1. נושא 3: המרת אנרגיה

2. מבוא לפני שנתחיל, בואו נבין את הרעיון של המרת האנרגיה בעזרת דוגמא.
יש לנו מכונת כביסה,אשר מקבלת אנרגיה חשמלית- מהחשמל שבקיר.
מכונת הכביסה לוקחת את האנרגיה מהחשמל שבקיר ומבצעת עבודה, כלומר, מנקה את הכביסה.

3. מבוא במילים אחרות- מכונת הכביסה משקיעה אנרגיה בניקוי של הכביסה.
זהו תהליך של המרת האנרגיה: אנרגיה חשמלית מגיעה אל מכונת הכביסה ומומרת לאנרגיה מכאנית לניקוי הכביסה.
בצורה דומה- התנור החשמלי ממיר אנרגיה חשמלית לאנרגיית חום והטורבינה של חברת החשמל ממירה אנרגיית חום לאנרגיה חשמלית.

4. מבוא
חשוב להבין שלא כל כמות האנרגיה אותה מקבלת המערכת גם מושקעת על ידה מכיוון שבתהליכים שכאלו הולכת המון פעמים המון אנרגיה לאיבוד.
דוגמא לאנרגיה שהולכת לאיבוד: בזמן פעילות מכונת הכביסה יש תזוזות של חלקים פנימיים בתוכה. תנועה זו יוצרת חיכוך, אשר יוצר חום. האנרגיה שהולכת לאיבוד מופיעה בעצם בעזרת אנרגיית חום.
אחרי שקצת טעמנו, בואו ונבין את התהליכים הללו לעומק.

5. בפרק זה אנרגיה המרת אנרגיה נצילות מחשמל לאנרגיית חום
מחשמל לאנרגיית אור
מחשמל לאנרגיה מכאנית
נצילות

6. 1.אנרגיה
מקורות אנרגיה
מקורות אנרגיה מתכלים - מקורות אנרגיה שאנו מכלים בהדרגה ואשר ייצור שלהם מחדש יארך פרק זמן ממושך. דוגמה: פחם, נפט.
מקורות אנרגיה מתחדשים - מקורות אנרגיה שניתן להשתמש בהם שוב ושוב, והם מתחדשים בפרק זמן קצר. דוגמה: אנרגיית השמש, אנרגיית הרוח
לשקופית הזו מצורפת דף חלוקה 6

7. פוטנציאלית- אנרגיה נאגרת
1. אנרגיה
סוגי אנרגיה
קינטית- אנרגית תנועה
חום
חשמלית
פוטנציאלית- אנרגיה נאגרת
תנועה
קרינה
אלסטית
כימית
גובה
גרעינית
אנרגיה שנאגרת בקשרים שבין האטומים והמולקולות
נאגר בגופים כגון : קפיץ, גומיות
אנרגיה שנאגרת בגרעין האטום. ניתן לשחררה באמצעות ביקוע האטום
אנרגיה שנאגרת בגופים שנמצאים בגובה
תנועה של גופים וחומרים ממקום למקום
תנועה של גלים
לדוגמא

8. אנרגית גובה (פוטנציאלית)
1. אנרגיה
אנרגית גובה (פוטנציאלית)
לכל גוף הנמצא בגובה יש אנרגית גובה
שני גורמים המשפיעים על כמות אנרגיית הגובה:
גובה (במטרים H )
משקל (בניוטונים G )
הגדרת יחידת אנרגיה- ג'אול (J)
1 ג'אול הוא כמות האנרגיה המשתחררת מנפילת 1 ניוטון מגובה של 1 מטר.

9. 1. אנרגיה
חום
אנרגיית החום קשורה לאנרגיית התנועה של חלקיקי החומר ולכן היא קיימת בכל גוף שיש לו מסה.
כיוון שהיא קיימת תמיד אנחנו לא מדברים על כמה אנרגיית חום יש אלא על השינויים באנרגיית החום.
ככל שמסת הגוף גדולה יותר אנרגיית החום של הגוף תהייה גדולה יותר.

