‫אנרגיה וטכנולוגיה בעידן המודרני‬ ‫אלקסיה ינאי כהן ופלג‬ ‫שחר‬ ‫תוכן עניינים‬ ‫•‬ ‫•‬ ‫•‬ ‫•‬ ‫•‬ ‫•‬ ‫•‬ ‫•‬ ‫מהי אנרגיה בעצם?‬ ‫אנרגיה בעולם החי‬ ‫צריכת אנרגיה בעידן המודרני‬ ‫ענקים במדע‬ ‫מדע מול טכנולוגיה‬ ‫סוגי טכנולוגיות‬ ‫בעיית סדר גודל‬ ‫סיכום‬ ‫אז מהי אנרגיה בעצם?‬ ‫מקור המלה ביוונית‪ = energeia :‬עשייה‪.‬‬ ‫חיבור של מילים ‪( en‬ב‪ )-‬ו‪( ergon -‬עבודה)‪.‬‬ ‫שורש המילה ‪ ergon‬הוא פיניקי‪/‬כנעני (עבודה או מקום עבודה)‪.‬‬ ‫כל יצור חי זקוק לאנרגיה כדי להתקיים‬ ‫צריכת אנרגיה בעידן המודרני‬ ‫אנרגיה בפיזיקה מודרנית‬ ‫מסתו של חלקיק היגס‪126 GeV :‬‬ ‫ביקוע גרעיני‬ ‫היתוך גרעיני‬ ‫ענקים במדע‪ :‬אלסנדרו וולטה‬ ‫▫ מדינה‬ ‫▫ שנות מחיה‬ ‫▫ מחקר‪/‬המצאה‬ ‫קומו‪ ,‬איטליה‬ ‫‪1745 -1827‬‬ ‫סוללה חשמלית‬ ‫בשנת ‪ ,1780‬ערך החוקר גלוואני ניסויים בבעלי חיים‪ .‬הוא ראה כי‬ ‫רגל הצפרדע זזה בעת הפעלת המכשיר‪ .‬גלוואני קרא לתופעה‪:‬‬ ‫"חשמל חייתי"‪.‬‬ ‫וולטה לא הסכים עם תופעת "החשמל החייתי" וניסה להביא הוכחות‬ ‫לטעותו של גלוואני‪ :‬וולטה בנה עמוד משכבות של אבץ וכסף בסביבת‬ ‫מי מלח‪ .‬הוא גילה שככל שהעמוד הכיל יותר זוגות של המתכות ‪-‬‬ ‫עצמת החשמל הייתה גדולה יותר‪ .‬אלה היו היסודות לפיתוח הסוללה‬ ‫החשמלית‪.‬‬ ‫‪E = E1 + E2 + E3 +...+ En.‬‬ ‫ענקים במדע ‪ -‬בנג'מין פרנקלין‬ ‫בוסטון‪ ,‬ארה"ב‬ ‫▫ מדינה‬ ‫‪1709 -1790‬‬ ‫▫ שנות מחיה‬ ‫▫ מחקר‪/‬המצאה קוטב "חיובי" "שלילי"‬ ‫ו"סוללה"‪ ,‬כליא ברק‪ ,‬תנור חשמלי ועוד‪...‬‬ ‫עד לתקופתו היו אנשי מדע רבים וכמובן אזרחים רבים‬ ‫שלא הבינו את הנושא‪ :‬חשמל‪.‬‬ ‫פרנקלין המציא את המונחים "חיובי"‪" ,‬שלילי"‬ ‫ו"סוללה" ובאמצעותם תרומתו העיקרית למדע הייתה‬ ‫בתחום החשמל‪.‬‬ ‫המצאתו החשובה והשימושית ביותר בתחום החשמל‬ ‫הייתה‪ :‬כליא ברק שמוכר גם בשם הארקה‪.‬‬ ‫הוא הוכיח בניסוי שכמעט עלה לו בחייו‪ ,‬כי הברק הוא‬ ‫למעשה התפרקות חשמלית‪.‬‬ ‫ענקים במדע ‪ -‬ג'יימס פרסקוט ג'ול‬ ‫▫ מדינה‬ ‫▫ שנות מחיה‬ ‫▫ מחקר‪/‬המצאה‬ ‫מנצ'סטר‪ ,‬אנגליה‬ ‫‪1889-1818‬‬ ‫חוק שימור האנרגיה‬ ‫• בתקופתה שבה חי ג'יימס ג'ול‪ ,‬התייחסו המדענים לכל‬ ‫צורת אנרגיה בנפרד‪.