ενέργεια

Ο ορισμός της ε. είναι καρπός μακράς μελέτης και προσπαθειών, οι οποίες εξέτειναν και διεύρυναν την έννοιά της, ώστε να περιλάβει και να πλαισιώσει πλήθος φαινομένων. Σε μια πρώτη προσέγγιση, η ε. μπορεί να οριστεί ως η ικανότητα ενός συστήματος να επιτελεί έργο. Η πρώτη μορφή ε. που αναγνωρίστηκε με τον τρόπο αυτό (δηλαδή ως ικανή να παράγει έργο) είναι η μηχανική ε., είτε κινητική είτε δυναμική. Το γεγονός ότι ένα στερεό, όταν μετακινηθεί ή παραμορφώσει με κρούση ένα άλλο στερεό, επιτελεί έργο είναι ένα δεδομένο της κοινής λογικής, το οποίο αποτέλεσε πιθανότατα αντικείμενο σκέψης από πολύ παλιά. Κατά τον ίδιο τρόπο με ένα στερεό συμπεριφέρεται το κινούμενο νερό, που μεταδίδει την ε. του σε έναν υδραυλικό τροχό, ή ο κινούμενος αέρας (άνεμος) όταν ωθεί ένα πλοίο ή κινεί τα πτερύγια ενός μύλου. Ακόμα και η ικανότητα ενός σώματος, που βρίσκεται σε κάποιο ύψος από το έδαφος, να επιτελέσει έργο εξαιτίας της θέσης του –δηλαδή εξαιτίας της δυναμικής του ε.– υπήρξε αντικείμενο μελέτης από την κλασική αρχαιότητα. Αν και η φωτιά θεωρείται μία από τις πρώτες και θεμελιώδεις κατακτήσεις του ανθρώπου, η μελέτη της θερμικής ε. είναι σχεδόν στο σύνολό της επίτευγμα της σύγχρονης επιστήμης. Η φωτιά, την οποία για πολλά χρόνια θεωρούσαν υπερφυσικό φαινόμενο, αν και επέτρεπε τη χρησιμοποίηση της θερμότητας και του φωτός που έδινε η καύση, δεν διευκόλυνε την επιστημονική ερμηνεία της. Δεν μπορούμε να θεωρήσουμε ως θετικό βήμα για την κατανόηση της φύσης της θερμότητας τις ευφυέστατες μηχανικές επινοήσεις του Αλεξανδρινού Ήρωνα· η αιολοπύλη του –αρχέτυπο του στροβιλοαντιδραστήρα–κατέδειξε το γεγονός ότι η θερμότητα μπορεί, κατά κάποιον τρόπο, να μετατραπεί σε κίνηση (και συνεπώς να παράγει έργο), αλλά δεν ώθησε στη βαθύτερη έρευνα και στην ερμηνεία αυτού του φαινομένου. Χρειάστηκε να φτάσουμε στον 17o αι., στις παρατηρήσεις του κόμη Ράμφορντ (Τόμσον Μπέντζαμιν) για τη θερμότητα που παράγεται με την τριβή κατά τη διάτρηση των πυροβόλων, για να αποδειχθεί με ακρίβεια η δυνατότητα μετατροπής της μηχανικής ε. σε θερμότητα. Οι πρώτες προσπάθειες κατασκευής ατμομηχανής απέδειξαν τη δυνατότητα αντίστροφης μετατροπής της θερμότητας σε μηχανική ε. Μόνο κατά τα μέσα του 19ου αι., με τις θεμελιώδεις εργασίες των Μάγερ, Τζάουλ, Κλάουζιους, αποδείχθηκε η ισοδυναμία μεταξύ μηχανικής και θερμικής ε. και προσδιορίστηκε ποσοτικά η σχέση μετατροπής. Κατά τις επόμενες δεκαετίες, η κινητική θεωρία των αερίων ερμήνευσε τη θερμική ε. με έννοιες της μηχανικής ε. και την απέδωσε στην άτακτη κίνηση των σωματιδίων που αποτελούν ένα σύστημα. Στις αρχές του 19ου αι., δύο άλλες μορφές ε. έγιναν αντικείμενο συστηματικής έρευνας: η ηλεκτρική και η χημική ε. Η δυνατότητα αμοιβαίας μετατροπής αποδείχθηκε κατά τη μελέτη της στήλης (όπου η χημική ε. μετατρέπεται σε ηλεκτρική) και των ηλεκτρολυτικών φαινομένων (όπου η ηλεκτρική ε. μετατρέπεται σε χημική). Τα τελευταία αυτά φαινόμενα επέτρεψαν επιπλέον να καταστρωθεί μία ποσοτική σχέση μεταξύ των μεγεθών των χημικών φαινομένων και των ποσοτήτων ηλεκτρικής ε. Η παρατήρηση ότι τόσο η χημική όσο και η ηλεκτρική ε. μπορούν να μετατραπούν σε θερμότητα επέτρεψε στους ερευνητές να επεκτείνουν και σε αυτές