Αρχική » 2023
Αρχείο έτους 2023
Τα μεγαλύτερα άλυτα μυστήρια της Φυσικής
Τα μεγαλύτερα άλυτα μυστήρια της Φυσικής
του Κώστα Δεληγιάννη
Το 1900, ο Βρετανός φυσικός Λόρδος Κέλβιν είχε πει: «Δεν υπάρχει πλέον τίποτε νέο να ανακαλυφθεί στη φυσική. Το μόνο που απομένει είναι οι μετρήσεις να γίνουν ακόμη περισσότερο ακριβείς».
Δεν χρειάστηκε να περάσουν περισσότερο από δύο δεκαετίες για να διαψευσθεί παταγωδώς, αφού η κβαντική φυσική και η Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν άνοιξαν ένα «παράθυρο» σε έναν άγνωστο έως τότε και αινιγματικό «κόσμο».
Το αποτέλεσμα είναι ότι σήμερα κανείς ερευνητής δεν μιλά για το «τέλος της Φυσικής», αφού υποτίθεται πως έχουμε καταλάβει πλήρως την πραγματικότητα που μας περιβάλλει.
Αντίθετα, κάθε νέα ανακάλυψη φαίνεται να γίνεται η αιτία για ακόμη μεγαλύτερα και βαθύτερα ερωτήματα γι’ αυτήν την πραγματικότητα.
Από αυτά τα ερωτήματα, πέντε «γρίφοι» προβάλλουν αυτή τη στιγμή ως τα μεγαλύτερα «μυστήρια» της Φυσικής.
Τι είναι η σκοτεινή ενέργεια;
Εδώ και δεκαετίες, οι αστροφυσικοί έχουν στη διάθεσή τους δεδομένα που επιβεβαιώνουν ότι το σύμπαν διαστέλλεται με επιταχυνόμενο ρυθμό.
Το γεγονός αυτό σημαίνει πως η συμπεριφορά του σύμπαντος δεν καθορίζεται αποκλειστικά από τις βαρυτικές έλξεις, αλλά ότι υπάρχει μία μυστηριώδης απωστική δύναμη, η σκοτεινή ενέργεια όπως την έχουν ονομάσει, η οποία έχει υπερνικήσει τη βαρύτητα σε κοσμική κλίμακα.
Από τον ρυθμό της συμπαντικής διαστολής, οι επιστήμονες εκτιμούν ότι αντιστοιχεί περίπου στο 70% της ύλης-ενέργειας του σύμπαντος.
Ωστόσο, η φύση της σκοτεινής ενέργειας παραμένει άγνωστη.
Έτσι, είναι ακόμη αδιευκρίνιστο αν πίσω από αυτό τον όρο κρύβεται μία σταθερή πυκνότητα ενέργειας που κατακλύζει ομογενώς τον χώρο, όπως είχε προτείνει ο Αϊνστάιν πριν από 100 χρόνια, ή κάποιο άλλο φυσικό φαινόμενο.
“Death by Black Hole (NASA, Chandra, 01/08/14)” από NASA’s Marshall Space Flight Center διατίθεται με άδεια χρήσης CC by-nc-2.0
Τι είναι η σκοτεινή ύλη;
Αστρονομικές παρατηρήσεις έχουν δείξει επίσης ότι το 27% του σύμπαντος αντιστοιχεί σε μία εξωτική μορφή ύλης, που δεν απορροφά, ούτε εκπέμπει ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.
Η σκοτεινή ύλη, όπως έχει ονομασθεί, δεν μπορεί επομένως να παρατηρηθεί άμεσα.
Εντούτοις, μέχρι σήμερα δεν έχει ανιχνευθεί ούτε με έμμεσο τρόπο, με συνέπεια οι μόνες πληροφορίες που έχουν οι επιστήμονες να προέρχονται από τη βαρυτική της επίδραση σε κοσμικές δομές, όπως οι γαλαξίες.
Μία από τις πιο διαδεδομένες θεωρίες για τα «συστατικά» της είναι ένα υποθετικό είδος σωματιδίων ονόματι WIMP (Ασθενώς Αλληλεπιδρώντα Σωματίδια με Μάζα), ενώ σε όλο τον κόσμο βρίσκονται σε εξέλιξη αρκετά πειράματα με στόχο να εξιχνιάσουν τη φύση της.
