Energia – od czasów najdawniejszych do dalekiej przyszłości #7 - jak poprawnie mówić o energii i dlaczego tego nie robimy? (cz. 4)

To już ostatnia część tzw. „skrótów myślowych”, stosowanych w przypadku omawiania zagadnień związanych z energią. Nie da się ich uniknąć, ale warto wiedzieć dlaczego ich używamy i, że nie należy wszystkiego rozumieć dosłownie. Wyciąganie wniosków i interpretowanie ogólnych, nieprecyzyjnych sformułowań może prowadzić do bardzo błędnego zrozumienia różnych procesów zachodzących w energetyce.

Gubienie/spalanie kalorii:

Bardzo ciekawe wyrażenie. Podczas spalania drewna w kominku lub węgla jakoś nikt nie mówi, że gubi lub spala dżule. Akurat jednostka zwana kalorią jest tak powszechnie używana przez tak duże grono osób na świecie, że nietrudno zgadnąć, że w jej przypadku ilość błędnych sformułowań i użycia jest ogromna. Jednostkom energii będzie poświęcony przyszły tekst, ale w tym muszę podzielić się wieloma informacjami na temat używania na co dzień jednostki zwanej „kalorią”. Jest to oczywiście jednostka energii i ma przelicznik na dżule. Przyjęto używanie jej w przemyśle spożywczym do określania wartości energetycznej żywności. Ciekawy jest fakt, że akurat na etykietach mamy podane wartości w kcal (kilokaloriach), ale i tak prawie każdy zarówno mówi jak i czyta „kaloria”. Żeby nie wymawiać „kilo”, niektórzy mówią na to „wielka kaloria” lub piszą „Kaloria” wielka literą. Oczywiście wartość energii wyrażona w kaloriach, przypisana do konkretnego produktu żywnościowego, opisuje ilość energii, którą człowiek przyswaja podczas procesu trawienia. Znając wartość energetyczną spożywanych produktów oraz wiedząc ile „kalorii” pochłaniają różne rodzaje aktywności, możemy obliczyć zapotrzebowanie na „kalorie”. To częściowo pomaga w ustaleniu odpowiedniego sposobu odżywiania, czyli diety.

Posiłków nie spożywamy w sposób ciągły, ale mamy pomiędzy nimi przerwy. Oczywiście pomiędzy tymi przerwami nasze organizmy funkcjonują, więc ta energia musi być jakoś zmagazynowana. I właśnie to magazynowanie jest dla wielu problemem. Wykonując odpowiedni wysiłek staramy się zmusić organizm do skorzystania z tego magazynu. To właśnie wtedy mówimy o „gubieniu” lub „spalaniu” kalorii. Te kalorie są zmagazynowane zazwyczaj w postaci tkanki tłuszczowej. Procesy odpowiedzialne za funkcjonowanie organizmu są dużo bardziej skomplikowane. Poświęcę temu tekst w przyszłości, kiedy opiszę przemiany energetyczne na poziomie komórkowym. Częściej jednak określenie „gubienie”, czy „spalanie” kalorii jest używane bezpośrednio po spożyciu jakiegoś wysokokalorycznego posiłku. Tak jednak już jest, że ktoś spożywając pączka jednocześnie mówi, że dzisiaj, jutro lub w bliżej nieokreślonym terminie będzie go musiał „spalić”.

Odbiegając trochę od energii warto jeszcze wspomnieć, że dla prawidłowego funkcjonowania organizmu ważna jest nie tylko ilość kalorii, ale także źródło ich pochodzenia. Jest zasadnicza różnica, czy 1 000 kalorii będzie pochodziło z marchewki, czy też batoników. Wartość ta sama, ale różne oddziaływanie na organizm.