‬‬ ‫• באמצעות ניסויים‪ ,‬גילה ג'ול כי כל צורות האנרגיה הללו הן‬ ‫המרות של אותה תופעה הקרויה אנרגיה‪.‬‬ ‫• הוא הוכיח כי אפשר להמיר את צורות האנרגיה זו בזו‪.‬‬ ‫ג'ול בצעירותו המציא את מה שכינה "מכונה‬ ‫אלקטרומגנטית"‪ ,‬מעין מנוע פשוט ששימש אותו לחקר היחס‬ ‫שבין עבודה לחום‪.‬‬ ‫יחד עם חברו ויליאם תומס גילו‪ ,‬בשנת ‪ ,1852‬שאם גז‬ ‫מתפשט – יורדת הטמפרטורה שלו‪ .‬לגילוי זה היתה תרומה‬ ‫גדולה לפיתוח טכנולוגיות‬ ‫ענקים במדע ‪ -‬אלכסנדר אדמונד בֶּ קֶּ ֶּרל‬ ‫▫ מדינה‬ ‫▫ שנות מחיה‬ ‫▫ מחקר‪/‬המצאה‬ ‫פריס‪ ,‬צרפת‬ ‫‪1820 -1891‬‬ ‫תא פוטו‪-‬וולטאי‬ ‫תשומת ליבו הופנתה לחקר האור ובמיוחד הוא התמקד באנרגיה הסולארית ‪-‬‬ ‫האנרגיה שהגיעה מן השמש‪.‬‬ ‫בהיותו בן ‪ ,19‬גילה את האפקט הפוטו‪-‬וולטאי‪ .‬בניסוי זה‪ ,‬כסף כלורידי הונח‬ ‫בתמיסה חומצית והואר בעת חיבור לאלקטרודות פלטינה‪ ,‬דבר שגרם יצירת מתח‬ ‫וזרם‪ 34 .‬שנים לאחר מכן נבנה התא הפוטו‪-‬וולטאי הראשון מסלניום מצופה זהב‪.‬‬ ‫בשנת ‪ 1958‬שיגרה ברית המועצות את הלוויין‬ ‫הראשון שעשה שימוש בתאים פוטו‪-‬וולטאיים‪,‬‬ ‫ובעקבותיה הלכה ארצות הברית‪.‬‬ ‫מדע מול טכנולוגיה‬ ‫מדע‬ ‫טכנולוגיה‬ ‫דנה במהות קיומו‬ ‫של האדם‪ ,‬ומציין‬ ‫את כלל הידע‬ ‫האמיפרי שהושג‬ ‫באמצעות‬ ‫המחקר האנושי‬ ‫עוסקת בשיפור‬ ‫איכות חייו של‬ ‫האדם ובפתרון‬ ‫בעיותיו‬ ‫טכנולוגיה?‬ ‫מדע בסיסי וטכנולוגיה‬ ‫מדע בסיסי וטכנולוגיה‬ ‫קשה לדמיין את חיינו ללא הטכנולוגיה המקיפה אותנו‬ ‫מנורת החשמל‪ ,‬מאפשרת‬ ‫לנו לתפקד אחרי שקיעת‬ ‫השמש‬ ‫סיב הניילון‪ ,‬בלעדיו‬ ‫היינו סוחבים עוד‬ ‫כמה קילוגרמים של‬ ‫בגדים בחורף‬ ‫טכנולוגית המזון ‪ :‬ביות‬ ‫• בניגוד לבעלי חיים אחרים הצליח המין האנושי‪ ,‬באמצעים‬ ‫טכנולוגיים‪ ,‬לשפר את יכולתו להשיג ולייצר מזון‪.‬‬ ‫• טכנולוגיה זו איפשרה מַ עבר משבטים נודדים ליישובי קבע ומשם‬ ‫למבנה החברתי‪-‬תרבותי שאליו הגענו‪.‬‬ ‫• המרכיב הבסיסי בטכנולוגיית המזון הוא עצם היכולת לשלוט‬ ‫בייצורו‪.