Πού οφείλεται το βέλος του χρόνου;
Ο χρόνος έχει μία μόνο κατεύθυνση, αφού εξελίσσεται από το παρελθόν προς το παρόν.
Αυτή η ιδιότητα, που ονομάσθηκε «βέλος του χρόνου» από τον αστροφυσικό Άρθουρ Έντιγκτον το 1927, οφείλεται σε μία ιδιότητα γνωστή ως εντροπία.
Η εντροπία είναι ένα μέτρο της αταξίας ενός συστήματος και, σύμφωνα με τη θερμοδυναμική, δεν μπορεί αυθόρμητα να μειωθεί. Συνεπώς, κάθε σύστημα που δεν δέχεται εξωτερικές επιδράσεις μεταβαίνει σε καταστάσεις ολοένα μεγαλύτερης αταξίας.
Αυτό σημαίνει ότι οι μεταβολές των συστημάτων είναι μη αντιστρεπτές (π.χ. τα μόρια ενός αερίου που θα μπουν σε ένα δοχείο θα διασκορπισθούν σε όλο το εσωτερικό του), κάτι που όμως είναι ασύμβατο με τους νόμους της Φυσικής, οι οποίοι μπορούν να λειτουργήσουν εξίσου καλά τόσο προς τα «εμπρός» όσο και προς τα «πίσω» στον χρόνο.
Σημαίνει επίσης ότι το σύμπαν ξεκίνησε από μια κατάσταση εξαιρετικά απίθανα χαμηλής εντροπίας, χωρίς οι επιστήμονες να μπορούν να εξηγήσουν γιατί αυτό το παρελθόν χαρακτηριζόταν από μέγιστη «οργάνωση».
Γιατί η ύλη επικράτησε της αντιύλης;
Το ερώτημα αυτό ανάγεται ουσιαστικά στον «γρίφο» του γιατί υπάρχουμε. Με βάση τους νόμους της φυσικής, με τη Μεγάλη Έκρηξη θα πρέπει να δημιουργήθηκαν ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης.
Τότε, όμως κάθε σωματίδιο που θα συγκρουόταν με το αντίστοιχο αντισωματίδιό του, όπως ένα πρωτόνιο με ένα αντιπρωτόνιο ή ένα ηλεκτρόνιο με ένα ποζιτρόνιο, θα έπρεπε να εξαϋλωθεί.
Επομένως, το μόνο που θα έπρεπε να απομείνει θα ήταν μία «θάλασσα» φωτονίων, σε ένα άυλο σύμπαν.
Για κάποιον λόγο, όμως, υπήρξε μία μικρή ασυμμετρία ανάμεσα στην ύλη και την αντιύλη, η οποία έδωσε τη δυνατότητα στον «κόσμο» να εξελιχθεί στη σημερινή του μορφή.
Ασυμμετρία που δεν έχει εξηγηθεί έως σήμερα, αφού ακόμη και το πιο λεπτομερές πείραμα μελέτης πιθανών διαφορών στις ιδιότητές τους έληξε τον περασμένο Αύγουστο χωρίς κάποιο απτό αποτέλεσμα.
Ποια είναι η μοίρα του σύμπαντος;
Το «φινάλε» που θα έχει το σύμπαν εξαρτάται από την τιμή της παραμέτρου Ω, η οποία αποτελεί ένα μέτρο της πυκνότητας της ύλης και της ενέργειας.
Με βάση τα παρατηρησιακά δεδομένα, αυτή τη στιγμή το πιο επικρατέστερο σενάριο είναι πως η Ω ισούται περίπου με 1.
Αυτό σημαίνει πως θα συνεχίσει να διαστέλλεται, οδηγούμενο αργά αλλά σταθερά σε «Θερμικό Θάνατο» (Heat Death), δηλαδή σε μία κατάσταση όπου η θερμοκρασία θα είναι απειροελάχιστα μεγαλύτερη από το απόλυτο μηδέν και ο «κόσμος» θα γίνει σκοτεινός και ψυχρός.
Σε πρώτη φάση, προοδευτικά θα σταματήσει η δημιουργία νέων αστέρων, ενώ τα υπάρχοντα αστέρια θα έχουν «σβήσει» το ένα μετά το άλλο, καθώς θα έχουν εξαντληθεί τα καύσιμά τους.
