Tajemství energie
29. 12. 2010
Michaelův pracovní čas – to nejsou jen nespočetné hodiny v jeho laboratoři a pak natáčení našeho Portu. Se stejným zaujetím a nasazením připravuje pro studenty našich středních škol přednášky, spojené s mnoha názornými, přitažlivými a samozřejmě zábavnými experimenty. V tomto vydání jsme pro vás přinesli výběr nejzajímavějších částí z přednášky o tom, odkud pochází energie, která je všude kolem nás a kterou se člověk postupně naučil získávat a využívat. A také o tom, z jakých zdrojů budeme získávat energii v budoucnosti.
Tereza: Dnešní Michaelův experiment je tak trochu neobvyklý. Michael totiž vědu popularizuje nejen v PORTu, ale i na přenáškách pro žáky a studenty našich škol.
Filip: Téma té dnešní, na které jsme Michaela doprovázeli v Praze a v Chrudimi, je velice žhavé.
Tereza: Tajemství energie. Odkud se u nás na Zemi vzala, jak jsme se ji naučili získávat kdysi, ale také odkud ji budeme brát v budoucnosti.
Filip: Země před třemi a půl miliardami let – bez života. Atmosféra? Oxid uhličitý, vodní pára, čpavek a metan.
Michael: Na povrch Zeměkoule dopadalo intenzivní ultrafialové záření ze Slunce.
Tereza: Mezi primitivními počátky života se jednou objevil nový organismus – jednobuněčné sinice.
Michael: Uměl jenom jednu jedinou jednoduchou chemickou reakci. A ta reakce byla naprosto geniální.
Filip: Použil k ní totiž vodu a oxid uhličitý.
Michael: Oxid uhličitý sublimuje …
Tereza: CO2 a voda – látky velice stabilní, nereaktivní.
Michael: Proč? Protože mají v sobě strašně nízkou vnitřní energii.
Michael: To je ta reakce, co uměla. To je fotosyntéza.
Michael: Energie ze Slunce – paprsky světla. A uložit tu energii zde na naší Zeměkouli ve formě cukrů a kyslíku.
Filip: Vysoce reaktivní kyslík začal – na rozdíl od netečného dusíku – reagovat se vším v okolí.
Tereza: Opravdu není o co stát. Tohle je cigareta namočená v kyslíku.
Michael: Takže obzvlášť nekuřte v přítomnosti kyslíku.
Filip: A lavina života na Zemi se dala do pohybu. Z řetězců cukru neboli glukózy vznikla celulóza. Vznikl svět rostlin. A živočichů.
Tereza: A nakonec – svět lidí.
Michael: To je moje břicho …
Filip: Základ všeho – energie pro naše tělo.
Michael: Dietní!
Tereza: Ještě se zhluboka nadechnout kyslíku – a trávení může začít. Ovšem dvatisíckrát zrychlené!
Filip: A tady jen trošku zpomalené.
Michael: Můžete mít zuby, jak chcete, a nehty, jak chcete. Ale já mám toto. Ať přijde jakékoli chlupaté a zubaté zvíře, já mám toto. Já ovládám energii sám!
Tereza: Ovládnutím ohně získali naši dávní předkové první skutečně vlastní zdroj energie. Zdroj světla a tepla.
Filip: Ohniště s vyšším žárem vedlo jednoho dne k velkému objevu.
Michael: A pak se stalo něco takového.
Tereza: Z rudy se dá vytavit kov.
Filip: Nejprve samozřejmě na zbraně.
Tereza: Ale hned na to i na užitečné nástroje. Nové znalosti a válečná síla zrodily první civilizace.
Filip: Lidé ovládli nejen sílu zvířat, …ale i větru a vody.
Tereza: Teď uděláme velký skok. Jsme v Anglii sedmnáctého století.
Filip: Thomas Newcomen dělá první pokusy s parním strojem.
Tereza: A hledá odpovědi na zajímavé otázky. Třeba:
Michael: Jak můžu vzít teplo a z něj získat pohybovou energii?
Filip: Když ochladím plyn, zmenší se jeho objem. Po zahřátí se rozpíná zpět.
Tereza: Vynález parního stroje nastartoval průmyslovou revoluci.
Filip: Také díky novému palivu.
Tereza: Černé uhlí – palivo v konzervě, vždy připravené k použití.
Filip: Bologna, 18. století. Další zdroje energie na cestě.
Tereza: Luigi! Luigi Galvani pitvá žáby.
Michael: He called this animal electricity.
Filip: A spolu s Alessandro Voltou dali základy elektřině.
Tereza: Konec 19. století přinesl jiný báječný vynález. Spalovací motor.
Filip: S ním přišel objev levné ropy a na sto let se auta a motorky vydaly cestou zápachu a hluku.
Tereza: Teprve dnes se i na ulicích začínáme vracet k čisté a tiché elektřině.
Michael: A on zjistil, že uranová ruda takhle hezky svítí.
Filip: Ten „on“ nebyl nikdo jiný než Henri Becquerel a spolu s Marií Sklodowskou Curie otevřeli úžasnou cestu k energii spoutané v jádrech atomů.
Michael: Takhle vypadá jádro. Čili protony chtějí strašně moc ven. A my, muži, jsme ty gluony. Jsme těmi částicemi, které způsobují nejsilnější sílu ve vesmíru – jadernou sílu.
Tereza: Ernest Rutherford poprvé přeměnil jeden prvek na jiný.
Filip: Enrico Fermi …
Tereza: … na tenisu …
Filip: … přišel na to, jak pomocí neutronů rozbít jádro uranu.
Michael: Naštěstí pro nás Enrico Fermi šel do Ameriky pracovat na slavném projektu Manhattan.
Tereza: Jako mnohokrát v dějinách, napřed se zrodila atomová bomba a teprve později vznikly jaderné elektrárny.
Filip: Jejich jedinečnost? Nevypouštějí žádný oxid uhličitý. Sporné však je to, že jejich vyhořelé palivo zůstává silně radioaktivní.
Tereza: Vědci ovšem vyvíjejí způsoby, jak z tohoto odpadu získat víc energie a zároveň snížit jeho radioaktivitu.
Michael: Naše Slunce nepoužívá jaderné štěpení, ne. Ale jadernou fúzi. To je opak.
Filip: Jádra vodíku, protony, zahřátá na sto miliónů stupňů, se slučují na jádra helia. A přitom se uvolňuje obrovské množství energie.
Tereza: Už dnes se staví první velký tokamak ITER – předobraz termojaderné elektrárny budoucnosti.
Tereza: Co ale do doby, než se naučíme stavět termojaderné elektrárny? Musíme využívat všechny zdroje energie, co známe dnes. A navíc se naučit energii skladovat.
Michael: Hledají se teď lidé s nápady, jak uskladnit energii dobře.
Filip: Jednou možností bude například vodík – palivo budoucnosti. Při spalování s kyslíkem vydá obrovské množství energie.
Tereza: Jinou cestou je biopalivo. Třeba na etanol dnes jezdí spousta automobilů.
Filip: Mnohem víc musíme využívat energii Slunce, větru nebo mořského příboje a přílivu.
Michael: Nedá se dále jenom být závislý jen na fosilních palivech. Musíme pracovat na tom, aby alternativní zdroje fungovaly. Je to váš čas, vaše příležitost, vaše budoucnost, váš prostor. Tak ať se daří. Děkuji.
Autoři: Vladimír Kunz, Michael Londesborough