3 พลังงานนิวเคลียร์ พลังงานน้ำประเภทเกิดขึ้น?

พลังงาน

พลังงาน คือ ความสามารถที่จะทำงานได้ ความสามารถดังกล่าวนี้เป็นความสามารถของวัตถุใดมีพลังงานวัตถุนั้นก็สามารถทำงานได้และคำว่างานในที่นี้เป็นผลของการกระทำของแรง ซึ่งทำให้วัตถุเคลื่อนที่ไปในแนวของแรง สิ่งใดก็ตามที่สามารถทำให้วัตถุเปลี่ยนตำแหน่งหรือเคลื่อนที่ไปจากที่เดิมได้ สิ่งนั้นย่อมมีพลังงานอยู่ภายใน พลังงาน คือ ความสามารถที่จะทำงานได้โดยอาศัยแรงงานที่มีอยู่แล้วตามธรรมชาติโดยตรง และที่มนุษย์ใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีดัดแปลงใช้จากพลังงานตามธรรมชาติ ตามคำนิยามของนักวิทยาศาสตร์

พลังงาน คือ ความสามารถในการทำงาน (Ability to do work) โดยการทำงานนี้อาจจะอยู่ในรูปของการเคลื่อนที่หรือเปลี่ยนรูปของวัตถุก็ได้

พลังงาน คือ ความสามารถของสิ่งใด สิ่งหนึ่งที่จะทำงานได้ ซึ่งงานเป็นผลจากการกระทำของแรงเป็นเหตุให้สิ่งนั้นเคลื่อนที่ ซึ่งคุณสมบัติ โดยทั่วไปของพลังงานมีอยู่ 2 ประการ คือ ทำงานได้และเปลี่ยนรูปได้

เนื่องจากความหลากหลายของพลังงานที่มีอยู่เป็นส่วนหนึ่งที่ทำให้ผู้ศึกษาอาจเกิดความเข้าใจสับสนจึงได้มีนักวิชาการพยายามที่จะจำแนก อธิบายพลังงานเพื่อให้ง่ายต่อการศึกษามากยิ่งขึ้นพลัง-งานสามารถจำแนกได้ ดังนี้

จำแนกพลังงานตามแหล่งที่ได้มา

พลัง-งานต้นกำเนิด (Primary energy) หมายถึง แหล่งพลัง-งานที่เกิดขึ้นหรือมีอยู่แล้วตามธรรมชาติสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ โดยตรง ได้แก่ น้ำ แสงแดด ลม เชื้อเพลิงตามธรรมชาติ เช่น น้ำมันดิบ ถ่านหิน ก๊าซธรรมชาติ พลัง-งานความร้อนใต้พิภพ แร่นิวเคลียร์ ไม้ฟืน แกลบ ชานอ้อย เป็นต้น
พลัง-งานแปรรูป (Secondary energy) หมายถึง สภาวะของพลัง-งานซึ่งได้มาโดยการนำพลัง-งานต้นกำเนิดดังกล่าวแล้วข้างต้นมาแปรรูป ปรับปรุง ปรุงแต่ง ให้อยู่ในรูปที่สามารถนำไปใช้ประโยชน์ในลักษณะต่าง ๆ กันได้ตามความต้องการ เช่น พลัง-งานไฟฟ้า ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม ถ่านไม้ ก๊าซปิโตรเลียมเหลว เป็นต้น

จำแนกพลังงานตามแหล่งที่นำมาใช้ประโยชน์

พลัง-งานสิ้นเปลือง (Non – renewable energy resources) หรือพลัง-งานฟอสซิลได้แก่ น้ำมัน รวมทั้งหินน้ำมัน ทรายน้ำมัน ถ่านหิน และก๊าซธรรมชาติ ที่เรียกว่าใช้แล้วหมดก็เพราะหามาทดแทนไม่ทันการใช้ พลัง-งานพวกนี้ปกติแล้วจะอยู่ใต้ดิน ถ้าไม่ขุดขึ้นมาใช้ตอนนี้ ก็เก็บไว้ให้ลูกหลานใช้ได้ในอนาคต บางทีจึงเรียกว่าพลัง-งานสำรอง
พลัง-งานหมุนเวียน (Renewable energy resources) พลัง-งานประเภทนี้ ได้แก่ ไม้ กระดาษ ฟืน แกลบ กาก (ชาน) อ้อย ชีวะมวล (เช่น มูลสัตว์ และก๊าซชีวภาพ) น้ำ (จากเขื่อนไหลมาหมุนกังหันปั่นไฟ) แสงอาทิตย์ (ใช้เซลล์แสงอาทิตย์ผลิตไฟฟ้าได้) ลม (หมุนกังหันลมผลิตไฟฟ้า) และคลื่น (กระแทกให้กังหันหมุนปั่นไฟ) และที่ว่าใช้ไม่หมดก็เพราะสามารถหามาทดแทนได้ เช่น ปลูกป่าเอาไม้มาทำฟืน หรือปล่อยน้ำจากเขื่อนมาปั่นไฟ แล้วไหลลงทะเล กลายเป็นไอ และเป็นฝนตกลงมาสู่โลกอีก หรือแสงอาทิตย์ที่ได้รับจากดวงอาทิตย์อย่างไม่มีวันหมดสิ้น