Αν και το τι ακριβώς θα συμβεί μετά βασίζεται ακόμη περισσότερο σε εικασίες, το βέβαιο είναι πως στη συνέχεια θα εξαφανισθούν και οι μαύρες τρύπες, λόγω της ακτινοβολίας που εκπέμπουν.
Πηγή: https://www.naftemporiki.gr/techscience/228521/ta-megalytera-alyta-mystiria-tis-fysikis/
Γιατί δεν μπορούμε ποτέ να φτιάξουμε τη μηχανή του χρόνου
Γιατί δεν μπορούμε ποτέ να φτιάξουμε τη μηχανή του χρόνου
Ήταν ένα μακρύ, ανεκπλήρωτο όνειρο της ανθρωπότητας να αποκτήσει τον έλεγχο στο πέρασμα του χρόνου. Δεν μπορεί παρά να φαντασιωθεί κανείς να λυγίσει τον χρόνο προς τα πίσω, να σταματήσει την αιώνια ροή του και να αποφύγει τον αναπόφευκτο θάνατο, αν είναι τεχνολογικά δυνατό.
Σαφώς, ο χρόνος είναι ένα σαγηνευτικό φαινόμενο. Γι’ αυτό, ένα κοινό θέμα σε κάθε επιστημονική φαντασία είναι το ταξίδι στο χρόνο. Ωστόσο, η κατασκευή της μηχανής του χρόνου είναι τόσο ασήμαντη όπως απεικονίζεται στις ταινίες, όπως το Back to the future; Επιτρέπεται τόσο θεωρητικά όσο και πρακτικά;
Αυτό που συλλέγουμε για το ταξίδι στο χρόνο από τη μυθοπλασία είναι ότι είτε επιστρέφει σε μια περασμένη εποχή είτε πηδά μπροστά στο μέλλον. Το ταξίδι στο χρόνο είναι ένα ταξίδι όχι στο διάστημα που έχει τρεις διαστάσεις, αλλά είναι ένα ταξίδι στην τέταρτη χρονική διάσταση, αυτή που δεν καταλαβαίνουμε πλήρως.
Θεωρία της σχετικότητας
Στη μη σχετικιστική φυσική, ο χρόνος ήταν απόλυτος, ανεξάρτητος από τον παρατηρητή και ίδιος σε όλο το σύμπαν. Αυτό προτάθηκε από τον Άγγλο επιστήμονα Sir Isaac Newton όταν σκέφτηκε ότι ο χρόνος προχωρούσε με σταθερό ρυθμό για όλους παντού.
Αλλά στη σχετικότητα, όπως θεωρητικοποιήθηκε από τον Γερμανό φυσικό Άλμπερτ Αϊνστάιν, ο χρόνος δεν είναι πλέον μια απόλυτη έννοια.
Πρώτον, ο χρόνος αντιμετωπίζεται ως εναλλακτική διάσταση σε σχέση με τις χωρικές διαστάσεις μήκους, πλάτους και ύψους. Με άλλα λόγια, ο χρόνος είναι ένας νέος διάδρομος που πρέπει να περάσεις.
Δεύτερον, ο χρόνος δεν είναι ο ίδιος για όλους παντού, όπως είχε υποθέσει ο Νεύτωνας. Ο χρόνος επιβραδύνεται καθώς ταξιδεύετε πιο γρήγορα, για παράδειγμα.
Στην πραγματικότητα, όταν τα υποατομικά σωματίδια επιταχύνονται σχεδόν με την ταχύτητα του φωτός, η διάρκεια ζωής τους αυξάνεται δραματικά. Συνήθως διασπώνται πιο γρήγορα, αλλά όταν κινούνται με σχετικιστική ταχύτητα μέσα στον επιταχυντή σωματιδίων, βιώνουν τον χρόνο πιο αργά (σε σχέση με άλλα σωματίδια) και ζουν περισσότερο.
Επιπλέον, από τη γενική θεωρία της σχετικότητας, μια αναβαθμισμένη εκδοχή της ειδικής σχετικότητας, είναι γνωστό ότι ο χρόνος περνά πιο αργά για αντικείμενα σε ισχυρά βαρυτικά πεδία, παρά για εκείνα τα αντικείμενα που μένουν μακριά από τέτοια πεδία.