„ujemne kalorie”:

Ciekawostkę może stanowić fakt, że istnieją produkty żywnościowe, o których niektórzy mówią, że zawierają „ujemne kalorie”. Kolejne niefortunne sformułowanie. Jak zwykle wzięło się ono z próby nazwania tego, co dzieje się podczas trawienia pewnych specyficznych produktów żywnościowych. Żeby elektrownia mogła funkcjonować sama potrzebuje energii. Tak samo jest z procesem trawienia. On też wymaga energii. Wszystko oczywiście działa tak jak powinno, jeśli energia dostarczona organizmowi w procesie trawienia przewyższa energię, która została wykorzystana do trawienia. Oczywiste jest, że nie istnieje taki produkt, który posiadałby ujemną wartość kaloryczną. To tylko kolejna znacznie uproszczona interpretacja. Jeśli na trawienie zużyjemy więcej energii niż uzyskamy w procesie trawienia to bilans będzie ujemny. Idąc tym tropem, moglibyśmy założyć, że jedząc określone produkty, które zawierają „ujemne kalorie”, będziemy tracili na wadze. Niestety – jak możemy się domyślić – również w tym przypadku, skrótów myślowych nie należy rozumieć dosłownie.

„kilo”, „kilowat”:

Bardzo często spotykana sytuacja. Stoję w kolejce do „warzywniaka”. Osoba przede mną mówi „Poproszę kilo truskawek”. Ile zatem truskawek podaje sprzedawca? Każdy odpowie, że przecież … kilogram. Mamy tutaj do czynienia z sytuacją, która mnie bardzo razi (jak widać bycie fizykiem ma więcej wad, niż wskazywałby na to znany serial „The Big Bang Theory”). Przedrostek „kilo” oznacza tysiąc. Nie można (nie należy) robić takich skrótów, żeby zamiennie używać „kilo” i „kilogram”. „Kilo” to „jednostka” ilości, a „kilogram” to jednostka masy. Po prostu mówiąc „Poproszę kilo truskawek”, nie mówimy nic innego jak „Poproszę tysiąc truskawek”. Cóż można rzec: Jeden powiedział źle, drugi zrozumiał źle, a ostatecznie wszystko wyszło dobrze. Klient kupił to, co chciał i tyle ile chciał, jedynie fizyk się czepia, jakby nie miał większych problemów.

I podobnie jest z często używaną jednostką, bardzo użyteczną do rozliczenia – poboru opłat za energię elektryczną – kWh (kilowatogodzina). Jednostka zostanie zdefiniowana w następnym tekście. Teraz skupimy się na jej używaniu na co dzień w formie skrótu „kilowat”. Tak, jak „kilo” i „kilogram” to nie to samo, tak „kilowat” i „kilowatogodzina” to też nie to samo. To jak różnice pomiędzy rumem, a rumakiem, czy koniem, a koniakiem. „kilowat” to po prostu tysiąc watów – jednostka mocy, a „kilowatogodzina” to jednostka energii/pracy.

OZE, niestety „energia odnawialna”:

„Energia odnawialna” to niestety często stosowany skrót „odnawialnych źródeł energii” (OZE). Proszę nie pomijać wyrazu/słowa „źródeł”. Odnawia się źródło energii, a nie energia. Samo pojęcie „źródeł odnawialnych” jest dość mętne, ponieważ w bardzo dużej skali czasowej i w innych miejscach Wszechświata odnawiają się wszystkie źródła. We Wszechświecie nadal powstają nowe gwiazdy, mają miejsce eksplozje supernowych, czy kilonowych, w których produkowane są pierwiastki cięższe od żelaza, w tym uran. Ale o tym będzie w przyszłych tekstach.

Energetyka wodorowa:

Dzisiaj wiemy, że wodoru w energetyce można by użyć na dwa sposoby. W sensie chemicznym, czyli wodór jako pierwiastek biorący udział w różnych reakcjach chemicznych i w sensie „jądrowym”, czyli wodór, a dokładnie jego pozostałe dwa izotopy (deuter i tryt) wykorzystywane w reakcjach termojądrowych. Oczywiście nie mamy jeszcze żadnej elektrowni termojądrowej (chociaż potrafimy przeprowadzać niekontrolowane i kontrolowane reakcje termojądrowe i mamy już reaktory termojądrowe) i na razie wodór w energetyce wykorzystywany jest tylko w tym pierwszym sensie. Jednak często się zdarza, że niektórzy hasło „energetyka wodorowa” rozumieją jako „energetyka termojądrowa”. Powód jest prozaiczny, wzięło się to od terminu „bomba wodorowa”, używanego zamiast „bomba termojądrowa”. Po prostu tak się już przyjęło w literaturze anglojęzycznej: „atomic bomb” i „hydrogen bomb” zamiast „nuclear (fission) bomb” i „termonuclear (fusion) bomb”.