จำแนกพลังงานตามลักษณะการผลิต

พลัง-งานตามแบบ (Conventional energy) เป็นพลัง-งานที่ใช้กันอยู่ทั่วไปมีลักษณะการผลิตเป็นระบบศูนย์กลางขนาดใหญ่ใช้เทคโนโลยีที่พัฒนามาจนเกือบ อิ่มตัวแล้ว เช่น พลัง-งานน้ำขนาดใหญ่ น้ำมันปิโตรเลียม ก๊าซธรรมชาติและถ่านหิน เป็นต้น
พลัง-งานนอกแบบ (Non – conventional energy) ได้แก่ พลัง-งานที่ยังมี ลักษณะการผลิตที่ใช้เทคโนโลยีใหม่ที่กำลังอยู่ในระหว่างการ ทำวิจัยและพัฒนา ซึ่งมีหลายชนิดที่มีความเหมาะสมทางเทคนิคแล้ว แต่ยังต้องปรับปรุงความเหมาะสมทางเศรษฐกิจ เช่น พลังน้ำขนาดเล็ก ก๊าซชีวภาพ ก๊าซจากชีวะมวล หินน้ำมัน พลัง-งานความร้อนใต้พิภพ พลัง-งานแสงอาทิตย์และพลัง-งานลม เป็นต้น

จำแนกพลังงานตามลักษณะทางการค้า

พลัง-งานทางพาณิชย์ (Commercial energy) เป็นพลัง-งานที่มีการซื้อขายกันในวงกว้างและดำเนินการผลิตในลักษณะอุตสาหกรรม เช่น น้ำมันปิโตรเลียม ก๊าซธรรมชาติ ถ่านหิน แร่นิวเคลียร์ ไฟฟ้า เป็นต้น
พลัง-งานนอกพาณิชย์ (Non – commercial energy) เป็นพลัง-งานที่มีการซื้อขายกันในวงแคบและดำเนินการผลิตในลักษณะกิจกรรมในครัวเรือนใช้กันมากในชนบท เช่น ฟืน แกลบ ชานอ้อย และมูลสัตว์ เป็นต้น

จำแนกพลังงานตามลักษณะการทำงาน

พลัง-งานศักย์ (Potential Energy) เป็นพลัง-งานที่เกิดขึ้นเมื่อวัตถุถูกวางอยู่ในตำแหน่งที่สามารถเคลื่อนที่ได้ ไม่ว่าจากแรงโน้มถ่วงหรือแรงดึงดูดจากแม่เหล็ก เช่น ก้อนหินที่วางอยู่บนขอบที่สูง
พลัง-งานจลน์ (Kinetic Energy) เป็นพลัง-งานที่เกิดขึ้นเมื่อวัตถุเคลื่อนที่ เช่น รถที่กำลังวิ่ง ธนูที่พุ่งออกจากแหล่ง จักรยานที่กำลังเคลื่อนที่ เป็นต้น
พลัง-งานสะสม (Stored Energy) เป็นพลัง-งานที่เก็บสะสมในวัสดุหรือสิ่งของต่าง ๆ เช่น พลัง-งานเคมีที่เก็บสะสมไว้ในอาหาร ในก้อนถ่านหิน น้ำมัน หรือไม้ฟืน ซึ่งพลัง-งานดังกล่าวจะถูกเก็บไว้ในรูปขององค์ประกอบทางเคมีหรือของวัสดุหรือ สิ่งของนั้น ๆ และจะถูกปล่อยออกมาเมื่อวัสดุหรือสิ่งของดังกล่าวมีการเปลี่ยนรูป เช่น การเผาไม้ฟืนจะให้พลัง-งานความร้อน

ความสำคัญของพลังงาน

พลัง-งานมีความสำคัญต่อสิ่งมีชีวิต ตลอดจนการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ที่เกิดขึ้นบนโลกในด้านต่าง ๆ อย่างมากมายนำมากล่าวโดยสรุปได้ดังนี้