Ως αποτέλεσμα, αν υπήρχαν δίδυμα αδέρφια και ένα από τα δίδυμα περιφερόταν γύρω από μια μαύρη τρύπα ενώ το άλλο γύρω από τη γη, μπορείτε να μαντέψετε ποιο από τα δίδυμα θα ήταν μεγαλύτερο;
Επιστρέφοντας στο ερώτημα: Είναι πρακτικό το ταξίδι στο χρόνο όπως φαίνεται στις ταινίες όπως το Looper ή το Back to the future; Πολλοί επιστήμονες συμφωνούν ότι η ιδέα του ταξιδιού στο χρόνο με το πάτημα ενός κουμπιού δεν είναι δυνατή καθώς θα παραβίαζε τον νόμο της αιτιότητας.
Το παράδοξο
Η ροή του χρόνου μοιάζει με ποτάμι καθώς επιταχύνει, ελίσσεται και επιβραδύνει. Ο χρόνος μπορεί επίσης να έχει στροβιλισμούς και διχάλες σε δύο ή περισσότερα ποτάμια, λέει ο Αμερικανός φυσικός και μελλοντολόγος Michio Kaku.
Μόλις πατηθεί το κουμπί της χρονομηχανής, μπορεί να είναι δυνατό να πάει κανείς προς τα πίσω σε έναν παράλληλο κόσμο. Επομένως, στερημένος της ευκαιρίας να αλλάξει η τροπή των γεγονότων στην πραγματικότητα από την οποία προήλθε. Μια νέα πραγματικότητα θα χτιζόταν από την αρχή, αποφεύγοντας το παράδοξο του παππού.
Αυτή η ιδέα του ταξιδιού στο χρόνο προτάθηκε από τον Βρετανό φυσικό David Deutsch, ο οποίος χρησιμοποίησε την ορολογία των πολλαπλών συμπάντων για να λύσει το ευρέως συζητούμενο παράδοξο του παππού.
Το παράδοξο προέρχεται από την ιδέα ότι αν κάποιος ταξιδέψει σε μια εποχή πριν ο παππούς του κάνει παιδιά και το σκοτώσει, θα έκανε αδύνατη τη δική του γέννηση.
Το ταξίδι στο χρόνο του David Deutsch λύνει το παράδοξο μόνο θεωρητικά. Ο ταξιδιώτης του χρόνου αναδύεται σε ένα εναλλακτικό σύμπαν, αλλά πολύ παρόμοιο με το δικό του. Μπορούν τέτοια σύμπαντα να εισέλθουν και να φύγουν από την ύπαρξη μόνο από την ιδιοτροπία του ταξιδιώτη του χρόνου; Η ιδέα ακούγεται καλή στα χαρτιά, αλλά η πρακτική της δυνατότητα είναι πολύ αμφίβολη.
Τι είναι δυνατό
Σύμφωνα με τους περισσότερους επιστήμονες και μηχανικούς, το ταξίδι στο χρόνο είναι αδύνατο όπως έχετε δει στις ταινίες. Ο αείμνηστος Άγγλος αστροφυσικός Στίβεν Χόκινγκ αστειεύτηκε κάποτε: «Έχω πειραματικές αποδείξεις ότι το ταξίδι στο χρόνο δεν είναι δυνατό». Ο Χόκινγκ διοργάνωσε ένα πάρτι για ταξιδιώτες στο χρόνο το 2010, αλλά δεν ήρθε κανείς.
Ωστόσο, έχουμε παρατηρήσει ότι ο χρόνος επιβραδύνεται και δεν τρέχει πάντα με τον ίδιο ρυθμό παντού, κάτι που μπορεί να βοηθήσει να ταξιδέψουμε προς τα εμπρός στο χρόνο, τουλάχιστον, σε σχέση με κάποιον άλλο. Όπως φαίνεται στις ρεαλιστικές ταινίες όπως το Interstellar (2014).
Επίσης, όταν παρατηρούμε το σύμπαν, κοιτάμε πίσω στο χρόνο. Το φως του δικού μας Ήλιου, για παράδειγμα, χρειάζεται περίπου 8 λεπτά για να φτάσει στη γη. Βλέπουμε τον Ήλιο όπως ήταν πριν από 8 λεπτά. οπότε αν ο Ήλιος εξαφανιζόταν αυτή τη στιγμή, δεν θα το ξέραμε.
