Mihin kaikki hukka-energia katoaa?
Mihin kaikki hukka-energia katoaa?
Energian säilymislain mukaan, energiaa ei voida luoda eikä tuhota – se voidaan muuntaa vain energia-muodosta toiseen. Tämä tarkoittaa, että järjestelmässä on aina sama määrä energiaa, ellei sitä lisätä ulkopuolelta. Tämä on erityisen hämmentävää ei-konservatiivisten voimien tapauksessa, joissa energia muuttuu mekaanisesta energiasta lämpöenergiaksi, mutta kokonaisenergia pysyy samana. Ainoa tapa käyttää energiaa on muuttaa energiaa muodosta toiseen.
Minkä tahansa järjestelmän energiamäärä määritetään seuraavalla yksinkertaisella yhtälöllä:
UT = Ui + W + Q
- UT = systeemin sisäinen kokonaisenergia
- Ui = systeemin alkuperäinen sisäinen energia
- W = systeemin tekemä työ
- Q = systeemiin lisätty tai siitä poistettu energia
Systeemin sisäinen energia voidaan myös määritellä yhtälöllä:
ΔU = W + Q
Tämä on termodynamiikan ensimmäinen sääntö
Energiaa ei siis voida luoda tyhjästä, yhteiskunnan on saatava energiaa jostain. Kun energiaa hyödynnetään, siinä myös menetetään energiaa.
Mihin tämä kaikki hukka-energia katoaa?
Yksikertainen ja karkea esimerkki hehkulampusta, joka tuottaa valoenergiaa vain ~5% ja ~95% muuttuu hukkalämmöksi. Eli syötetystä kokonaisenergiasta 100 J/s muuntuu hyödylliseksi valoksi vain 5 J/s, jolloin hehkulampun valoenergian hyötysuhde (𝛈) on:
𝛈 = 5/100 [J/s] x 100% = 5%
Toisaalta hehkulamppujen hukkalämpöä (95%) voidaan hyödyntää, joten kokonaisenergian kierrättäminen on mahdollista. Lämpöä voisi hyödyntää suljetuissa tiloissa, missä tarvitaan sekä valoa että lämpöä, mutta myös ilmamassan kierrätystä (synnyttää lämpötila-eroja). Itse asiassa, sama analogia toistuu kaikessa energian tuottamisessa, eli hukkaenergiaa syntyy jatkuvasti.
Energiaa syntyy aineesta, massasta ja sen kiihdyttämisestä valon nopeuden toiseen potenssiin:
E = mc2
Ainetta, materiaaleja voidaan siis kierrättää, jolloin hukkaenergia vähenee huomattavasti. Mihin asti, se on vain ajan kysymys. Tuskin kaikkea energiaa eli materiaa kyetään koskaan täysin kierrättämään (100%), mutta joka suhteessa energian tuhlaaminen on järjen vastaista.
Olen samaa mieltä: energian tuhlaaminen on tyhmää!
Otsikon kysymykseen vastaan: taivaan tuuliin 🙂
Ilmoita asiaton viesti
Farssi nimeltä hehkulamppudirektiivi oli yksi potitiikkojen tapa lisätä energian kulutusta. Vaikka se hieman sähköä säästikin niin yksinkertaisten hehkulamppujen korvaaminen ensiksi ”elohopea” lampuilla ja sen jälkeen ledeillä lisäsi valmistuksen energian kulutusta aika tavalla.
Jä täällä pohjolassa sen hehkulampun lämpö piti tietenkin korvata toisella energiamuodolla talvisin jotenka hyöty jäi melko olemattomaksi. Saasteita saatiin sentään lisättyä tollakin direktiivillä.
Ilmoita asiaton viesti
Totta. Aikoinaan hehkulamppujen valmistajat tekivät sopimuksen siitä, että lamput valmistettiin riittävän huonoiksi, jotta kauppa kävi paremmin.
Ilmoita asiaton viesti
Käyttöaika määriteltiin, jos oikein muistan, 3 500 tuntiin.
Väitetään että jollain San Franciscon paloasemalla palaisi edelleen hehkulamppu joka sytytettiin joskus 1920-luvulla.