τους συλλογισμούς που ίσχυαν για τις άλλες μορφές ε. Η παρατήρηση των φαινομένων του ηλεκτρομαγνητισμού αποκάλυψε τον δεσμό μεταξύ μαγνητικής και ηλεκτρικής ε. Τέλος, η σύνθεση του Μάξγουελ, στο πλαίσιο της οποίας συμπεριέλαβε και τις ιδιότητες της ηλεκτρικής και της μαγνητικής ε. στις ιδιότητες των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων (ακτινοβολία), ήρθε να συμπληρώσει το μοναδικό πλαίσιο των διαφόρων μορφών ε. που είναι αμοιβαία μετατρεπτές η μία προς την άλλη, ενώ το άθροισμά τους παραμένει σταθερό σε ένα μεμονωμένο σύστημα. αρχή της διατήρησης της ε. Η ανακάλυψη της ραδιενέργειας και η παρατήρηση ότι στα ραδιενεργά φαινόμενα αναπτύσσονται σημαντικότατες ποσότητες θερμότητας προκάλεσε νέες συζητήσεις για τη θεμελιώδη αυτή αρχή στις αρχές του 20ού αι. Η αμοιβαία δυνατότητα μετατροπής της μάζας σε ε., η οποία καθιερώθηκε από τη θεωρία της σχετικότητας, βοήθησε να ξεπεραστούν όλες οι τεχνητές υποθέσεις, οι οποίες διατυπώθηκαν για να ερμηνεύσουν την προέλευση της ε. που εκλύεται κατά τα φαινόμενα της ραδιενέργειας. Στην τελευταία αυτή γενίκευση προστέθηκαν τα έργα του Αϊνστάιν, με τη διατύπωση του νόμου της ισοδυναμίας μάζας και ε. (κάθε ποσότητα ύλης ισοδυναμεί με μία ποσότητα ενέργειας και αντίστροφα), ο οποίος εκφράζεται στον θεμελιώδη τύπο (όπου m είναι η μάζα, c η ταχύτητα του φωτός στο κενό και Ε η ε.)Ε = mc², έτσι ώστε η αρχή της διατήρησης της ε. έγινε μερική περίπτωση της γενικότερης αρχής της διατήρησης μάζας-ε.: οι ποσότητες της ε. και της ύλης διατηρούνται σταθερές στο σύμπαν. Σύμφωνα με τον παραπάνω νόμο, η ε. που μπορεί να μετατρέπεται από μία μορφή σε άλλη ισοδυναμεί με τη μάζα και αντίστροφα. Οι σχέσεις ισοδυναμίας μεταξύ των διαφόρων μορφών ε. θα μπορούσαν να μας οδηγήσουν στη σκέψη ότι κάθε μορφή είναι ολοκληρωτικά και χωρίς περιορισμούς μετατρεπτή προς την άλλη. Στην πραγματικότητα, όμως, αυτό δεν συμβαίνει, καθώς ένα τμήμα της ε., μικρότερο ή μεγαλύτερο, μετατρέπεται σε θερμότητα· για παράδειγμα, η μετατροπή της ηλεκτρικής ε. σε μηχανική απόδοση δεν συντελείται σε ποσοστό 100%, γιατί ένα τμήμα της ηλεκτρικής ε. διέρχεται με μορφή θερμότητας λόγω του φαινομένου Τζάουλ. Εξάλλου, δεν είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθεί ως έργο όλη η μηχανική ε. που δημιουργείται, γιατί ένα μέρος της διαχέεται με τη μορφή θερμότητας εξαιτίας των τριβών. Παρατηρούμε λοιπόν σε αυτό το παράδειγμα (το συμπέρασμα είναι γενικό) μια τάση των διαφόρων μορφών ε. να μετατρέπονται αυτόματα σε θερμότητα. Το φαινόμενο αυτό δεν είναι αντιστρεπτό και, συνεπώς, η θερμότητα μετατρέπεται σε άλλες μορφές ε. μόνο κάτω από ιδιαίτερες συνθήκες και πάντοτε με μάλλον χαμηλή απόδοση. Συμπεραίνουμε, λοιπόν, πως οι διάφορες μορφές ε. υπερέχουν σε σχέση με τη θερμική, δηλαδή είναι πιο πολύτιμες για εμάς. Η θεωρητική ανάλυση αυτού του γεγονότος και η πειραματική ισχύς του οδήγησαν στη διατύπωση της αρχής του εκφυλισμού της ε., κατά την οποία όλη η ε. τείνει να μετατραπεί σε θερμότητα, της οποίας η παραπέρα χρησιμοποίηση δεν είναι δυνατή χωρίς αντιστρεπτή μεταβολή. Έτσι, συνηθίζουμε να λέμε ότι η ε. διατηρείται αλλά υποβαθμίζεται. Ανάλογα με τα αίτια που τις προκαλούν διακρίνουμε διάφορες μορφές ε.: δυναμική, κινητική, ελαστική, θερμική, χημική, ηλεκτρική, μαγνητική, πυρηνική κ.