Θα εκπλαγείτε αν μάθετε ότι το τηλεσκόπιο James Webb της NASA μπορεί να μελετήσει το φως που εκπέμπεται από τους αρχαιότερους γαλαξίες πριν από 10 δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτό σημαίνει ότι μπορούμε να κοιτάξουμε τη γέννηση του σύμπαντος, λίγο πολύ, αν σχεδιάσουμε ένα ακόμα μεγαλύτερο, καλύτερο τηλεσκόπιο.
Ανακεφαλαίωση
Το ταξίδι στο χρόνο με το πάτημα ενός κουμπιού αποκλείεται. Η κατασκευή μιας τέτοιας μηχανής παραβιάζει όχι μόνο τους νόμους της φυσικής αλλά και την κοινή λογική. Μοιάζει πολύ με την κατασκευή μιας μηχανής αέναης κίνησης, μιας υποθετικής μηχανής που μπορεί να λειτουργήσει άπειρα χωρίς εξωτερική πηγή ενέργειας.
Τέλος, επαναλαμβάνοντας ότι το ταξίδι στο χρόνο είναι πολύ πιο αδύνατο τεχνικά παρά θεωρητικά. Μπορεί να υπάρχει ακόμα μη ανακαλυφθείσα φυσική που επιτρέπει την κατασκευή μιας μηχανής του χρόνου. Μπορεί να είναι δυνατό, αλλά θα απαιτούσε τεράστια ποσά ενέργειας και χρημάτων.
Πηγή: https://www.wondersofphysics.com/2022/09/why-time-travel-is-impossible.html
Περιοδικός Πίνακας
“The Periodic Table of the Elements” από Destinys Agent διατίθεται με άδεια χρήσης CC by-nc-2.0
Μια διαφορετική προσέγγιση στη χημεία: The Periodic Table Song
Θέματα των Διαγωνισμών Φυσικής «Αριστοτέλης» 2023
Θέματα Α’ Γυμνασίου – (με ενδεικτικές απαντήσεις και κατανομή μονάδων)
Θέματα B’ Γυμνασίου – (με ενδεικτικές απαντήσεις και κατανομή μονάδων)
Θέματα Γ’ Γυμνασίου – (με ενδεικτικές απαντήσεις και κατανομή μονάδων)
Νεύτων: Η Δύναμη του Θεού
Ο ετοιμοθάνατος Σερ Ισαάκ Νεύτων αφηγείται τα σημαντικότερα γεγονότα της ζωής του στον πιστό του φίλο John Conduitt: το πολιτικό σκηνικό, η φυσική φιλοσοφία, η θρησκεία, οι εχθροί, οι απώλειες και οι νίκες που έθεσαν τα θεμέλια του μύθου ενός από τους πιο επιφανείς φυσικούς φιλοσόφους όλων των εποχών.
Το ντοκιμαντέρ «Νεύτων: Η Δύναμη του Θεού», παραγωγής Ιδρύματος Ευγενίδου, είναι το πρώτο ελληνικό δραματοποιημένο ντοκιμαντέρ για τη ζωή και το έργο του Ισαάκ Νεύτωνα. Την σκηνοθεσία υπογράφει ο Πάνος Ανέστης.
Διακρίσεις σε ελληνικά και διεθνή φεστιβάλ:
• Βραβείο Κοινού στο 10ο Διεθνές Φεστιβάλ Επιστημονικών Ταινιών της Αθήνας, 2016.
• Βραβείο Ειδικής Μνείας στο 10ο Διεθνές Φεστιβάλ Επιστημονικών Ταινιών της Αθήνας, 2016.
• Award of Excellence στο Φεστιβάλ Impact Docs, Καλιφόρνια, 2016.
• Award of Excellence στο Best Shorts Competition, Καλιφόρνια, 2016.
• Award of Excellence στο IndieFest Film Festival, Καλιφόρνια, 2016.
• Επίσημη Συμμετοχή στο 10ο London Greek Film Festival 2017.
• Επίσημη Συμμετοχή στο 6ο Διεθνές Φεστιβάλ Ψηφιακού Κινηματογράφου της Αθήνας, 2016.
