Energetika
Energetika je znanost koja se bavi proučavanjem energije, energetskih izvora (energenata) i oblika energije (toplinska, električna, mehanička, kemijska, nuklearna) te pretvorbom različitih oblika u potreban oblik radi iskorištavanja i upotrebe.
Energija je sposobnost obavljanja rada. Mjerna jedinica za energiju jest džul (J).
Postoje znanstveni dokazi da su se naši pretci koristili vatrom za pripravu hrane već prije 1,4 milijuna godina. Otkriće i korištenje vatre omogućilo je ljudima pripravu hrane i grijanje, ali bio je to i početak korištenja tehnologije obrade metala i izrade alata i različitog oruđa.
Gorenje je kemijski proces spajanja gotove tvari s kisikom iz zraka (brza oksidacija) koji se odvija uz jako oslobađanje topline, svjetlosti, plamena i produkata izgaranja (dim, ugljični dioksid, ugljični monoksid itd.).
Da bi se proces gorenja odvijao, potrebni su sljedeći uvjeti:
– goriva tvar – tvar koja može gorjeti (može biti u krutom, tekućem i plinovitom stanju)
– kisik iz zraka – tvar koja podržava gorenje
– toplinska energija – toplina potrebna za postizanje temperature paljenja gorive tvari.
Kroz povijest je pronalazak radnih strojeva koji se koriste različitim energentima za ostvarivanje mehaničkog rada utjecao na to da taj rad postane neposredno važan u masovnoj proizvodnji različitih tehničkih tvorevina.
Prva industrijska revolucija počinje krajem 18. stoljeća izumom parnog stroja. Parni stroj usavršio je 1769. godine James Watt. Zagrijavanjem vode u parnom kotlu stroja nastaje vodena para koja pokreće stapni mehanizam. Da bi stroj neprekidno radio, parni se kotao mora stalno grijati iz nekog izvora energije koji je smješten izvan stroja. Umjesto stapnog mehanizma turbinu može pokretati para.
Svake godine proizvedu se milijuni automobila, kosilica za travu, motornih pila i različitih crpki koje pokreću benzinski motori. Prvi četverotaktni benzinski motor i prvi suvremeni automobil konstruirao je njemački inženjer Karl Benz 1886. godine prema konceptu benzinskog motora koji je već ranije razvio njemački inženjer Nikolaus Otto. Njemu u čast svi benzinski motori tog tipa nazivaju se Otto motori.
Klipni motor toplinsku energiju dobiva izgaranjem smjese benzina i zraka koja klip pokreće gore-dolje u cilindru. Pravocrtno gibanje klipa pretvara se preko klipnjače u kružno gibanje koljenaste osovine te se prenosi na kotače.
Druga industrijska revolucija počinje krajem 19. stoljeća i početkom 20. stoljeća izumima električnih strojeva. Značajnu ulogu ima Nikola Tesla koji je 1887. godine izumio električni motor na izmjeničnu struju. Teslin motor pretvara električnu energiju u mehaničku energiju, ali može raditi i obrnuto tako što pretvara mehaničku energiju u električnu energiju. Tada je to generator izmjenične struje.
Treća industrijska revolucija počela je sredinom 20. stoljeća izumima elektroničkih strojeva i robota uz korištenje obnovljivih izvora energije i interneta. Pojavili su se i novi električni automobili na solarni pogon. U njima su smještene teške akumulatorske baterije koje se moraju dugo puniti. Uz to se akumulatorske baterije brzo prazne pa je kretanje automobila ograničeno na male udaljenosti. Danas se to nastoji otkloniti razvojem hibridnih automobila s benzinsko-električnim motorima
Nedostatak toplinskih strojeva prve industrijske revolucije jest što se veliki dio toplinske energije dobivene izgaranjem energenata gubi, tj. ne pretvara se u mehanički rad. Toplinski strojevi imaju malu korisnost za razliku od električnih strojeva – elektromotora čija je korisnost velika.
Korisnost (oznaka η) je omjer dobivene i uložene energije. Izražava se u postotcima. Tako se, npr. u žarulji sa žarnom niti samo 5 % uložene energije pretvori u svjetlost. Korisnost pojedinih strojeva i motora navedena je u sljedećoj tablici.
Zanimanja u području energetike i održavanja
Strojarski inženjer bavi se projektiranjem i konstruiranjem strojeva, vođenjem proizvodnje te poslovima vezanim uz upotrebu i održavanje strojeva alata, strojarskih postrojenja i vozila. Istražuje i utvrđuje uzroke različitih vrsta kvarova u radu stroja ili postrojenja i predlaže njihovo otklanjanje. Rješavajući praktične probleme, nastoji poboljšati pojedine radne i procesne faze stroja ili postrojenja.
Tehničar za elektroenergetiku u elektrani upravlja i nadzire rad elektroenergetskih postrojenja (generatora, energetskih transformatora i sl.). Održava i električne strojeve u elektroenergetskom postrojenju. Povremeno usklađuje ili zamjenjuje dijelove koji su podložni trošenju.
Automehaničar popravlja i servisira automobile i manje kamione. Osnovni posao automehaničara sastoji se u utvrđivanju i uklanjanju kvarova i oštećenja na motoru. Kako bi svoj posao mogao dobro obavljati, treba poznavati dijelove i princip rada motora kao i toplinske i hidraulične zakone i procese. Pri servisiranju uglavnom provjerava, podmazuje i prilagođuje dijelove motora kako bi spriječio moguće kvarove. Rutinski pregledava svjećice, mehanizme kočenja, podsustav za paljenje i razinu ulja u motoru. Podešava signalnu opremu auta. Ispituje položaj motora, tlak, temperaturu, potrošnju motora te električne i vozne karakteristike.