Cosa non è possibile se i reagenti non superano una barriera energetica nota come energia di attivazione?
doc-5279
Nel contesto chimico, l' energia è un attributo di una sostanza in conseguenza della sua struttura atomica, molecolare o aggregata. Dal momento che una trasformazione chimica è accompagnata da un cambiamento in uno o più di questo tipo di struttura, è invariabilmente accompagnata da un aumento o diminuzione di energia delle sostanze coinvolte. Una certa energia viene trasferita tra l' ambiente circostante e i reagenti della reazione sotto forma di calore o luce; quindi i prodotti di una reazione possono avere più o meno energia dei reagenti. Si dice che una reazione sia esergonica se lo stato finale è inferiore sulla scala energetica rispetto allo stato iniziale; nel caso di reazioni endergoniche la situazione è l' inverso. Le reazioni chimiche sono invariabilmente impossibili a meno che i reagenti non superino una barriera energetica nota come energia di attivazione. La velocità di una reazione chimica (a una data temperatura T) è correlata all' energia di attivazione E, dal fattore di popolazione e-E/kT del Boltzmann - cioè la probabilità che la molecola abbia energia maggiore o uguale a E alla data temperatura T. Questa dipendenza esponenziale di una velocità di reazione dalla temperatura è nota come equazione Arrhenius.
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doc-12812
Mentre il successo della predazione si traduce in un guadagno di energia, la caccia comporta sempre costi energetici. Quando la fame non è un problema, in generale la maggior parte dei predatori non cercherà di attaccare le prede poiché i costi superano i benefici. Ad esempio, un grande pesce predatore, come uno squalo ben nutrito in un acquario, di solito ignora i pesci più piccoli che nuotano intorno ad esso (mentre i pesci preda approfittano del fatto che il predatore dell' apice è apparentemente disinteressato). L' uccisione delle eccedenze rappresenta una deviazione da questo tipo di comportamento. Il trattamento del consumo in termini di analisi costi-benefici è noto come teoria del foraggiamento ottimale, ed è stato abbastanza riuscito nello studio del comportamento animale. In generale, i costi e i benefici sono considerati in aumento di energia per unità di tempo, anche se altri fattori sono importanti, come i nutrienti essenziali che non hanno alcun valore calorico ma sono necessari per la sopravvivenza e la salute.
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doc-5293
La termodinamica divide la trasformazione dell' energia in due tipi: processi reversibili e processi irreversibili. Un processo irreversibile è quello in cui l' energia viene dispersa (spread) in stati energetici vuoti disponibili in un volume, da cui non può essere recuperata in forme più concentrate (meno stati quantistici), senza degradazione di ancor più energia. Un processo reversibile è un processo in cui questo tipo di dissipazione non avviene. Ad esempio, la conversione di energia da un tipo di campo potenziale ad un altro è reversibile, come nel sistema a pendolo descritto sopra. Nei processi in cui si genera calore, gli stati quantici di energia inferiore, presenti il più possibile eccitazioni nei campi tra gli atomi, fungono da serbatoio per una parte dell' energia, dalla quale non può essere recuperata, per essere convertita con efficienza al 100% in altre forme di energia. In questo caso, l' energia deve rimanere in parte come calore, e non può essere completamente recuperata come energia utilizzabile, se non al prezzo di un aumento di qualche altro tipo di aumento simile al calore in disordine negli stati quantistici, nell' universo (come un' espansione della materia, o una randomizzazione in un cristallo).