‬‬ ‫טכנולוגית התחבורה ‪ :‬הגלגל‬ ‫מנגנון הגלגל‬ ‫מאפשר להזיז בקלות‬ ‫חפצים כבדי משקל‬ ‫מאפשר להגיע‬ ‫למהירויות גבוהות יחסית‬ ‫עקרונות מכאניים הופכים את תנועת הגלגל ליעילה‬ ‫היעדר חיכוך‪ ,‬ה"מבזבז"‬ ‫אנרגיה ההופכת לחום‬ ‫שמירה על גובה הציר‬ ‫קבוע‬ ‫טכנולוגית התקשורת ‪:‬‬ ‫אותות חשמליים להעברת מידע‬ ‫• פריצת הדרך התרחשה כאשר המידע תורגם לאותות חשמליים‪,‬‬ ‫אשר מועברים במהירות האור‬ ‫‪ -1876‬בל מדגים את‬ ‫הפטנט החדש שלו ‪-‬‬ ‫הטלפון‬ ‫‪ -2003 Skype‬ניקלס‬ ‫זנסטרום וג'אנוס פריס‬ ‫בשנת ‪ 1844‬בנה סמואל‬ ‫מורס את הטלגרף היישומי‬ ‫הראשון‬ ‫אנרגיה מניעה טכנולוגיה‬ ‫• הצורך שלנו באנרגיה רק הולך וגובר עם ההתפתחות הטכנולוגית‪.‬‬ ‫• כולנו מודעים לכך שייצור אנרגיה גורם לזיהום של הסביבה –‬ ‫מדוע אנו נוטים להתעלם?‬ ‫• בעיית סדר הגודל‬ ‫בעיית סדר הגודל‬ ‫בעיית סדר הגודל‬ ‫• בישראל עשרה מליון מנויים סלולאריים (עפ"י נתונים של חברות‬ ‫הסלולר)‬ ‫• נניח שרק ‪ 70%‬מכשירים בפועל => ‪ 7‬מליון מכשירים‬ ‫• נניח ש ‪ 70%‬מבעלי המכשירים לא מנתקים את המטען מהחשמל‬ ‫כאשר הוא לא בשימוש‬ ‫• ‪ 4,900,000‬מטענים מחוברים ‪ 24‬שעות ביממה‬ ‫בעיית סדר הגודל‬ ‫• מטען שלא נמצא בשימוש צורך ‪ ,0.1 W‬כלומר ב ‪ 24‬שעות‬ ‫צריכת האנרגיה היא ‪2.4 Wh‬‬ ‫• צריכה כללית‪11,760,000 Wh :‬‬ ‫ייצור חשמל‬ ‫ייצור חשמל‬ ‫• ייצור בתפוקה מלאה‪2,590,000,000 W :‬‬ ‫• צריכת פחם‪ 18000 :‬טון פחם ליממה‬ ‫• כלומר כדי לספק את צריכת החשמל של מטענים חברת החשמל‬ ‫שורפת ‪ 3.4‬טון פחם ליום‬ ‫בעיית סדר הגודל‬ ‫סיכום‬ ‫•‬ ‫•‬ ‫•‬ ‫•‬ ‫במהלך ההיסטריה‪ ,‬האנושות משלבת מדע בטכנולוגיה כדי לשנות‬ ‫את סביבת החיים שלנו‪ .‬לטוב ולרע‪........‬‬ ‫הצורך באנרגיה גדל עם התפתחות הטכנולוגיה‬ ‫מדינות המאוחדות התחילו תהליך מוסכם של מחקר ופיתוח‬ ‫טכנולוגי‪ ,‬למציאת דרכים אלטרנטיביות להפקת אנרגיה‪ ,‬על מנת‬ ‫להוריד את ריכוז פליטות ה‪CO2 -‬‬ ‫המידע שאתם צריכים נמצא ברחבי הרשת‪ .‬אם נגדיר שאלה‬ ‫ברורה (כמה פחם מבוזבז בגלל מטענים סלולריים) מציאת‬ ‫התשובה יהיה כרוך בחיבור מידע רלוונטי מכמה מקורות‪.‬‬ ‫שיהיה יום מלא באנרגיות טובות‬