Zielony wodór:

Kolor jest związany z falami elektromagnetycznymi, które oddziałują z danym obiektem (jego strukturą elektronową) i trafiają do naszych oczu. Nasz mózg odpowiednio interpretuje długość fali jako kolor. Pojedynczy atom wodoru jest oczywiście zbyt mały, aby można go było „zobaczyć” za pomocą fal elektromagnetycznych w zakresie widzialnym. Dlatego tytułowego terminu nie należy interpretować dosłownie. Jest to typowy skrót myślowy. Chodzi tutaj o sposób pozyskania wodoru. Niektórzy często używają wyrażeń „wytwarzania/produkcji” wodoru. „Wytwarzanie/produkcja” oznacza, że czegoś najpierw nie było, a później jest. W przypadku wodoru o żadnym wytwarzaniu nie ma mowy, ponieważ wodór powstał w tzw. pierwotnej nukleosyntezie, tuż po powstaniu Wszechświata. Lepiej więc, użyć wyrażenia „pozyskiwanie” wodoru. To sugeruje, że coś, czego chcemy już istnieje, ale w formie dla nas nieużytecznej. Dlatego musimy to pozyskać – przetworzyć do formy, która dla nas jest użyteczna.

Pozyskanie wodoru wymaga użycia energii. I tutaj właśnie pojawia się termin „zielony wodór”. Chodzi o to z jakiego źródła ta energia będzie pochodziła: węgiel, czy też fotowoltaika, wiatraki, energia jądrowa itp. W analogicznym kontekście stosujemy też określenie „zielona energia”.

Energia jądrowa, atomowa, a może nuklearna?:

Istnieje mylne przekonanie, że niektóre słowa to synonimy i można ich bezkarnie używać zamiennie. Niektóre terminy wynikają też ze sposobu tłumaczenia: albo tłumaczenie dosłowne, albo „spolszczenie” obcego wyrażenia. To wszystko powoduje spore zamieszanie właśnie w przypadku energetyki jądrowej. Zazwyczaj mamy tutaj trzy możliwości, tj. energetyka: atomowa, jądrowa i nuklearna. Tylko jedna z nich (jądrowa) jest poprawna. Pozostałe dwie nie, ale z dwóch różnych powodów. Najpierw rozpatrzymy zestawienie „atomowa-jądrowa”. Wyrażenie atomowa sugeruje, że coś się dzieje w strukturze atomu: jądro + powłoka elektronowa. Dotyczy to procesów, w których następuje przegrupowanie elektronów na powłokach w strukturze atomu (procesy chemiczne). Bombą atomową byłby, więc kanister z benzyną, bo po zapaleniu benzyny właśnie taki proces by tam zachodził. Z kolei wyrażenie „jądrowa” sugeruje, że zachodzą procesy w jądrze atomowym, czyli jakieś przegrupowanie nukleonów (protonów i neutronów) w jądrze. Oczywiście jadro atomowe jest częścią atomu, więc teoretycznie to co zachodzi w jądrze to zachodzi także i w atomie. Przyjęto jednak taki logiczny podział: atomowe – struktura elektronowa, jądrowe – jądro atomowe.

Paradoksalnie z tych trzech pojęć, to jedyne poprawne jest najrzadziej używane. Dlaczego? Wyrażenie „jądrowe” w języku polskim może być źle kojarzone (chodzi o kwestie biologii i potoczne użycie tego wyrażenia). Dlatego wielu (politycy, dziennikarze itp.) unika go jak tylko się da. Z kolei „nuklearna” brzmi bardzo mądrze. Akurat ten błąd jest bardziej dopuszczalny, bo wynika on tylko z przyjętych zasad dotyczących tłumaczenia, a nie tak jak ma to miejsce w przypadku „atomowa-jądrowa” z opisu całkowicie różnych procesów.