ά. Η ε. έχει τις φυσικές διαστάσεις ενός έργου (δύναμη επί μετατόπιση) και μετράται με τις ίδιες μονάδες που μετράται και αυτό. Στο σύστημα CGS η ε. μετράται σε έργια, όπου το έργιο ισούται με το γινόμενο δύναμη μίας δύνης επί μετακίνηση ενός εκατοστού· στο σύστημα MKSA η ε. μετράται σε τζάουλ· στο τεχνικό σύστημα σε χιλιογραμμόμετρα, όπου 1 χιλιογραμμόμετρο ισούται με το έργο που χρειάζεται για να υψωθεί 1 κιλό βάρους (υπόμνηση: το βάρος είναι μία δύναμη) σε ύψος 1 μ. Συμβατικά δίνουμε θετικό πρόσημο στην ε. που παράγεται από ένα σύστημα και αρνητικό πρόσημο στην ε. που απορροφάται από ένα σύστημα. γεωθερμική ε. Η θερμική ε. που προέρχεται από το υπέδαφος και εμφανίζεται σε εκμεταλλεύσιμη μορφή στις αναθυμιάσεις. δυναμική ε. Οφείλεται αποκλειστικά στη θέση του εξεταζόμενου σώματος ή συστήματος. Το πιο γνωστό και απλό παράδειγμα δυναμικής ε. είναι ένα σώμα που βρίσκεται σε ένα ορισμένο ύψος από το έδαφος, εντός του γήινου πεδίου βαρύτητας: η θέση αυτή δίνει στο σώμα τη δυνατότητα να επιτελέσει έργο μόλις αρχίσει να πέφτει. Στην περίπτωση αυτή όσο το σώμα πέφτει τόσο ελαττώνεται η δυναμική του ε. Θεωρητικά αυτή θα φτάσει στο ελάχιστο σημείο μόνο όταν το σώμα φτάσει στο κέντρο της Γης. Ανάλογη με την περίπτωση ενός σώματος που βρίσκεται σε ένα πεδίο βαρύτητας είναι η περίπτωση ενός σώματος που βρίσκεται σε ένα ηλεκτροστατικό πεδίο. Ακόμα και το ηλεκτρικό φορτίο είναι δυνατόν να έχει δυναμική ε. εξαιτίας της θέσης του. Είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρον ότι τόσο στο πεδίο βαρύτητας όσο και στο ηλεκτρικό πεδίο η ποσότητα έργου που παράγεται εξαιτίας της δυναμικής ε. δεν εξαρτάται από την τροχιά που ακολουθεί το σώμα (ή το λεγόμενο φορτίο) αλλά μόνο από την αρχική και την τελική του θέση. Αντίστοιχα, το έργο που δαπανάται για την αύξηση της δυναμικής ε. εξαρτάται μόνο από την αρχική και την τελική θέση. Πρόκειται για πεδία των λεγόμενων συντηρητικών δυνάμεων. ελαστική ε. Η ελαστική ε. οφείλεται στην τάση ενός σώματος, μετά από μία παραμόρφωση, να επιστρέφει στην αρχική του κατάσταση. Αξίζει να σημειωθεί ότι οι πρώτες μηχανές συσσώρευσης ε. (τόξο, βαλλίστρα, ελατήριο κλπ.) βασίζονταν στην εκμετάλλευση της ελαστικής ε. ηλεκτρική ε. Διακρίνεται σε ηλεκτροστατική και σε ηλεκτροδυναμική ε. Η πρώτη είναι η δυναμική ε., σχετική με το πεδίο που παράγεται από μια οποιαδήποτε κατανομή ηλεκτρικών φορτίων, τα οποία δεν κινούνται μεταξύ τους. Εκδηλώνεται με τη μορφή δυνάμεων έλξης και άπωσης μεταξύ φορτίων. Στις μετακινήσεις των φορτίων αυτών αντιστοιχεί ένα έργο. Η ηλεκτροδυναμική ε. συνδέεται με την κίνηση των ηλεκτρικών φορτίων και ιδιαίτερα με την κίνηση που σχετίζεται με ένα ηλεκτρικό ρεύμα. Ωστόσο, το κινούμενο ηλεκτρικό φορτίο είναι μία πηγή μαγνητικού πεδίου, οπότε η σύγχρονη θεωρία έχει ενοποιήσει τα ηλεκτρικά και μαγνητικά φαινόμενα. Έτσι γίνεται λόγος για δυναμική ε. σε φαινόμενα ηλεκτρομαγνητισμού. ηλεκτρομαγνητική ε. Συνδέεται με ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο και διαδίδεται με ηλεκτρομαγνητικά κύματα (ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία), με την ταχύτητα του φωτός. ηλιακή ε. Η θερμική αυτή ε. ακτινοβολείται αδιάκοπα από τον ήλιο και είναι απευθείας εκμεταλλεύσιμη για την παραγωγή υψηλότατων θερμοκρασιών σε ηλιακές καμίνους, αφού προηγουμένως συγκεντρωθεί με επίπεδα ή κοίλα κάτοπτρα. Χρησιμοποιείται επίσης για την παραγωγή ηλεκτρικής ε. από ηλιακούς συσσωρευτές (π.