Ilmoita asiaton viesti
Hehkulampussa valontuoton hyötysuhde ja elinikä ovat kääntäen verrannollisia. Jos hyötysuhdetta halutaan parantaa, elinikä lyhenee ja päinvastoin. Ei tuo San Fransiscon vanha lamppu juuri mitään valaise, vastaa lähinnä koristevaloa.
Ilmoita asiaton viesti
Valaisee minkä valaisee.
Sen hehkulanka on myös tehty sen ajan tekniikalla.
Oleellista on että se on palanut jo n. 800 000 tuntia.
Ilmoita asiaton viesti
Hienosti on kestänyt, eipä siinä mitään
https://en.wikipedia.org/wiki/Centennial_Light#/media/File:Dscn2286b.jpg
Ilmoita asiaton viesti
Näin se meni. Kyseessä on YLE:llä 2015 näytetty dokumentti ”Hehkulamppuhuijaus” eli toiselta nimeltään:
https://fi.wikipedia.org/wiki/Suunniteltu_vanheneminen
Youtubessa löytyisi vielä se dokumentti sillä nimellä.
Isäni kesämökissä on keittiössä edelleen Siemensin liesiuuni + mikro ja sama alkuperäinen lamppu. Sillä on ikää 32 vuotta ja mitään vikaa siinä ei ikinä tullut ja toimii kuin uusi.
EDIT: Korjasin aikoinaan oman tulostimeni ennen kuin sain tietää hehkulamppuhuijauksesta mitään, niin tutkin tulostimen piirijärjestelmää ja tein sinne hyppylankoja ohittaakseni tietyt piirit ja kas kummaa, muka viallinen tulostin heräsi takaisin eloon ja tulosteli täysin siistejä tulosteita.
Ilmoita asiaton viesti
Luonto hukkaa yhtälailla energiaa huonoilla hyötysuhteilla. Esimerkiksi kasvien hengitys.
Ilmoita asiaton viesti
Tuo hehkulamppu oli vain karkea käytännön esimerkki, kuinka hukkaenergiaa syntyy. Sama analogia pätee taivaallamme olevaan suureen lamppuun nimeltään aurinko, joka tuottaa maapallolle energiaa (J/s). Maapallon kyky hyödyntää auringosta tulevaa energiaa, on suoraan verrannollinen ulos avaruuteen emittoituvan ja maahan absorboituvan energian hyötysuhteeseen:
𝛈 = Eout / Ein x 100%
Tällä hetkellä maapallolle tulee auringosta energiaa ~340W/m^2, mistä heijastuu takasin avaruuteen ~100W/m^2. Maapallo siis hyödyntää tuosta energiasta ~240W/m^2. Tätähän on toistettu jo useita kertoja, jolloin 𝛈 = 240 / 340 [J/s /m^2] ≈ 71%.
Tässä on myös huomioitava maapallon keskimääräinen lämpötila-anomalia, joka on ~1.2°C korkeampi, kuin esiteollinen aika.
255°K + 1.2°C = 256.2°K
Mikä vastaa W/m^2 = 256.2°K^4 x σ ≈ 244.3W/m^2
Eli 1.2 °C (W/m^2 vastaavuus) on 244.3W/m^2 – 240W/m^2 ≈ 4.3W/m^2
Näin ollen maapallon hyötysuhteeksi kun otetaan huomioon tämä lisä, saadaan:
𝛈 = 244.3 / 340 [J/s / m^2] ≈ 71.9%
Maapallon hyödyntämästä energiasta menee siis taivaan tuuliin keskimäärin ≈ 28.1%.
Mistään desimaalitarkkuuksista ei kuitenkaan ole kysymys, mutta suuntaa antavasti.
Ilmoita asiaton viesti
”Tällä hetkellä maapallolle tulee auringosta energiaa ~340W/m^2”
Tuo on siis keskiarvo jossa mukana myös seudut joilla nyt on yö?
Ilmoita asiaton viesti
Absoluuttiarvoja (desimaalitarkkuuksia) niin paikallisesti kuin globaalisti on mahdoton saavuttaa, siksi tulee käyttää keskiarvoja tai pikemminkin niiden anomalioita.
Ilmoita asiaton viesti
Lämmityskautena hehkulampun hukkaenergia lämmittää sisätiloja, eli tulee hyötykäyttöön.😎
Ilmoita asiaton viesti
Nope. Helsingissä on kotitaloussähkön kulutus laskenut, kaukolämmön kulutus pysynyt ennallaan.
