Energiák kicsiben és nagyban

Időnként rettentően büszkék vagyunk az általunk létrehozott energiákra, pedig az Univerzum ennél sok-sok nagyságrenddel nagyobb energiákkal "játszadozik". Megpróbáltam néhány érdekes adatott összeszedni ezeknek az energiáknak (ezeknek a nagyságrendeknek) a szemléltetésére. Az összehasonlíthatóság érdekében mindenütt joule-ban és hatvány alakban adom meg az értékeket.

A saját házunk táján

Nézzünk először néhány adatot az általunk létrehozott energiák köréből:

- Nekünk, mármint az emberi testnek egy kicsi is nagy lehet. Ha mondjuk 40 km/óra (11,1 m/s) sebességre felgyorsulunk kerékpárunkkal, akkor az 1/2 mv² képlet alapján, mondjuk a kerékpárral együtt 70 kg tömeggel számolva 8625 joule (8,625 * 10³ joule) mozgási energiára teszünk szert. Ez alakul aztán át mindenféle roncsolódásokká, mondjuk valaminek nekiütközve, vagy egyszerűen csak hővé a fékeken, ha megállunk.

- Egy gépkocsi mozgási energiája már sokkal jelentősebb a jóval nagyobb sebesség és tömeg miatt. Mondjuk, vegyünk egy átlagos gépkocsi 1 tonnás teljes tömeggel és 130 km/óra (36,1 m/s) autópálya sebességgel. Ennek a mozgási energiája 2606821 joule (2,6 * 10⁶ joule).

Nézzünk még két példát a mozgási energiájú fegyverek köréből is.

- Egy 9 mm-es pisztolylövedék tömege 7,35 g sebessége 340 m/s. Ennek mozgási energiája 850 joule (8,5 * 10² joule).
(Érdemes elgondolkodni rajta, hogy mennyire meghatározó a sebesség a mozgási energiában. Ez a 10 grammnál kisebb tömegű lövedék tized akkora mozgási energiára tesz szert, mint a 70 kg össztömegű, 40 km/órával haladó kerékpár és kerékpáros a fentebbi példában!)

- Egy harckocsik kilövésére használt uránmagos lövedék tömege kb. 1 kilogramm sebessége kb. 1 km/s. Ennek mozgási energiája 1000000 joule (10⁶ joule). (Ez több mint egyharmada a fentebb említett 1 tonnás, 130 km/órával haladó gépkocsiénak!)

Nézzünk kicsit nagyobb energiákat:

- A magyar háztartások primer energiafelhasználása 2008-ban 1126 PJ (1,126 * 10¹⁸ joule) volt .

- Az EU elsődleges energiafelhasználása 2012-ben 1675 Mtoe (kb. 7 * 10¹⁹ joule) volt.

- A legnagyobb hazai erőmű, a 2000 MW teljesítményű paksi atomerőmű 2008-ban 14818 gigawattóra (5,3 * 10¹⁶ joule) villamos energiát állított elő.

- A világ legnagyobb vízerőműve (2013), a kínai Három szurdok gát teljesítménye 22500 MW. Éves termelése 100 TWh (3,6 * 10¹⁷ joule). Kína áramtermelésének kilencedét állítja elő.

A paksi atomerőmű	Három szurdok gát

És akkor itt vannak "büszkeségeink" a nukleáris fegyverek.

- Az eddig megépített legnagyobb hidrogénbomba (Cár-bomba, Szovjetunió) 50 megatonnás (2,1 x 10¹⁷ joule) volt.

- A világ nukleáris fegyvereinek összes energiája (82-es adat) kb. 12.000 megatonna (Kb. 5 * 10¹⁹ joule).

Nézzük a Föld energiáit.

A földrengések hatalmas energiákat szabadítanak fel.
Egy 4,5-ös földrengés kipattanásakor nagyjából akkora energia szabadul fel, mint egy kisebb (20 kilotonnás, nagaszaki méretű) atombomba robbanásakor (kb. 5 * 10¹² joule).
A hatalmas pusztítást okozó 2012-es japán földrengésnél (a képen) 3 * 10²³ joule energia szabadult fel.
(Ebből az is jól látszik mekkora különbség van egy 4,5-ös és egy 9-es földrengés között!)

A vulkánok is messze meghaladják az általunk előállított energiákat.

A legnagyobb ismert vulkánkitörés, a La Garita Kalderát (a képen) létrehozó kitörés 10 zettajoule (1 *10²² joule) energiát szabadított fel.

Már egy mérsékelt övi zivatar energiája is nagyobb, mint egy kisebb fajta atombombáé (a Hirosimára ledobott robbanásának energiája 8,8 * 10¹³ joule volt).
A trópusi ciklonok energiái azonban felülmúlnak minden, az emberi dimenzióba tartozót (Egy hurrikán energiája nagyságrendileg 10¹⁹- 10²⁰ joule).

Maradjunk még mindig a Földön, de nézzünk "külső forrásokból" származó energiákat.

2013. február 15-én egy 17-20 m körüli átmérőjű "kődarab" robbant fel a légkörben az oroszországi Cseljabinszk közelében (a képen). A robbanás energiája 3,75 * 10¹⁴ joule volt. Majdnem 5-szöröse a Hirosimára ledobott atombombáénak.

A dínókat egy "nagyobbacska", kb. 10 km átmérőjű kisbolygó intézte el úgy 65 millió éve.
Ennek becsapódásakor 100 teratonna TNT robbanásának megfelelő (4 * 10²³ joule) energia szabadult fel. Ez kétmilliószorosa a fentebb említett legnagyobb hidrogénbombáénak.

(A fentebb említett mozgási energiás példákból talán jobban érthető miért szabadulnak fel ilyen hatalmas energiák a rendkívűl gyors és esetleg még tömegben is nagy meteorok esetén.)

Menjünk kicsit távolabb, de még csak a "szomszédba"

Napunk, éltető sugarait magfúzióval állítja elő.

Csak elektromágneses sugárzás formájában kb. 3,7 * 10²⁶ W energiát sugároz szét. E miatt másodpercenként 4 millió tonna tömeget veszít.
Ebből a földi légkör felső részét 174 petawattnyi energia éri el, aminek kb 30 %-a visszaverődik a világűrbe.
A földfelszín, az atmoszféra és az óceánok által évente elnyelt napenergia 3,850,000 exajoule (3,85 * 10²⁴ joule).

Az igazán nagyok

Napunk elképesztően nagy mennyiségű energiát termel, de ez teljesen eltörpül az Univerzum legnagyobb "energia-kibocsátói" mellett.

Egy szupernóva által kisugárzott fényenergia mennyisége átmenetileg a Napénak százmilliószorosa is lehet, rövid idő alatt kb. 10⁴⁴ joule energiát képesek kibocsátani, nagyjából annyit, amelyet a Nap egész élettartama során.

Egy kvazár energia-kibocsátása egy teljes galaxisénak akár az 1000-szerese lehet.

A gamma-kitörések során kb. 10⁴⁴ - 10⁴⁷ joule energia szabadul fel, ami nagyjából azzal egyenértékű, mintha a Nap tömegének jelentős része néhány másodperc alatt szétsugárzódna.

Szupernóva	Kvazár	Gammakitörés

Felhasznált irodalom