χ. στα διαστημικά οχήματα). θερμική ε. Άλλη ονομασία της θερμότητας, που χρησιμοποιείται για να τονιστεί το γεγονός ότι αυτή συνιστά μία μορφή ε. Η θερμική ε. συνδέεται με τη μηχανική και ακριβέστερα με την κινητική ε., αν ερμηνευθεί ως αποτέλεσμα της άτακτης κίνησης των σωματιδίων που αποτελούν το σύστημα. Η άποψη αυτή ισχύει ιδιαίτερα στην περίπτωση αερίου συστήματος (κίνηση Brown). Η θερμική ε. μπορεί να θεωρηθεί, κατά κάποιο τρόπο και σε σχέση με τις άλλες μορφές ε., ως κατώτερη μορφή, γιατί η μετατροπή της σε άλλες μορφές ε. γίνεται με αυστηρούς περιορισμούς, ενώ αντίθετα οι άλλες μορφές μεταπίπτουν αυτόματα σε θερμική ε. Το γεγονός αυτό εκφράζεται στην αρχή του εκφυλισμού της ε. (βλ. παραπάνω, αρχή διατήρησης της ε.) κινητική ε. Η ε. που κατέχει μια κινούμενη μάζα. Η πλήρης έκφραση της κινητικής ε. ενός σώματος που κινείται δίνεται από μία σχέση του τύπου:  όπου ο πρώτος όρος του δεύτερου μέλους της εξίσωσης είναι η γνωστή έκφραση της κινητικής ε. ενός σώματος με μάζα m, το οποίο έχει μεταφορική κίνηση ταχύτητας ν. Ο δεύτερος όρος εκφράζει την κινητική ε. που σχετίζεται με την περιστροφική κίνηση του σώματος. Εδώ, το I συμβολίζει τη ροπή αδράνειας και το ω τη γωνιακή ταχύτητα. Αν το σώμα δεν έχει περιστροφική κίνηση, ο δεύτερος όρος μηδενίζεται και έχουμε:  ενώ στην περίπτωση που λείπει η κίνηση μετατόπισης και υπάρχει μόνο περιστροφική κίνηση, θα έχουμε:  Στην περίπτωση κατά την οποία ένα σώμα αποκτά κινητική ε. καταναλώνοντας δυναμική, αν η κίνηση γίνεται χωρίς τριβές (π.χ. πτώση ενός σώματος στο κενό), το άθροισμα της κινητικής και δυναμικής ε. (το οποίο συνήθως καλείται μηχανική ε.) παραμένει σταθερό. Αυτό σημαίνει ότι η κινητική ε. αυξάνεται τόσο όσο ελαττώνεται η δυναμική ε. Αντίθετα, αν φανταστούμε μια πέτρα που εκτοξεύεται προς τα πάνω (και θεωρήσουμε αμελητέα την αντίσταση του αέρα) προκύπτει ότι όσο αυτή απομακρύνεται από το έδαφος τόσο αυξάνεται η δυναμική ε. της, ενώ αντίστοιχα ελαττώνεται η κινητική ε. της. Στην κορυφή της τροχιάς, η δυναμική ε. θα είναι μέγιστη, αλλά η κινητική ε. θα είναι μηδενική, γιατί θα είναι μηδενική η ταχύτητα του σώματος αυτή τη στιγμή. Κατά την πτώση θα έχουμε μια αντίστροφη πορεία του φαινομένου. Ανάλογοι συλλογισμοί ισχύουν για ένα ηλεκτρικό φορτίο που κινείται με την αντίδραση ενός ηλεκτροστατικού πεδίου. Κατά την κίνησή του από σημεία υψηλότερου δυναμικού σε σημεία χαμηλότερου δυναμικού, το φορτίο αποκτά κινητική ε. και χάνει δυναμική ε. παλιρροϊκή ε. Η ε. αυτή συνδέεται με την κίνηση που προκαλείται στα ύδατα των παλιρροιών. Η εκμετάλλευσή της είναι δυνατή όπου το φυσικό αυτό φαινόμενο παρουσιάζει σημαντική ένταση. Η έρευνα εκμετάλλευσης της θερμικής διαφοράς μεταξύ των υδάτων της επιφάνειας και των θαλάσσιων βυθών (θαλασσοθερμική ε.) βρίσκεται στα πρώτα στάδια εξέλιξής της. πυρηνική ε. Μορφή ε. που εξαρτάται από τις δυνάμεις που συνδέουν τα