Ilmoita asiaton viesti
Kaikkien kotitalouteen liittyvien kodin koneiden ja laitteiden sähkön kulutus on vuosien saatossa pienentynyt dramaattisesti. Esimerkiksi tyhjiöputkilla toimivat radiovastaanottimet ovat hävinneet ja erilaisten sähkömoottoreiden tehot ovat pienentyneet kodinkoneissa. Mikroaaltouunien käyttö sähköuunien sijaan ja ruuan valmistuksen väheneminen puolivalmisteiden valmiiden ruokien käytön lisääntyessä. Työpaikka- ja kouluruokailu ovat tämän ajan tapoja joita ennen ei ollut.
Ilmoita asiaton viesti
Kautta linjan kulutus on pienentynyt, mutta erityisen suuri ja nopea muutos on ollut kotitalouslampuissa.
Ilmoita asiaton viesti
Kun Sinivirta kannattelee seisten matkalaukkuja käsissään ei tee työtä, koska potenttiaalienergia pysyy samana. Miksi kannattelu kuitenkin loppuu jo varsin pian?
Ilmoita asiaton viesti
Keskisen ei pitäisi sekoittaa gravitaatiota ja minun käsivarsieni tuottamaa vastavoimaa, joka pidättelee gravitaation potentiaalienergiaa hukkaenergiaan.
Ilmoita asiaton viesti
Vai niin. Siis Sinivirran energia käsityksen mukaan, jos laitankin laukut roikkumaan katosta narulla, naru tekee työtä, eli tuotta energiaa. Asia selvä!
Ilmoita asiaton viesti
En minä mitään sellaista ole väittänyt päinvastoin. Miten nämä ”virityksesi’ ylipäätään liittyvät mm. hehkulampun hukkaenergiaan?? Toisaalta blogissa on käsittääkseni hyvin seikkaperäisesti kerrottu, mitä energialla tarkoitetaan..!
Ilmoita asiaton viesti
No annan sinulle vielä mahdollisuuden selittää uudelleen. Energia täytyy ymmärtää myöskin käytännössä. Nyt on vahvoja viitteitä siitä, ettet ymmärrä.
Ilmoita asiaton viesti
Ei minulla ole minkäänlaisia vaikeuksia energian ymmärtämisessä. Mitähän jos Keskinen kerrankin jättäisi nuo arvoitukset ja ihan ensiksi selvittäisi itselleen, mihin on pyrkimässä.
Ilmoita asiaton viesti
Eli jätit selitykseksi ensimmäisen kommenttisi. Alkaa valkenemaan miksi sinun on niin vaikea ymmärtää ilmaston energiabudjettia. Mistään arvoituksesta ei ole kysymys, vaan ihan fysiikan ja energian laeista.
Ilmoita asiaton viesti
Kuten blogin otsikosta voidaan lukea, blogi käsittelee hukka-energiaa ja energian hyötysuhdetta, josta yksinkertainen ja karkea esimerkki on hehkulamppu. Tämä blogi ei siis käsittele ilmaston energia-budjettia, joka on täysin eri asia. Ilmaston energia-budjettia on käsitelty jo lukemattomia kertoja muissa yhteyksissä, joten pidetään ne asiat erillään ja keskitytään nyt vain tämän blogin varsinaiseen teemaan.
Ilmoita asiaton viesti
Itse kommentoit maapallon hyötysuhteesta. Kuulostaa varsin erikoiselta, ettei ilmaston energia budjetti sisälly siihen.
Ilmoita asiaton viesti
Emme kuitenkaan voi varmasti mitata kuin suljetulla järjestelmällä mutta maapallo ei ole suljettu eikä moni muukaan asia, on liian monta muuttujia, joita emme tunne varmasti ja niille etsitään aina selityksiä. Kaikki ei ole kiveen hakattuja kuten moni luulee.
https://fi.wikipedia.org/wiki/Entropia
Ilmoita asiaton viesti
https://puheenvuoro.uusisuomi.fi/hannusinivirta/mihin-kaikki-hukka-energia-katoaa/#comment-3380620
Ilmoita asiaton viesti