Podsumowując..

Powyżej przedstawiłem wiele pojęć często używanych w tzw. przestrzeni publicznej. Oczywiście jest ich więcej, ale starałem się podać te najczęściej używane. Spotykając się z nimi możemy je postrzegać na jeden z trzech sposobów: 1) Prawda, 2) To pewnie tylko skrót myślowy, 3) Niepoprawne wyrażenie, niedopuszczalne w użyciu. Za tym, co widzi końcowy odbiorca stoi szereg bardzo skomplikowanych procesów. Trudno wymagać od miliardów ludzi na świecie, żeby znali - i co gorsza musieli rozumieć - te procesy i ich opis matematyczny. Muszą przecież na co dzień mówić o prądzie, paliwie itp. Dlatego używają języka, który opisuje to co widzą oni, z ich punktu widzenia. Nie wypowiadają się z pozycji eksperta w dziedzinie energetyki. Nie ma innego wyjścia i musimy to zaakceptować. Dlatego w energetyce, w gronie ekspertów przyjmuje się te „skróty myślowe” jako powszechnie obowiązujące terminy i używa się ich na co dzień nawet w dokumentach technicznych.

Większa wiedza, więcej problemów?

Ostatnio miałem okazję porozmawiać z moim kolegą ze studiów, który także jest fizykiem z wykształcenia. Obecnie jest już dawno po doktoracie i pracuje naukowo. Kiedy powiedziałem mu, że tworzę autorski cykl tekstów poświęconych zagadnieniu energii, spojrzał na mnie i powiedział: „Trudny temat, Ja bym się nie podjął”. Wyjaśniłem mu, że będą to teksty popularnonaukowe dla bardzo szerokiego grona odbiorców, a nie specjalistyczne, gdzie trzeba rozważać różne subtelności. Rozmowa toczyła się dalej, oczywiście o energii. Bardzo szybko doszliśmy do ważnego wniosku, który kolega ujął w następujący sposób: „Gdybyśmy przeprowadzali tą rozmowę jak byłem w liceum, to zgodziłbym się z prawie wszystkimi stwierdzeniami zawartymi w ogólnodostępnych tekstach. Natomiast teraz, kiedy jestem po doktoracie, to strasznie rażą mnie te sformułowania. Po prostu wiem, że przy każdym zdaniu trzeba by dopisać mnóstwo założeń, po spełnieniu których to zdanie rzeczywiście będzie w pełni prawdziwe. Bez tego, te zdania są nie do końca prawdziwe. Opisują szczególne przypadki i dlatego ich treść nie zawsze jest poprawna”. Często tak się zdarza, że z braku miejsca, czasu, potrzeby, specjalistycznej wiedzy lub dla wygody omijamy te założenia. Zostaje wtedy tylko samo twierdzenie/zdanie, które zazwyczaj nie jest ogólną zasadą, ale właśnie szczególnym przypadkiem. Staje się ono „skrótem myślowym”. Niektórzy z czasem zapominają o tym, a inni nawet nie wiedzą, że to tzw. „skrót myślowy”, tylko traktują takie sformułowania jak dogmat. I tym oto sposobem niepoprawne terminy, zdania, a nawet (pseudo)twierdzenia stają się normą i prawie wszyscy używają ich bez zastanowienia.

Czy da się to jakoś obejść? Niestety nie. Przy wypisywaniu wszystkich założeń i wyjaśnianiu ich roli, krótki tekst stałby się długim tekstem i na dodatek niezrozumiałym dla większości. Teoretycznie poza urażeniem paru fizyków wszystko działa bez problemu. Pełną wiedzę na pewno powinni posiadać eksperci, którzy to wszystko tworzą i nad tym czuwają. W końcu dokładając drewno do kominka w mroźny dzień, nie musimy być ekspertami od opisywania przemian energetycznych. Wystarczy, że jest ogień, który gwarantuje nam ciepło. Z kolei zimny, gazowany napój nie smakuje gorzej, kiedy nie mamy pojęcia jak działa lodówka.