συστατικά σωματίδια του ατομικού πυρήνα· απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια των αντιδράσεων που μετατρέπουν την πυρηνική δομή (σχάση του πυρήνα). Ο Αϊνστάιν, περίπου το 1905, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η μάζα και η ε. είναι ισοδύναμες, το οποίο διατύπωσε στον περίφημο τύπο του που αναφέρθηκε παραπάνω. Όταν, λοιπόν, ενώνονται ένα πρωτόνιο και ένα νετρόνιο για να αποτελέσουν έναν πυρήνα δευτερίου, η μάζα του τελευταίου είναι κατώτερη από το άθροισμα των δύο μαζών που το σχηματίζουν. Η διαφορά της μάζας παριστάνει την ε. δεσμού των δύο νουκλεονίων στον πυρήνα. Πάντοτε παρατηρείται ελάττωση μάζας και συνεπώς έκλυση ε. στον σχηματισμό ενός πυρήνα από πρωτεύοντα σωματίδια, όπως τα πρωτόνια και τα νετρόνια. Ο Φέρμι, το 1934, ξεκίνησε μία σειρά πειραμάτων, τα οποία βασίζονταν στον βομβαρδισμό ενός πυρήνα ουρανίου με ένα νετρόνιο. Το αποτέλεσμα ήταν ότι ο πυρήνας του ουρανίου διασπάστηκε σε δύο πυρήνες ενδιάμεσης μάζας, γεγονός που σημαίνει ότι το άθροισμα των μαζών τους είναι μικρότερο από την αρχική μάζα του ασταθούς πυρήνα. Η διαφορά της μάζας παρείχε μια τεράστια ε., την ε. της πυρηνικής διάσπασης (πυρηνική σχάση). Από αυτό προέκυψε το 1938 η θεωρία του Ότο Χαν για τη διάσπαση του ουρανίου. Αντίθετα, η αντίδραση που τείνει να ενώσει δύο ελαφρούς πυρήνες για να σχηματίσει έναν βαρύτερο πυρήνα με έκλυση ε., που οφείλεται σε μεγαλύτερη ευστάθεια του πυρήνα ο οποίος σχηματίζεται, ονομάζεται πυρηνική σύντηξη. Σήμερα πραγματοποιούνται πειράματα στα οποία παρεμβαίνουν ποσότητες ε. μεγαλύτερες από τις ε. διάσπασης ή σύντηξης. Πρόκειται για τη φυσική υψηλών ε. υδραυλική ε. Η υδραυλική δύναμη είναι μία από τις κυριότερες πηγές ηλεκτρικής ε. Αν και οι υδραυλικές δυνάμεις συμμετέχουν με μικρό ποσοστό στην παγκόσμια παραγωγή, το ποσοστό του ηλεκτρισμού που παράγεται σε κάθε χώρα και προέρχεται από υδροηλεκτρική δύναμη ξεπερνά το 40%. Από όλες τις δευτερογενείς ή παράγωγες ε., ο ηλεκτρισμός έχει αναμφισβήτητα τη μεγαλύτερη ικανότητα προσαρμογής, τόσο στην παραγωγή όσο και στη χρήση, και μπορεί να παραχθεί από υδραυλικές δυνάμεις, από άνθρακα και από πετρέλαιο. χημική ε. Η ε. που παράγεται ή απορροφάται κατά τις χημικές αντιδράσεις, εξαιρουμένης της θερμότητας. Μπορεί να αποδοθεί σε ένα είδος δυναμικής ε., που βασίζεται στην τάση των διαφόρων χημικών ενώσεων να αντιδρούν μεταξύ τους, ανάλογα με την ηλεκτρονική δομή τους. Η χημική ε. εκδηλώνεται με φαινόμενα θερμικά (π.χ. στις αντιδράσεις καύσης), μηχανικά (εκρήξεις), ηλεκτρικά (μπαταρίες), ηλεκτρομαγνητικά (εκπομπή φωτός κατά τις έντονες καύσεις) κλπ. (Για την εσωτερική ε. και την ελεύθερη ε., οι οποίες χαρακτηρίζουν την κατάσταση ενός θερμοδυναμικού συστήματος, βλ. λ. θερμοδυναμική.) Χρήση και προβλήματα της ε. Η συνεχής αύξηση της διαθέσιμης ε., η οποία οφείλεται στην ανακάλυψη νέων και στην ορθολογική εκμετάλλευση των γνωστών πηγών ε., έχει θεμελιώδη σημασία στην ανάπτυξη του πολιτισμού. Σε όλη τη λίθινη εποχή ο άνθρωπος δεν διέθετε παρά μόνο τη μυϊκή του δύναμη. Μόνο προς το τέλος της εποχής αυτής κατόρθωσε να χρησιμοποιήσει, σε αρκετά περιορισμένο αριθμό, τη μυϊκή ε. των οικιακών ζώων. Η πρώτη χρήση ενός είδους ε. με ανόργανη