1. พลังงานในการประกอบกิจกรรมหรือการปฏิบัติงานต่าง ๆ
   – การเคลื่อนไหวซึ่งอาจเป็นส่วนที่เคลื่อนไหวอวัยวะ เช่น การเต้นของหัวใจ การหายใจของปอด การไหลของไซโตพลาสซึมที่เรียกว่า ไซโคลซิสหรือการเคลื่อนไหวส่วนต่าง ๆ ของร่างกาย เช่น การเคลื่อนไหวแขน ขา การเดิน การหุบของใบ และการเคลื่อนที่ของยอดพืชเข้าหาแสง
   – กระบวนการทางสรีระ เช่น การแบ่งเซลล์ การหดตัวของเซลล์กล้ามเนื้อ การทำงานของเซลล์ประสาท การสังเคราะห์แสง การดูดแร่ธาตุและสารอาหารด้วยกระบวนการซึ่งใช้พลัง-งานของพืช
   – การติดต่อสื่อสารซึ่งจะต้องใช้พลัง-งาน เช่น พลัง-งานเสียงเพื่อการพูดคุย พลัง-งานแสงช่วยในการมองเห็นสิ่งต่าง ๆ การติดต่อสื่อสารโดยการใช้การแสดงออกด้วยท่าทาง ต่าง ๆ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าจะใช้ประโยชน์สำหรับการส่งวิทยุและโทรทัศน์ และเมื่อมีการใช้เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์มาช่วยเทคโนโลยีการสื่อสารก็จะเกิด เป็นเทคโนโลยีสารสนเทศ
2. พลังงานมีความสำคัญสำหรับการทำงานของเครื่องมือเครื่องจักรและอุปกรณ์
   – พลัง-งานไฟฟ้าสามารถขับเคลื่อนอุปกรณ์ต่าง ๆ ได้
   – พลัง-งานจากสารเชื้อเพลิงประเภทที่เรียกว่า ฟอสซิลโดยเฉพาะน้ำมันเป็นเชื้อเพลิงสำหรับยานพาหนะประเภทต่าง ๆ
   – พลัง-งานช่วยให้อุปกรณ์สำรวจสามารถทำงานได้
   – พลัง-งานช่วยให้อุปกรณ์ทางการแพทย์สามารถทำงานได้
3. พลังงานทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางธรรมชาติ
   – การเกิดฟ้าร้อง ฟ้าแลบ และฟ้าผ่าซึ่งเกิดจากการที่ก้อนเมฆถูกลมพัดเคลื่อนที่เกิดการเสียดสีกันกับอากาศและเกิดไฟฟ้าสถิตขึ้น ในที่สุดจะมีการกระโดดของอิเล็กตรอนจากก้อนเมฆที่มีประจุไฟฟ้าลบ ไปสู่ก้อนที่มีประจุบวกหรือลงสู่พื้นดินซึ่งในขณะที่กระแสอิเล็กตรอนเคลื่อนที่ผ่านอากาศและผ่านพ้นไปแล้ว อากาศจะเคลื่อนที่เข้ามากระทบกันเป็นผลทำให้เกิดเสียง
   – การถูกกัดเซาะและพังทลายของพื้นที่ซึ่งเป็นผลสืบเนื่องมาจากพลังน้ำที่อาจเป็นพลัง-งานจากฝนหรือกระแสน้ำ และพลัง-งานลมจะทำให้เกิดการถูกกัดเซาะและการพังทลายของพื้นที่
   – ความเสียหายที่เกิดขึ้นเนื่องจากพลัง-งานลมและกระแสน้ำซึ่งอาจก่อให้เกิด ความเสียหายขึ้นกับอาคาร สิ่งปลูกสร้าง พื้นที่เกษตรกรรมและพื้นที่ป่าไม้ได้ พลัง-งานเป็นสิ่งจำเป็นของมนุษย์ในโลกปัจจุบันและทวีความสำคัญขึ้น เมื่อโลกยิ่งพัฒนามากยิ่งขึ้นแหล่งพลัง-งานค่อย ๆ เปลี่ยนไปเป็นแหล่งพลัง-งาน ที่ต้องอาศัยเทคโนโลยีในการผลิตมากยิ่งขึ้น จากน้ำมันปิโตรเลียมเป็นพลัง-งานแสงอาทิตย์

