История использования различных видов энергии

Древнейшими источниками энергии считают Солнце и ручной труд (свой, рабов, слуг, рабочих). Далее начали использовать энергию сгорания древесины и, эксплуатируя домашних животных, их энергию. потом научились применять энергию природы, а именно вода и воздух, для строительства мельниц. Первым в истории механическим двигателем было водяное колесо, применявшееся для поливочных систем в следующих странах: Древний Восток, Египет, Китай, Индия. Водяные колеса распространялись в средние века, в странах Европы и являлись базой всех производств.  В этот же период широко применялись ветряные мельницы. С XXIII века были попытки создания вечного двигателя, но так и не нашли способ изобретения перпетуум мобиле.

В наше время энергетика является основополагающей базы отраслей промышленности, дающая прогресс общественного производства. Во всех развитых в промышленности государствах темп развития энергетики опережал темп развития прочих отраслей.

Энергетика – это хорошо, однако она оказывает далеко не хорошее влияние на окружающую среду и человека. Она оказывает влияние на атмосферу (потребление кислорода, выброс газов, влаги и твердых частиц), гидросферу (потребление воды, создание искусственных водохранилищ, сбросы загрязненных и нагретых вод, жидких отходов) и на литосферу (использование ископаемых, изменение ландшафта, что приводит к исчерпанию природных ресурсов).

Человек, несмотря на вред энергетики продолжает ее развитие, рост потребления энергии не тревожил общество. Так длилось до середины семидесятых годов, когда специалисты получили данные, свидетельствующие о сильном человеческом давлении на климатическую систему, что является большой угрозой и может привести к глобальной катастрофе, при неконтролируемом потреблении энергии. С тех пор никакая проблема науки не привлекает такого внимания, как изменение климата из-за человеческой деятельности.

Считают, что главная причина этого отклонения является энергетика. Под энергетикой понимают  любую область деятельности человека, связанную с производством и использованием энергии. Основную часть энергетики обеспечивает потребление энергии, возникающей при сжигании органического ископаемого топлива, а именно: Нефти, газа и так далее,  что приводит к выбросу в атмосферу огромного количества неблагоприятных веществ.

Сила водяного пара была освоена до нашей эры в Греции, где Герон Александрийский строит модель парового двигателя. Герон, ученый древней Греции, который работал в Александрии. Автор работ, в которых систематически излагались основные успехи античного мира в областях прикладной механики, В "Пневматике" ученый описывал различные механизмы, которые приводились в движение путем нагревания или сжатием воздуха или пара, автомат для открывания дверей, пожарный насос, водяной орган, механический театр марионеток и так далее. В "Механике" Герон описывал пять простейших машин – это рычаг, ворот, клин, винт и блок. Герона был известен и параллелограмм сил. Используя зубчатую передачу, Герон изобрел и построил прибор для измерения протяжённости дорог, на том же принципе основались  современные таксометры. Автомат Герона для продажи "священной" воды является первым образом современных автоматов для спуска жидкости. Однако механизмы Герона не нашли широкого практического применения. Их использовали в конструкции механических игрушек. Исключением является только гидравлическая машина Герона, с помощью которой был усовершенствован водочерпалки того времени. В сочинении. "О диоптре" были изложены законы о земельной съёмке, основывающиеся на использовании прямоугольных координат. В том же месте дается описание диоптра - прибора для измерения углов – первообразом современного теодолита. Изложение основы артиллерии древней Греции Герон дал в научном сочинении "Об изготовлении метательных машин", Работы в Математике Герона являются энциклопедией Древней Греции прикладной математики. В "Метрике" даны способы и формулы для точного и приблизительного расчёта различных геометрических фигур, например формула Герона для определения площади треугольника по трём сторонам, правила решений квадратных уравнений и приближённого извлечения квадратных и кубических корней. В основном изложение в математических трудах Герона догматично - правила часто не выводятся, а только выясняются на примерах.

Проект универсального парового двигателя был предложен в 1763 русским механиком Иваном Ивановичем. Ползуновым, который спарил в своей машине цилиндры, тем самым получил двигатель непрерывного действия. Вполне развитая форма универсального теплового двигателя. получили в 1784 в паровой машине английского механика Джеймса. Уатта. Использование паровых машин было обусловлено независимостью размещения промышленного производства от источников природной энергии и привело к более усокреному развитию промышленности на новом уровне энергетики. Первый использованный в практике двигатель был сконструирован в 1860 французским механиком Этьеном Ленуаром. В 1876 Штерн Отто  в Германии создает более усовершенствованный 4-тактный двигатель на газе. В сравнении с паровой машиной, двигатель, освобожденный от парокотельного оборудования, имел более высокий КПД, был более упрощенным и мобильным. В 1897 немецкий инженер Дизель, работал над повышением эффективности двигателя и, в свою очередь, предложил двигатель внутреннего сгорания с воспламенением от сжатия, то есть дизельный. Дальнейший апгрейд этого двигателя. позволило применять в качестве дешёвого топлива нефть, что привело к такому мнению, что двигатель внутреннего сгорания – это экономичный, стационарный двигатель. После этого двигатель внутреннего сгорания получает широкое распространение в устройстве автомобилей.

В начале 19 века Майкл Фарадей изобретает электродвигатель и электрогенератор.

В конце 19 века для сжигания в паровых двигателях начинают использовать вместо угля нефть. Освоено бурение, перегонка нефти, изобретен двигатель внутреннего сгорания. В 1998 г. немецкие инженеры Карл Бенц и Готлиб Даймлер создают первый автомобиль с тремя колесами и бензиновым двигателем. С использованием нефти было гораздо меньше загрязнений чем с углем, к тому же было легче транспортировать. Конкурируя государства определяют источники сырья, как политика государств.

Первая половина двадцатого века известна распространением гидроэлектростанций и тепловых электростанций; Они используют уголь, потом - нефтепродукты (мазут). В этот период природный газ, попутный нефти сжигали без реализации отходов. После второй мировой войны построили сеть газопроводов, и взросло его использование, он экологически чище и экономичней.

1950-1960 годы – ввод в действие первой ядерной электростанции (1954 г. СССР). Использование ядерной энергией - одно из важнейших научно-технических достижений ХХ века. Этому предшествовал запуск первого атомного реактора (1942 г. США); взрыв первой атомной бомбы - 1945 США; 1949 – СССР – Казахстан.

Во второй половине двадцатого века - возрастает скорость использования энергоресурсов. Происходит возникновение регулярных энергетических кризисов, экологические проблемы. Оценки Римского клуба, опубликованными в книге «Пределы роста» в 1972 г., при прогнозах темпа развития промышленности и роста рождаемости, шел разговор о серьезнейших проблемах, способных поставить под угрозу человеческое существование, которые могли возникнуть уже в середине нашего века. По прогнозам, опубликованным в обзоре ООН, дос­тупные запасы нефти могут быть исчерпаны в течение 41, газа - 64 и уг­ля - 251 года (начиная с 2001 г.). Это говорит о том, что человечеству необходимо находить альтернативные источники энергии уже сейчас. Необходимостью поиска альтернативных источников энергии в большой степени обуславливаются и дру­гие глобальные экологические проблемы, прежде всего - рост концентрации в атмосфере парниковых газов.