προέλευση, όπως η αιολική που εφαρμόστηκε για την προώθηση των ιστιοφόρων, χρονολογείται στην εποχή του ορείχαλκου. Οι πρώτοι υδραυλικοί τροχοί ανάγονται σε ακόμα νεότερη εποχή. Ο μεγάλος αριθμός δούλων κατά την εποχή του ορείχαλκου και κατά την κλασική αρχαιότητα περιόρισε κατά πολύ τη διάδοση και την τελειοποίηση των εφαρμογών της αιολικής και υδραυλικής ε., επειδή ήταν ευκολότερη η χρήση της μυϊκής ε. των δούλων. Η παρακμή του κλασικού κόσμου, η μείωση του πληθυσμού, η εξαφάνιση του θεσμού της δουλείας και η έλλειψη διαθέσιμων χεριών κατέστησαν αναγκαία μια πιο ορθολογική χρήση πηγών ε., πέρα από την ανθρώπινη δύναμη. Συνέπεια αυτής της ανάγκης υπήρξε η διάδοση των υδραυλικών τροχών (ο ανεμόμυλος χρησιμοποιήθηκε στην Ευρώπη αργότερα) και η καλύτερη χρήση της ε. των ζώων έλξης. Οι πρόοδοι υπήρξαν σημαντικές· υπολογίζεται, για παράδειγμα, ότι στην Αγγλία το 1806 υπήρχαν 5.000 υδραυλικοί τροχοί και ότι στο τέλος του 17ου αι., κατά προσέγγιση πάντοτε, κάθε κάτοικος διέθετε ποσότητα ε. ίση με έναν μηχανικό δούλο. Ωστόσο, η πραγματική ανάπτυξη της ε. άρχισε κατά τα μέσα του 18ου αι., με την εφεύρεση και την τελειοποίηση της ατμομηχανής. Το έργο του Βατ έθεσε στη διάθεση της ανθρωπότητας ένα ποσό ε., το οποίο, μέσα σε λίγες δεκαετίες, μετέβαλε τη ζωή ολόκληρων ηπείρων. Η θερμική ε. βρήκε εφαρμογή, εκτός από τις ατμομηχανές, και στους κινητήρες εσωτερικής καύσης, οι οποίοι επέφεραν ριζική μεταβολή στα μέσα συγκοινωνίας. Αρκετά νεότερες χρήσεις της θερμικής ε. είναι οι στρόβιλοι και οι κινητήρες αντίδρασης. Στο δεύτερο μισό του 19ου αι. κάθε άνθρωπος διέθετε την αντίστοιχη ε. τεσσάρων μηχανικών δούλων, ενώ σε λιγότερο από έναν αιώνα ο αριθμός αυτός έφτασε τους 45. Η εφεύρεση των εναλλακτών προσέφερε τη δυνατότητα παραγωγής ηλεκτρικής ε. σε μεγάλη κλίμακα, η οποία, με την ποικιλία των χρήσεών της (ηλεκτροτεχνία), προκάλεσε ριζικές μετατροπές στην παραγωγή και στις μεταφορές. Η ανακάλυψη της πυρηνικής διάσπασης του ουρανίου και η κατασκευή της πρώτης ατομικής στήλης άνοιξαν τον δρόμο στη χρήση της πυρηνικής ε. Σήμερα, σε αυτό τον τομέα ε. γίνεται εκμετάλλευση μικρής κλίμακας· η ε. της διάσπασης χρησιμοποιείται ως θερμική ε., για την τροφοδοσία ενός ηλεκτρικού σταθμού, που δεν παρουσιάζει διαφορές με τους κοινούς θερμικούς σταθμούς. Πολλές χώρες εργάζονται εντατικά για να χρησιμοποιήσουν πιο ορθολογικά την ε. διάσπασης και να παράγουν ελεγχόμενες αντιδράσεις σύντηξης μεταξύ ελαφρών πυρήνων. Παρά την εντυπωσιακή αυτή ανάπτυξη της παραγωγής και της χρήσης της ε., το πρόβλημα επάρκειας της διαθέσιμης ε. απέχει πολύ ακόμα από την οριστική λύση του. Η ανάπτυξη του πολιτισμού μας συνδέεται άμεσα με την αύξηση της διαθέσιμης ε. και αυτό εξηγεί τις εντατικότατες έρευνες για την επίτευξη νέων μεθόδων εκμετάλλευσης και την ανακάλυψη νέων πηγών ε. Σήμερα, η ετήσια κατανάλωση ε. από κάθε κάτοικο συνιστά τον δείκτη του βιοτικού επιπέδου μιας χώρας και του βαθμού εκβιομηχάνισής της. Έτσι, οι χώρες της Βόρειας Αμερικής κατατάσσονται στην πρώτη θέση κατανάλωσης ε. ανά κάτοικο και ακολουθεί η ευρωπαϊκή ήπειρος. Η ενεργειακή πολιτική μιας χώρας περιλαμβάνει, με βάση το αντίστοιχο κόστος, μια επιλογή των πηγών από τις οποίες θα