavale kehale antav soojushulk (Q1), keha poolt tehtav töö (A’) ning kehalt jahutile üle antav soojushulk (Q2). Energiaülekanne on seda intensiivsem, mida suurem on soojendi (T1) ja jahuti (T2) temperatuuride erinevus. Aja jooksul kehade temperatuurid ühtlustuvad, soojusülekanne lõppeb ning keha ei saa teha tööd. Selleks, et süsteem saaks edasi töötada, tuleb leida keha (uus jahuti), mille temperatuur on süsteemi ühtlustunud temperatuurist madalam.

Mida lähemal on töötava keha temperatuur süsteemi lõpptemperatuurile, seda raskem on temast seda energiat kätte saada. Energia kättesaadavust iseloomustatakse energia kvaliteedi mõiste abil. Energia kvaliteet loetakse seda kõrgemaks, mida kõrgema temperatuuriga allikast (reservuaarist) seda saadakse.

Seega on soojendi energia kvaliteet kõrgem kui töötava kehal, see on omakorda kõrgem kui jahutil.

Energia kvaliteedi mõistet kasutades saame anda energia levimise suunale kuumemalt kehalt külmemale uue vaatenurga – energia saab iseeneslikult levida ja/või muunduda ainult energia kvaliteedi alanemise suunas.

Nägime, et mehaaniline energia sai iseeneslikult muunduda soojusenergiaks, aga mitte kunagi vastupidi. Seega võime energia kvaliteedi mõistet sisse tuues öelda, et mehaanilise energia kvaliteet on kõrgem kui soojusenergia oma.

Analoogiliselt saab võrrelda ka teiste energialiikide kvaliteete:

  • elektromagnetenergia muundub iseeneslikult soojusenergiaks, aga mitte kunagi vastupidi;
  • valgusenergia muundub iseeneslikult soojusenergiaks ja mitte kunagi vastupidi;
  • tuumaenergia muutub iseeneslikult soojusenergiaks ja mitte kunagi vastupidi jne.

Kui looduses toimub pöördumatute protsesside käigus ühe energialiigi muundumine teiseks, on algse energialiigi kvaliteet kõrgem kui lõpp-energial, sest kõik universumis toimuvad protsessid toimuvad iseeneslikult energia kvaliteedi alanemise suunas.