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doc-7693
La densità di energia per unità di volume di idrogeno liquido e idrogeno gassoso compresso a qualsiasi pressione praticabile è significativamente inferiore a quella delle fonti di combustibile tradizionali, anche se la densità di energia per unità di massa di combustibile è superiore. Tuttavia, l' idrogeno elementare è stato ampiamente discusso nel contesto dell' energia, quale possibile vettore energetico futuro su scala economica. Ad esempio, la cattura e lo stoccaggio del CO2 2, seguiti dalla cattura e dallo stoccaggio del carbonio, potrebbero essere effettuati nel punto di produzione di CO2 2 a partire da combustibili fossili. L' idrogeno utilizzato nei trasporti brucerebbe in modo relativamente pulito, con alcune emissioni di NOx, ma senza emissioni di carbonio. Tuttavia, i costi di infrastruttura associati alla piena conversione ad un' economia basata sull' idrogeno sarebbero considerevoli. Le celle a combustibile possono convertire l' idrogeno e l' ossigeno direttamente in elettricità in modo più efficiente rispetto ai motori a combustione interna.
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doc-5287
Nella meccanica quantistica, l' energia è definita in termini di operatore energetico come derivato temporale della funzione d' onda. L' equazione di Schrödinger equipara l' operatore energetico all' energia totale di una particella o di un sistema. I suoi risultati possono essere considerati come una definizione di misurazione dell' energia nella meccanica quantistica. L' equazione di Schrödinger descrive la dipendenza spaziale e temporale di una funzione ondulatoria (non relativistica) in lenta evoluzione dei sistemi quantistici. La soluzione di questa equazione per un sistema legato è discreta (un insieme di stati consentiti, ciascuno caratterizzato da un livello energetico) che si traduce nel concetto di quanta. Nella soluzione dell' equazione di Schrödinger per qualsiasi oscillatore (vibratore) e per le onde elettromagnetiche sotto vuoto, gli stati energetici risultanti sono correlati alla frequenza in base alla relazione di Planck:  (dove  è la costante di Planck e la frequenza). Nel caso di un' onda elettromagnetica questi stati energetici sono chiamati quanta di luce o fotoni.
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doc-4286
L' azienda mira a ridurre il proprio impatto ambientale esterno attraverso l' evoluzione dei prodotti ad alta efficienza energetica e a ridurre l' impatto operativo diretto attraverso programmi di efficienza energetica. I programmi interni di efficienza energetica risparmiano all' azienda oltre 3 milioni di dollari all' anno in risparmi energetici. La componente più importante dei risparmi interni di efficienza energetica dell' azienda è rappresentata dalla gestione dell' energia del PC: l' azienda prevede di risparmiare 1,8 milioni di dollari in costi energetici grazie all' utilizzo di software specializzati per la gestione dell' energia su una rete di 50.000 PC.
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doc-13731
Mark Z. Jacobson, professore di ingegneria civile e ambientale alla Stanford University e direttore del suo Atmosfera ed Energy Program afferma che produrre tutta la nuova energia con l' energia eolica, solare e idroelettrica entro il 2030 è fattibile e gli accordi di approvvigionamento energetico esistenti potrebbero essere sostituiti entro il 2050. Gli ostacoli all' attuazione del piano per le energie rinnovabili sono considerati "principalmente sociali e politici, non tecnologici o economici". Jacobson dice che i costi energetici con un sistema eolico, solare e idrico dovrebbero essere simili ai costi energetici odierni.
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doc-5290
Le trasformazioni di energia nell' universo nel corso del tempo sono caratterizzate da vari tipi di energia potenziale che è stata disponibile dal Big Bang successivamente essere "rilasciato" (trasformato in più tipi attivi di energia come l' energia cinetica o radiante) quando un meccanismo di attivazione è disponibile. Esempi familiari di tali processi includono il decadimento nucleare, in cui l' energia viene rilasciata che originariamente era "immagazzinata" in isotopi pesanti (come uranio e torio), per nucleosintesi, un processo che in ultima analisi utilizza l' energia potenziale gravitazionale liberata dal collasso gravitazionale delle supernovae, per immagazzinare energia nella creazione di questi elementi pesanti prima che venissero incorporati nel sistema solare e nella Terra. Questa energia viene attivata e rilasciata nelle bombe a fissione nucleare o nella produzione di energia nucleare civile. Allo stesso modo, nel caso di un' esplosione chimica, l' energia chimica potenziale viene trasformata in energia cinetica ed energia termica in un tempo molto breve. Ancora un altro esempio è quello di un pendolo. Nei punti più alti l' energia cinetica è pari a zero e l' energia potenziale gravitazionale è al massimo. Al suo punto più basso l' energia cinetica è al massimo ed è pari alla diminuzione di energia potenziale. Se uno (unrealisticamente) ipotizza che non ci sia attrito o altre perdite, la conversione di energia tra questi processi sarebbe perfetta, e il pendolo continuerebbe a oscillare per sempre.