αντληθεί η αναγκαία ε. για την εθνική δραστηριότητα, ιδιαίτερα μάλιστα όταν η ίδια η χώρα δεν παράγει ε., στις διάφορες μορφές της. Εξάλλου, τα ενεργειακά αποθέματα, ιδιαίτερα τα αποθέματα ορυκτής προέλευσης, δεν είναι ανεξάντλητα· από το γεγονός αυτό προκύπτει η ανάγκη συνεχούς αναζήτησης νέων πηγών ε. Μετά την ανακάλυψη σημαντικών κοιτασμάτων φυσικού αερίου στη δυτική Ευρώπη, η χρήση του για την παραγωγή ηλεκτρικής ε. αυξήθηκε στο πλαίσιο της ΕΕ, ενώ η αύξηση στο πετρέλαιο και στα παράγωγά του ήταν σχετικά μικρότερη. Στο πλαίσιο αυτό έχουν γίνει προσπάθειες για την εκμετάλλευση ανανεώσιμων πηγών ε., όπως η αιολική, η ηλιακή κλπ., που συντελούν στην αειφορία του περιβάλλοντος. Οι ε. αυτές, ωστόσο, δεν κατόρθωσαν να αντικαταστήσουν τις συμβατικές μορφές ε. Στον τομέα της ηλεκτρικής ε. οι εγκαταστάσεις πολλαπλασιάζονται σε όλο τον κόσμο. Η κατανάλωση ηλεκτρικής ε. διπλασιάζεται στις εκβιομηχανισμένες χώρες περίπου κάθε δέκα χρόνια και σήμερα αντιπροσωπεύει το ένα τρίτο της παγκόσμιας παραγωγής ε. Πρέπει να υπογραμμιστεί ότι, επειδή οι θερμοηλεκτρικοί σταθμοί μπορούν να εκμεταλλεύονται ακόμα και άνθρακες με χαμηλή θερμογόνα ισχύ (όπως οι λιγνίτες), οι εγκαταστάσεις τους πολλαπλασιάστηκαν στις χώρες που είναι πλούσιες σε ανθρακοφόρα κοιτάσματα. Μεταξύ των διαθέσιμων πηγών ε. αποκτά συνεχώς μεγαλύτερη σημασία η πυρηνική ε., αλλά το πετρέλαιο παραμένει η βασική ύλη, αντιπροσωπεύοντας την πηγή παραγωγής περίπου του ενός τρίτου της παγκόσμιας ε. Ακολουθεί ο άνθρακας (περ. 25%) και το φυσικό αέριο (20%), ενώ οι ανανεώσιμες πηγές ε. χρησιμοποιούνται μόλις για το 2% της παγκόσμιας παραγωγής. Ηλιακός σταθμός ισχύος 3,3 μεγαβάτ, στην Ιταλία (φωτ. ΑΠΕ). Χάρτης που δόθηκε στη δημοσιότητα από το υπουργείο Ανάπτυξης και Ενέργειας της Τουρκίας, το 2002, ο οποίος παρουσιάζει το έργο του αγωγού φυσικού αερίου που ενώνει του Καρατσάμπεϊ της Τουρκίας με την Κομοτηνή με σκοπό τη διανομή φυσικού αερίου από το Ιράν, μέσω Τουρκίας, στην Ελλάδα και τις άλλες ευρωπαϊκές χώρες (φωτ. ΑΠΕ). Άποψη από το εσωτερικό των εργαστηρίων του Διεθνούς Γραφείου Ατομικής Ενέργειας στην Αυστρία (φωτ. ΑΠΕ). ΕΝΕΡΓΕΙΑ: ΑΥΞΗΣΗ ΤΩΝ ΕΙΣΑΓΩΓΩΝ ΒΑΘΜΟΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΕΞΑΡΤΗΣΗΣ (%) (1) Η πυρηνική ενέργεια βοήθησε σημαντικά στην κάλυψη των αναγκών, προκάλεσε όμως και περιβαλλοντικά προβλήματα. Στη φωτογραφία, το πυρηνικό εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας στο Τσέρνομπιλ που προκάλεσε το 1986 μία από τις μεγαλύτερες τραγωδίες. Στη σχηματική αυτή παράσταση δίνονται: αριστερά, οι κύριες πηγές ενέργειας και δεξιά, μία ένδειξη των δυνατών μετατροπών της ενέργειας σε διάφορες μορφές με τις οποίες αυτή εκδηλώνεται. Όπως φαίνεται από τα βέλη, δεν είναι γνωστές οι μετατροπές της μηχανικής και χημικής ενέργειας σε πυρηνική. Αιολική ενέργεια (ανεμόμυλος). Ανθρώπινη μυϊκή ενέργεια (κωπηλάτες). Ζωική μυϊκή ενέργεια (υποζύγιο). Κινητική ενέργεια του νερού (πρότυπο υδραυλικού τροχού). Ελαστική ενέργεια (καταπέλτης). Θερμική ενέργεια (πρότυπο ατμομηχανής). Θερμική ενέργεια (τομή ενός κινητήρα εσωτερικής καύσης). Ηλεκτρική ενέργεια (τμήμα ηλεκτρογεννήτριας). Πυρηνική ενέργεια (μερική άποψη πυρηνικού αντιδραστήρα).