• Επίσημη Συμμετοχή στο Πανόραμα του 10ου DocFest Χαλκίδας, 2016.
• Επίσημη Προβολή στο Doc Market του 19ου Φεστιβάλ Ντοκιμαντέρ Θεσσαλονίκης, 2017.
• Επίσημη Προβολή στο Τμήμα Market του MiradasDoc Film Festival, Τενερίφη, Ισπανία, 2017.
Σκηνοθεσία: Πάνος Ανέστης
Σενάριο: Δημήτρης Πετάκος, Πάνος Ανέστης, Λήδα Αρνέλλου
Ηθοποιοί
Ισαάκ Νεύτων: Κωνσταντίνος Λάγκος
Hannah Ayscough Newton: Σίσσυ Δουτσίου
John Conduitt: Κωνσταντίνος Καρβουνιάρης
Catherine Barton: Κατερίνα Τσάβαλου
Robert Hooke: Σωτήρης Τσακομίδης
Edmond Halley: Μάνος Καρατζογιάννης
Henry Oldenburg: Μιχάλης Ταμπούκας
Isaac Newton Junior: Κωνσταντίνος Παπακωνσταντίνου
Galileo Galilei: Αντώνης Βλησίδης
Αφηγητής: Δημήτρης Πετάκος
Επιστημονικοί σύμβουλοι:
Κώστας Γαβρόγλου, Ομότιμος Καθηγητής Πανεπιστημίου Αθηνών
Μανώλης Πατηνιώτης, Αναπληρωτής Καθηγητής Πανεπιστημίου Αθηνών
Επιστημονική Επιμέλεια: Δημήτρης Κοιλάκος
Παραγωγή: Ίδρυμα Ευγενίδου
© Copyright: Eugenides Foundation 2016
© Attribution Non-Commercial No Derivatives
Ενέργεια και ισχύς του ηλεκτρικού ρεύματος
Ενέργεια και ισχύς του ηλεκτρικού ρεύματος
Ηλεκτρική ενέργεια
Όταν το ηλεκτρικό ρεύμα διαρρέει οποιαδήποτε συσκευή ή μηχανή μεταφέρει σ’ αυτή ηλεκτρική ενέργεια η οποία μετατρέπεται σε ενέργεια κάποιας άλλης μορφής ενώ ένα μέρος της ηλεκτρικής ενέργειας μετατρέπεται σε θερμική λόγω του φαινομένου Joule, πχ στον ανεμιστήρα μετατρέπεται σε κινητική και σε θερμική ενέργεια, στο ηλεκτρικό τρυπάνι μετατρέπεται σε κινητική και σε θερμική ενέργεια, στην κουζίνα μετατρέπεται μόνο σε θερμική ενέργεια κλπ.
Πόση είναι η συνολική ηλεκτρική ενέργεια που «καταναλώνει» μια συσκευή και τη μετατρέπει σε ενέργεια άλλων μορφών;
Εηλ=V∙I∙Δt
δηλαδή η ενέργεια που μεταφέρει το ηλεκτρικό ρεύμα σε μια συσκευή είναι ανάλογη της διαφοράς δυναμικού (V) που εφαρμόζεται στα άκρα της συσκευής, της έντασης (I) του ηλεκτρικού ρεύματος που τη διαρρέει και του χρόνου λειτουργίας της (Δt).
Η σχέση (1) ισχύει για κάθε είδος ηλεκτρικής συσκευής που μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε ενέργεια κάποιας άλλης μορφής. Έτσι μπορούμε να την εφαρμόσουμε σε κινητήρα, αντιστάτη, μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία, λαμπτήρα κ.λπ.
Μονάδα ηλεκτρικής ενέργειας, όπως και κάθε μορφής ενέργειας, στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (S.I.) είναι το 1 Joule.
Η ηλεκτρική ισχύς
Η ισχύς (P) είναι η ποσότητα της ενέργειας (Ε) που «παράγει» ή «καταναλώνει» μια μηχανή (ή γενικότερα μια συσκευή) προς την αντίστοιχη χρονική διάρκεια (Δt). Στη γλώσσα των Μαθηματικών γράφουμε:
Pηλ=Εηλ/Δt=(V∙I∙Δt)/Δt=V∙I
Άρα
Pηλ=V∙I
Δηλαδή η ηλεκτρική ισχύς Pηλ που «καταναλώνει» μια οποιαδήποτε ηλεκτρική συσκευή είναι ίση με το γινόμενο της διαφοράς δυναμικού (V) που εφαρμόζεται στους πόλους της επί την ένταση (I) του ηλεκτρικού ρεύματος που τη διαρρέει.