ประเภทของพลังงาน

ประเภทของพลังงาน 6 ประเภท ตามลักษณะที่เห็นได้ชัดเจน ซึ่งได้แก่

• พลังงานเคมี (Chemical Encrgy)
              พลัง-งานเคมีเป็นพลัง-งานที่สะสมอยู่ในสารต่างๆ โดยอยู่ในพันธะระหว่างอะตอมในโมเลกุล เมื่อพันธะแตกสลาย พลัง-งานสะสมจะถูกปล่อยออกมาในรูปของความร้อนและแสงสว่าง ตัวอย่างเช่น พลัง-งานที่ถูกเก็บไว้ในแบตเตอรี่, พลัง-งานในกองฟืน, พลัง-งานในขนมชอกโกแลต, พลัง-งานในถังน้ำมัน เมื่อไม้ลุกไหม้แล้วจะให้คาร์บอนไดออกไซด์และไอน้ำ รวมถึงผลิตของเสียอื่นๆ เช่น ขี้เถ้า เนื่องจากเชื้อเพลิงที่ใช้แต่ละชนิด มีโครงสร้างทางเคมีที่ต่างกัน เมื่อใช้ในปริมาณเชื้อเพลิงที่เท่ากัน จึงให้ความร้อนไม่เท่ากัน ซึ่งก๊าซธรรมชาตินั้นให้ความร้อนมากกว่าน้ำมัน และน้ำมันนั้นก็ให้ความร้อนมากกว่าถ่านหิน

• พลังงานความร้อน (Thermal Energy)
               แหล่งกำเนิดพลัง-งานความร้อน มนุษย์เราได้พลัง-งานความร้อนมาจากหลายแห่งด้วยกัน เช่น จากดวงอาทิตย์, พลัง-งานในของเหลวร้อนใต้พื้นพิภพ , การเผาไหม้ของเชื้อเพลิง, พลัง-งานไฟฟ้า, พลัง-งานนิวเคลียร์, พลัง-งานน้ำในหม้อต้มน้ำ, พลัง-งานเปลวไฟ ผลของความร้อนทำให้สารเกิดการเปลี่ยนแปลง เช่น อุณหภูมิสูงขึ้น หรือมีการเปลี่ยนสถานะไป และนอกจากนี้แล้ว พลัง-งานความร้อน ยังสามารถทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีได้อีกด้วย หน่วยที่ใช้วัดปริมาณความร้อน คือ แคลอรี่ โดยใช้เครื่องมือที่เรียกว่า แคลอรี่มิเตอร์

• พลังงานกล (Mechanical Energy)
               พลัง-งานกลเป็นพลัง-งานที่เกี่ยวข้อง กับการเคลื่อนที่โดยตรง เช่น ก้อนหินที่อยู่บนยอดเนินจะมีพลัง-งานศักย์กล (Potential mechanical energy) อยู่จำนวนหนึ่ง ขณะที่ก้อนหินกลิ้งลงมาตามทางลาดของเนิน พลัง-งานศักย์จะลดลง และเกิดพลัง-งานจลน์กลของการเคลื่อนที่ (Kinetic mechanical energy) ขึ้นแทน สิ่งมีชีวิตอาศัยพลัง-งานรูปนี้ในการทำงานที่ต้องมีการ เคลื่อนไหวเป็นประจำ เช่น การเดิน การขยับแขนขา การหยิบวัตถุ เป็นต้น

• พลังงานจากการแผ่รังสี (Radiant Energy)
                พลัง-งานที่มาในรูปของคลื่น เช่น แสง ความร้อน คลื่นวิทยุ อินฟาเรด อัลตราไวโอเลต รังสีเอกซ์ รังสีคอสมิก สิ่งมีชีวิตต้องอาศัยพลัง-งานรูปนี้ ในกระบวนการที่สำคัญต่างๆ เช่น การมองเห็นภาพ การสังเคราะห์ด้วยแสง การขยายพันธุ์ชนิดที่ขึ้นอยู่กับช่วงแสง อาจสรุปได้ว่าเป็นพลัง-งานจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้านั้นเอง ซึ่งพลัง-งานรูปนี้มีบทบาทต่อความเป็นอยู่ปกติของสิ่งมีชีวิต และอาจจะได้พลัง-งานที่ได้รับจากดวงอาทิตย์, พลัง-งานจากเสาส่งสัญญาณทีวี, พลัง-งานจากหลอดไฟ, พลัง-งานจากเตาไมโครเวฟ, พลัง-งานจากเลเซอร์ที่ใช้อ่านแผ่นซีดี ฯลฯ