10. 1. אנרגיה חום (Wikipedia)
חום הוא מושג בפיזיקה המתאר מעבר של אנרגיה מגוף אחד למשנהו.
מעבר זה יכול להיגרם כתוצאה ממגע ביניהם, כגון בתנור חימום, כתוצאה מערבוב, כגון במיזוג אוויר או כתוצאה מקרינה, כגון בחימום בעזרת לייזר. (דיפוזיה, הסעה וקרינה).
ענף הפיזיקה העוסק בחום קרוי התרמודינאמיקה.

11. 1. אנרגיה
חום
טמפרטורה
טמפרטורה של גוף היא מדד לאנרגיה קינטית הממוצעת של החלקיקים, שמהם הוא עשוי.
חום
צורה של אנרגיה העוברת מגוף אחד לגוף אחר, כתוצאה מהפרשי טמפרטורה ביניהם

12. 1. אנרגיה חום פירוש יחידות מידה אות מסמלת מסה כמות החומר ק"ג m
טמפרטורה
הפרש הטמפרטורות לפני ואחרי החימום
מעלות צלסיוס T
חום סגולי
אופיינית לכל חומר.
כמות חום בגאו'לים - הנדרשת להעלות גרם חומר במעלה צלסיוס אחת.
מעלות צלסיוס לגרם C

13. 1. אנרגיה מערכות טכנולוגיות מפיקות חום מסלקות חום תנורי בישול מקררים
תנורי חימום
מכונות כביסה וייבוש
מסלקות חום
מקררים
מזגנים

14. אנרגיה תנועה (העשרה) הגודל הפיזיקלי m v היחידה מסה ק"ג מהירות
אנרגיה תנועה (העשרה)
הגודל הפיזיקלי
סימון
היחידה
מסה m
ק"ג
מהירות v
מטר לשניה
אנרגיה בגו'לים EK
גו'לים

15. 1. אנרגיה חישוב אנרגית חשמל (העשרה)
אנרגיה חשמלית היא אנרגיה המתבטאת בזרם חשמלי.
אנרגיה E וואט
מתח V וולט
זרם I באמפר
זמן t בשניות
E=v*I*t

16. 1. אנרגיה הספק מכשירי חשמל
הספק- p
מתח- v
זרם - I
P=VI

17. 1. אנרגיה הספק מכשירי חשמל
1. אנרגיה הספק מכשירי חשמל
כמות האנרגיה שהמכשיר מספק בפרק זמן מסוים.
גו'ל E
P=גו'ל לשניה
שניה t

18. 1. אנרגיה חישוב אנרגית חשמל עפ"י ההספק
1. אנרגיה חישוב אנרגית חשמל עפ"י ההספק
זמן פעולה* הספק המכשיר= אנרגיה שמספק המכשיר
קילו-ואט- שעה (קוט"ש) (kWh ) :האנרגיה המסופקת במשך שעה ע"י מכשיר שהספקו 1 קילו-ואט.
1 קילו-ואט שעה= 1000 ואט * 3600 שניות = 3,600,0000 ג'אול
1kWh =1000 W *3600sec= 3,600,000 Joule

19. 1. אנרגיה חוק שימור האנרגיה
חוק שימור האנרגיה קובע שאנרגיה איננה נוצרת יש מאין ואיננה אובדת, אלא עוברת מגוף לגוף ומשנה צורה.
שינוי האנרגיה במערכת סגורה כלשהי מתבטא רק בשינוי צורת האנרגיה או במיקומה, ואילו כמות האנרגיה קבועה תמיד.
חוק שימור האנרגיה הוא אחד מחוקי השימור הבסיסיים של הפיזיקה.
דוגמאות:
מטוטלת הנעה בואקום בהעדר חיכוך.
חיכוך גורם לגלגול אנרגית תנועה לאנרגיית חום.
האדם מנצל לצרכיו את שימור האנרגיה ואת העובדה שהיא ניתנת להמרה ולהעברה.

20. 2. המרת אנרגיה
(העשרה)
המרת אנרגיה הוא שינוי שחל באנרגיה. שלושה סוגים של המרות אנרגיה:
שינוי שיש בו מעבר מגוף לגוף, ללא שינוי בסוג האנרגיה.
ילד בועט בכדור- התנועה של הרגל של הילד, מתגלגלת לאנרגית תנועה של הכדור.
שינוי בסוג האנרגיה באותו גוף.
כדור נופל ממדף- כאשר הכדור היה על המדף, הייתה לו אנרגית גובה, וכשהוא נופל, האנרגיה הופכת לאנרגית תנועה (קינטית)
שינוי בסוג האנרגיה תוך מעבר מגוף לגוף.
מכונית נוסעת פוגעת בקונוס, שעף באויר- למכונית הייתה אנרגית תנועה, וכשהיא פגעה בקונוס, הקונוס עף לאויר, ולו יש אנרגית גובה (פוטנציאלית).