Μονάδα ηλεκτρικής ισχύος στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (S.I.) είναι το 1 Watt.
Η ηλεκτρική ισχύς που «καταναλώνει» μια συσκευή είναι 1 W, όταν στα άκρα της εφαρμόζεται διαφορά δυναμικού 1 V και η συσκευή διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα έντασης 1 Α.
Εκπαιδευτικά βίντεο
Το Ταξίδι της Ηλεκτρικής Ενέργειας:
Το Ορυχείο Πεδίου Καρδιάς 2018:
Η κιλοβατώρα
Όπως έχουμε πει ήδη, μονάδα ηλεκτρικής ενέργειας στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (S.I.) είναι το 1 Joule. Η ηλεκτρική ενέργεια που «καταναλώνει» μια οποιαδήποτε ηλεκτρική συσκευή είναι ίση με 1 Joule όταν, η διαφορά δυναμικού που εφαρμόζεται στα άκρα της συσκευής V = 1Volt, η ένταση του ηλεκτρικού ρεύματος που τη διαρρέει I = 1Ampere και ο χρόνος λειτουργίας της Δt = 1sec.
1 Joule=1V∙1A∙1s
Επειδή το 1 Joule είναι μικρή ποσότητα ενέργειας. Γι’ αυτό το λόγο οι εταιρείες ηλεκτρικής ενέργειας μετρούν την ενέργεια που παρέχουν σε μια άλλη μονάδα που λέγεται κιλοβατώρα (συμβολικά: 1 kWh).
Μια κιλοβατώρα είναι ίση με την ενέργεια που καταναλώνεται από μια συσκευή ισχύος 1 kW (=1000 W) όταν λειτουργεί για μια ώρα.
1kWh=1KW∙1h
Παράδειγμα 1
Μια τοστιέρα έχει ισχύ 2000W = 2kW. Να υπολογίσετε πόση ηλεκτρική ενέργεια καταναλώνει, σε κιλοβατώρες (kWh), όταν λειτουργεί μισή ώρα.
Λύση
Επειδή μισή ώρα = 0,5h η ηλεκτρική ενέργεια που καταναλώνει είναι:
Ε(KWh)=2kW∙0,5h=1kWh
Παράδειγμα 2
Μια ηλεκτρική θερμάστρα έχει ισχύ 2500W = 2,5kW. Να υπολογίσετε πόση ηλεκτρική ενέργεια καταναλώνει, σε κιλοβατώρες (kWh), όταν λειτουργεί δυο ώρες.
Λύση
Ε(KWh)=2,5kW∙2h=5kWh
Άσκηση
Σε ένα σπίτι λειτουργούν α) 10 λαμπτήρες ισχύος 5W ο καθένας, β) τηλεόραση ισχύος 100W, γ) ψυγείο ισχύος 250W, δ) μάτι ηλεκτρικής κουζίνας ισχύος 1500W, ε) φούρνος ισχύος 2500W, στ) ηλεκτρονικός υπολογιστής ισχύος 400W, ζ) θερμοσίφωνας ισχύος 4000W, η) ηλεκτρική σκούπα ισχύος 1200W.
α) Να εκτιμήσετε πόση ώρα περίπου λειτουργεί σε καθημερινή βάση κάθε ηλεκτρική συσκευή,
β) Να υπολογίσετε πόση ηλεκτρική ενέργεια καταναλώνει, σε κιλοβατώρες, κάθε συσκευή σε καθημερινή βάση,
γ) Να υπολογίσετε πόση ηλεκτρική ενέργεια καταναλώνουν, σε κιλοβατώρες, όλες οι ηλεκτρικές συσκευές σε ένα μήνα,
δ) Να υπολογίσετε το κόστος της ηλεκτρικής ενέργειας σε ένα μήνα, η τιμή μιας κιλοβατώρας είναι 1kWh = 0,50ευρώ.
Πρόσφατα σχόλια