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doc-13699
Alla fine del 2011, la capacità totale mondiale di energia rinnovabile superava i 1.360 GW, con un incremento dell' 8%. Le energie rinnovabili che producono elettricità hanno rappresentato quasi la metà dei 208 GW di capacità aggiunti globalmente nel 2011. L' energia eolica e solare fotovoltaica (PV) ha rappresentato quasi il 40% e il 30%. In base al rapporto REN21 del 2014, le energie rinnovabili hanno contribuito per il 19% al consumo energetico e per il 22% alla produzione di energia elettrica rispettivamente nel 2012 e 2013. Tale consumo energetico è suddiviso in 9% proveniente da biomasse tradizionali, 4,2% da energia termica (non biomassa), 3,8% da energia idroelettrica e 2% da energia eolica, solare, geotermica e da biomasse.
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doc-13727
A partire dal 2012, le energie rinnovabili svolgono un ruolo importante nel mix energetico di molti paesi a livello mondiale. Le energie rinnovabili stanno diventando sempre più economiche sia nei paesi in via di sviluppo che in quelli sviluppati. I prezzi delle tecnologie per le energie rinnovabili, in particolare l' energia eolica e solare, hanno continuato a diminuire, rendendo le energie rinnovabili competitive rispetto alle fonti energetiche convenzionali. Senza condizioni di parità, tuttavia, l' elevata penetrazione sul mercato delle energie rinnovabili dipende ancora da una solida politica promozionale. Le sovvenzioni per i combustibili fossili, che sono di gran lunga superiori a quelle per le energie rinnovabili, rimangono in vigore e devono essere eliminate rapidamente.
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doc-13506
I moderni sistemi di elettrificazione prendono l' energia CA da una rete elettrica che viene fornita a una locomotiva e convertita in una tensione CC per essere utilizzata dai motori di trazione. Questi motori possono essere motori in corrente continua che utilizzano direttamente la corrente continua oppure possono essere motori trifase in corrente alternata che richiedono un' ulteriore conversione della corrente continua in corrente alternata trifase (utilizzando l' elettronica di potenza). In questo modo entrambi i sistemi si trovano di fronte allo stesso compito: convertire e trasportare AC ad alta tensione dalla rete elettrica alla corrente continua a bassa tensione nella locomotiva. Dove deve avvenire questa conversione e a quale tensione e corrente (AC o DC) deve avvenire il flusso di energia alla locomotiva? E come tutto ciò è correlato all' efficienza energetica? Sia la trasmissione che la conversione dell' energia elettrica comportano perdite: perdite ohmiche nei fili e nell' elettronica di potenza, perdite di campo magnetico nei trasformatori e nei reattori di lisciatura (induttori). La conversione di potenza per un sistema CC avviene principalmente in una sottostazione ferroviaria dove è possibile utilizzare hardware di grandi dimensioni, pesanti e più efficienti rispetto a un sistema CA in cui la conversione avviene a bordo della locomotiva dove lo spazio è limitato e le perdite sono significativamente più elevate. Inoltre, l' energia utilizzata per soffiare aria per raffreddare i trasformatori, l' elettronica di potenza (compresi i raddrizzatori) e altro hardware di conversione deve essere preso in considerazione.
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