21. דוגמה : המרת אנרגיה מאנרגיה כימית לאנרגית תנועה
2. המרת אנרגיה
דוגמה : המרת אנרגיה מאנרגיה כימית לאנרגית תנועה

22. המרת אנרגיה במנוע שריפה פנימית
2. המרת אנרגיה
המרת אנרגיה במנוע שריפה פנימית
פליטה
הצתה
דחיסה
יניקה
לאחר שרפת הבנזין נשארים חומרי פסולת המסולקים דרך שסתום הפליטה ומפנה מקום לבנזין חדש
המצת שולח ניצוץ חשמלי לתוך התערובת והיא נדלקת.הגז שנוצר בשריפה מתפשט.
הבוכנה יורדת, עולה ודוחסת את התערובת למקום קטן.
תערובת דלק מוזרמת לתוך גליל דרך שסתום יניקה.

23. 2. המרת אנרגיה מחשמל לאנרגית חום
ניתן להפוך חשמל לאנרגיה של חום, אור, או תנועה מכאנית.
אנרגיה חשמלית מומרת לחום כאשר זרם עובר דרך נגד. בדרך כלל האפקט הוא זניח, אבל במקרים בהם ההתנגדות נמוכה, או שיש מתח גבוה על גבי הנגד- זרם גדול מאוד עובר דרך הנגד והוא מתחמם.
הנגד חייב להיות מסוגל לעמוד באנרגיית החום. לכל נגד יש הספק מסוים בו הוא יכול לעמוד. מדד זה מצוין על גבי הנגד.

24. 2. המרת אנרגיה מחשמל לאנרגית אור
2. המרת אנרגיה מחשמל לאנרגית אור
הפיכת אנרגיה חשמלית לאור מתרחשת , או ע"י חימום של מוליך לטמפרטורה גבוהה מספיק, או ע"י הזרמת זרם חשמלי דרך גז מתאים.

25. 2. המרת אנרגיה מחשמל לאנרגיה מכאנית (העשרה)
2. המרת אנרגיה מחשמל לאנרגיה מכאנית (העשרה)
המרת אנרגיה מאנרגית חשמל לאנרגיה מכאנית ולהיפך מתבצעת על ידי מכונות המיועדות לכך. בהמשך הקורס נלמד כיצד מתבצעות המרות שכאלו.
ניתן להתרשם מהמבנה של מכונת זרם ישר, מכונה סינכרונית ומכונת השראה באתר הקורס "מבוא להמרת אנרגיה" של אוניברסיטת בן גוריון, בכתובת:

26. 3. נצילות
כל המרת אנרגיה מלווה בזבוז חלק ממנה ורק חלק מבצע עבודה הדרושה (המועילה). האנרגיה המבוזבזת היא ההפרש בין האנרגיה המושקעת לבין האנרגיה המועילה.
היחס בין כמות האנרגיה המועילה (Wout) לבין הכמות הכוללת של האנרגיה המושקעת (Win) נקרא נצילות, ומסומן באות η.

27. 3. נצילות
ערכה של הנצילות η תמיד יהיה קטן מ 1 . זאת מכיוון שכמות האנרגיה המועילה ( Wout) תהיה תמיד קטנה מהאנרגיה המושקעת (Win).
=נצילות
אנרגיה מועילה (רצויה)
אנרגיה מושקעת

28. 3. נצילות
נצילות יכולה להיות מוצגת גם על ידי אחוזים. נסמן אותה על כ η% .
המשמעות של נצילות אשר מוצגת באחוזים- מה האחוז מהאנרגיה המושקעת אשר הפך בסופו של דבר לאנרגיה מועילה.

29. כל הזכויות שמורות למכללת מלט"ש (המכללה ללימודי טכנולוגיה שימושית) נוצר על ידי: רותם עבדו