* * *

η (AM ἐνέργεια)

1. δράση, κίνηση ή δραστηριότητα προς εκτέλεση έργου

2. δραστικότητα, αποτελεσματικότητα («η ενέργεια τού φαρμάκου»)

3. διάθεση τού ρήματος που εκφράζει δράση τού υποκειμένου

νεοελλ.

1. προσπάθεια («συντονισμός ενεργειών»)

2. έμπρακτη εκδήλωση διαθέσεων, τάσεων («φιλική ενέργεια», «εχθρική, άστοχη ενέργεια»)

3. δύναμη που παράγει κίνηση, θερμότητα κ.λπ. («ηλεκτρική ενέργεια, αιολική, πυρηνική, ατομική»)

4. δύναμη που βρίσκεται στην ακμή της, που εκδηλώνεται με έντονη δραστηριότητα («ηφαίστειο εν ενεργεία»)

5. φρ. α) «πηγές ενέργειας» — φυσικές πηγές που με κατάλληλη αξιοποίηση παράγουν κίνηση, θερμότητα κ.λπ.

β) «αξιωματικός εν ενεργεία» — η κατάσταση αξιωματικού τοποθετημένου σε θέση τών σωμάτων ή υπηρεσιών ή στον οποίο έχει ανατεθεί ειδική υπηρεσία ή αποστολή

7. «προς ενέργειαν» — χαρακτηρισμός εγγράφου στο οποίο πρέπει να δοθεί απάντηση ή να κινηθούν υπηρεσιακές διαδικασίες

μσν.

1. ανδρεία

2. ένταση

αρχ.

1. φυσιολογική λειτουργία

2. δύναμη που επιφέρει εξωτερικά αποτελέσματα («δυνάμει καὶ ἐνεργείᾳ»)

3. φρ. «ἐνεργείᾳ ὑπάρχειν» — το να υπάρχει κάτι πραγματικά, να διαπιστώνεται η ύπαρξη του

4. ζωηρότητα ύφους και εκφράσεως.