• พลังงานไฟฟ้า (Electrical Energy)
                พลัง-งานที่ได้จากปฏิกิริยาเคมีแบบหนึ่งอันมีผลให้เกิดกระแสไฟฟ้าขึ้นได้ และกระแสไฟฟ้าที่เกิดขึ้นนี้จะไหลผ่านความต้านทานไฟฟ้าได้ถ้าต่อให้เป็นวงจร ผลจากกระแสไฟฟ้าดังกล่าวอาจทำให้เกิดผลต่าง ๆ เช่นก่อให้เกิดอำนาจแม่เหล็ก เกิดความร้อนหรือแสงสว่าง พลัง-งานที่เกิดจากการผ่านขดลวดไปในสนามแม่เหล็ก, พลัง-งานที่ใช้ขับเครื่องคอมพิวเตอร์, พลัง-งานที่ได้จากเซลล์แสงอาทิตย์ เป็นต้น

• พลังงานนิวเคลียร์ (Nuclear Energy)
               พลัง-งานที่ถูกปล่อยออกจากสารกัมมันตภาพรังสี ที่มีอยู่ในธรรมชาติหรือที่เกิดในเตาปฏิกรณ์ปรมาณูหรือระเบิดปรมาณู การเกิด fusion ของนิวเคลียร์เล็ก มีหลักอยู่ว่า ถ้านำเอาธาตุเบาๆ ตั้งแต่ 2 ธาตุขึ้นไป มารวมกันโดยมีพลัง-งานความร้อนอย่างสูงเข้าช่วย จะทำให้ธาตุเบาๆ นี้รวมกัน กลายเป็นธาตุใหม่ ซึ่งหนักกว่าเดิม ส่วน fission เกิดจากปฏิกิริยาระหว่างการยิงอนุภาคบางชนิดกับนิวเคลียสของธาตุหนักๆ ทำให้นิวเคลียสของธาตุหนักแตกแยกออกเป็น 2 ส่วน ซึ่งแต่ละส่วนเป็นธาตุที่เบากว่าเดิม และขนาดเกือบเท่าๆ กัน พลัง-งานรูปนี้มีบทบาทต่อความเป็นอยู่ปกติของสิ่งมีชีวิตน้อย

พลัง-งานกล

       พลัง-งานกลเป็นพลัง-งานที่เกี่ยวข้องกับวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่หรือพร้อมที่จะเคลื่อนที่  แบ่งออกเป็น  2  อย่าง  คือ พลัง-งานศักย์และพลัง-งานจลน์

1. พลัง-งานศักย์ (potential energy : Ep ) คือ พลัง-งานที่สะสมอยู่ในตัววัตถุหรือสสารที่หยุดนิ่งอยู่กับที่ยังไม่เกิดการเคลื่อนที่ ถ้าวัตถุอยู่บนพื้นที่สูงจากระดับพื้นดินขึ้นไป พลัง-งานที่สะสมอยู่ในตัวของวัตถุนี้จะเกิดจากแรงดึงดูดของโลกจึงเรียกว่า “พลัง-งานศักย์โน้มถ่วง”

             การคำนวณพลัง-งานศักย์โน้มถ่วงใช้สูตรดังนี้

                                          Ep = mgh        

2.   พลัง-งานจลน์ ( kinetic energy : Ek )  คือ  พลัง-งานที่มีอยู่ในวัตถุที่กำลังเคลื่อนที่

                การคำนวณพลัง-งานจลน์ใช้สูตร  Ek = 1/2mv2

กฎการอนุรักษ์พลัง-งาน

              กฎการอนุรักษ์พลัง-งาน (Law of conservation of energy) กล่าวไว้ว่า “พลัง-งานรวมของวัตถุจะไม่สูญหายไปไหน  แต่สามารถเปลี่ยนจากรูปหนึ่งไปเป็นอีกรูปหนึ่งได้”

พลัง-งานความร้อน

       พลัง-งานความร้อนเป็นพลัง-งานรูปหนึ่งที่สามารถทำงานได้และเปลี่ยนรูปมาจากการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง จากดวงอาทิตย์  พลัง-งานไฟฟ้า พลัง-งานความร้อนใต้พิภพ  หรือเกิดจากปฏิกิริยาเคมี  พลัง-งานเหล่านี้ล้วนแต่มีความสำคัญในการทำกิจกรรมต่าง ๆ ของสิ่งมีชีวิต

ที่มา:sites.google.com/site/writerdarkhorse/bth-thi-10-phlangngan,krtc.ac.th/html/images/stories/chapter1.pdf

อ่านบทความทั้งหมด >>> pangpond.com