Alternativa Organización de Recursos de Energía

"Casi todos los sentidos hacemos electricidad hoy en día, a excepción de las energías renovables y la nuclear emergentes, pone a cabo CO2. Y así, lo que vamos a tener que hacer a escala global, es crear un nuevo sistema. Y así, necesitamos milagros de energía. "-Bill Gates,

La energía es uno de los temas más importantes que enfrenta nuestra civilización moderna industrializada. ¿Qué fuentes lo conseguimos, qué lo usamos para, y cómo hacer frente a los residuos de su producción son de suma importancia para el futuro de nuestra especie en la Tierra.

Sin embargo, en muchos sentidos, la energía es una de las cantidades más mal entendidas en toda la física. Para ayudar a entender mejor, vamos a echar un vistazo a las cinco buenas preguntas acerca de la energía. Empezando con…

1.) ¿Qué es la energía? Anyone who’s ever taught or taken a course in introductory physics has . Most physicists, perhaps unfortunately, define energy as la capacidad de hacer el trabajo. And so you go and ask what work is, and you get the circular definition that it’s la transferencia de energía desde una fuente a otra.

Enloquecedor.

• sabemos cómo cuantificarla,

Así que vamos a echar en una pregunta más útil que pedir un simple definición del diccionario:

2.) ¿Qué podemos hacer con la energía? Bueno, que ya se ha dicho, "trabajo", pero que no tiene un significado específico para un físico. Si "empujar" algo, o de otra manera aplicar una fuerza en él, mientras que al mismo tiempo se mueve en esa dirección, felicitaciones! Eso es lo que es el trabajo!

Ya sea que usted está levantando un peso hasta, pedalear en una bicicleta, conducir un coche, o hacer girar una turbina, se está trabajando. Y eso es lo que la energía puede hacer.

Más que eso, por supuesto, es que usted no tiene que hacerlo. Cualquier cosa que levanta un peso, pedalea en una bicicleta, conduce un coche, o hace girar una turbina puede hacer el trabajo, y por lo tanto, tiene energía. Los núcleos atómicos, los enlaces moleculares, la gravitación, el movimiento relativo de los cuerpos masivos y el electromagnetismo son todas las posibles fuentes físicas de energía, como la energía nuclear, combustibles fósiles, las presas hidroeléctricas, la energía eólica y la energía solar son ejemplos respectivos de cada uno.

3.) ¿Cuánta energía usamos? If you’re reading this, you’re probably in a location that has seemingly endless, cheap access to at least one of these forms of energy. Well, all total, humans use a mucho of energy. In practice, it’s much easier to measure poder, or the rate at which we use energy. So take that power and multiply it by a certain amount of time, and you’ll find out how much energy we use.

¿Cuánto poder usamos?

A partir de 2006, los seres humanos utilizan 13 teravatios de energía. Esa es una cifra alucinante, le importaría. 13,000,000,000,000 vatios de potencia, o alrededor de un vatio por cada dólar del PIB de los Estados Unidos.

Excepto que es el poder, no la energía. Si queremos convertir eso en energía, utilizamos 13,000,000,000,000 julios de energía por segundo. En el transcurso de un año, que es de 4 x 1020 julios de energía. Y obtenemos la mayor parte de ella, como se puede ver, a partir de petróleo, carbón y gas. Básicamente estamos utilizando toda la energía que podemos hacer, y la demanda sólo se va para arriba. Se necesitaría algún tipo de avance importante para satisfacer nuestras necesidades de energía de una fuente mejor, más seguro, más limpio que éstos.

4.) ¿Cuál es el "santo grial" de la energía? Bueno, usted tiene que tener cuidado aquí. Algunas personas sueñan con tomar toda la energía térmica del ambiente que nos rodea y utilizarlo para satisfacer nuestras necesidades de energía.

Esto sólo funciona si hay una diferencia en la energía, el calor o la temperatura de un lugar a otro. Si usted tiene la Tierra, en buena situación a 300 grados Kelvin, no se puede hacer nada con esa energía en la Tierra, porque no hay manera de hacer uso de esa energía, o para transferirla de una manera útil.

Lo que nos gustaría, por supuesto, es una fuente limpia, no contaminante, abundante y de fácil control de la energía. El viento y el Sol son buenas opciones, pero girando el viento o la luz del sol / calor en energía utilizable son algo caros e ineficientes en este punto. El "santo grial" de la energía, por lo que a mí respecta, es la siguiente.

Fusión nuclear. A diferencia de la energía nuclear actual, en su caso, los elementos radiactivos, pesados ​​raras se separaron a través de la fisión nuclear, la liberación de energía y también la producción de residuos radiactivos, la fusión nuclear toma algo ligero, común e inofensivo, como el hidrógeno, y produce algo igualmente inofensivos, como el helio. El Sol opera fuera de la fusión nuclear, al igual que nuestros más poderosas bombas nucleares.

La clave, por supuesto, se lo controla, y conseguir una reacción de fusión que se produzca de una manera que lanzado más energía utilizable de lo que tenía a la entrada para que los elementos se fusionan en el primer lugar. Lo que nos lleva a la buena pregunta final ...

5.) ¿Cuál es el futuro para la fusión nuclear? Bueno, definitivamente no queremos hacerlo de la misma manera que lo hace el sol. Pero todavía queremos comenzar con nuestra barato, ligero, fácil de combustible y conseguir que la energía nuclear fuera de él. Y tenemos tres formas que conocemos para que esto ocurra, cada uno acercarse a la mágica (metafóricamente) punto de equilibrio. ¿Qué son?

fusión por confinamiento inercial. Basically, it takes lasers in all directions, focused on a small hydrogen “pellet,” and forces the hydrogen nuclei together in one great push. (This is very similar to how a fusion bomb works, where a huge release of energy via a small fission bomb pushes the hydrogen together, causing a runaway fusion reaction.) This simple method can achieve nuclear fusion, but has not been able to release as much usable energy as is required to operate the lasers.

la fusión por confinamiento magnético. En lugar de láseres, por qué no usar el confinamiento magnético de un plasma caliente en su lugar? Inventado en la década de 1950 en la Unión Soviética, se puede lograr la fusión nuclear. Durante los últimos 30 años más o menos, Tokamak y los equipos de confinamiento inercial han intercambiado el récord de conseguir cada vez más al punto de equilibrio, aunque todavía hay mucho camino por recorrer para ambos equipos.

Sin embargo, recientemente, ha habido un recién llegado de bajo presupuesto a la escena.

, Un físico independiente, en realidad está dando estos enormes colaboraciones un plazo para su dinero en el juego de fusión. El uso de un tipo de diseño híbrido, llamado, una fuente de combustible de baja densidad se calienta en un plasma y confinado magnéticamente. Sin embargo, cientos de pistones rodean este plasma, y ​​una vez que el plasma se encuentra en el estado deseado, los pistones todo el fuego a la vez, comprimiendo el plasma y - usted adivinado - causando la fusión nuclear!

Esto, también, es todavía un importante maneras de distancia del punto de equilibrio, pero los tres de estos diseños mantienen la promesa de ser una nueva fuente, eficiente, limpia de energía, y podemos controlarlo. (Se dará cuenta de que no está en esta lista Esto se debe, según los estándares científicos, todavía no es verificable con éxito..) Siempre y cuando no hay hidrógeno - el elemento más abundante en el Universo - hay una oportunidad para nosotros para satisfacer nuestras necesidades de energía gracias fusión nuclear.

Y esos son mi toma en cinco buenas preguntas acerca de la energía!