Energjia dhe Kapacitetet e Kosovës për prodhimin e Energjisë Diellore

Struktura e Atomit

Fjala atom rrjedh nga gjuha greke ”a-tomos” që në përkthim e ka kuptimin i pandashëm. Këtë term së pari e ka përdorur filozofi grek Demokriti, i cili e ka përcaktuar atomin si grimcë të pandashme.

Mirëpo me kalimin e kohës, përkatësisht me zbulimin e radioaktivitetit, hidhej poshtë teoria e Daltonit sipas të cilit atomi përcaktohej si grimcë e pandashme.

Zbulimet e shekullit XIX dhe XX e vërtetuan të kundërtën, pra që atomi është një grimcë e cila përbëhet nga shumë grimca të tjera.

Ndër zbulimet që e vërtetuan këtë fakt mund të përmendim: radioaktivitetin, efektin fotoelektrik etj.

Atomi si grimcë është i përbërë nga :

a)Mbështjellësi elektronik

b)Bërthama e atomit

Mbështjellësi elektronik:

Në mbështjellësin eletktronik janë të vendosura elektronet të renditura rreth bërthamës nëpër shtresa të caktuara apo nëpër lëvozhga elektronike.

Në kushte normale numri i elektroneve të një atomi është i barabartë me numrin e protoneve, prandaj edhe në pikëpamje energjetike atomi është në gjendje neutrale.

Elektronet e një atomi janë të shpërndarë rreth bërthamës nëpër shtresa të caktuara, që shënohen me K,L,M,N,O,P,dhe Q me rradhë duke u nisur nga shtresa që është më afër bërthamës.

Për shkak të masës që ka (9.108*10^-31 kg) dhe lëvizjes orbitale (2.19*10^6 m/s) secili elektron ka një energji të caktuar kinetike. Sa më larg bërthamës që janë, aq më të madhe e kanë energjinë kinetike. Elektronet e shtresës së jashtme të atomit (elektronet valente) gjenden në nivelin më të lartë energjetik. Kjo energji mund të jetë e mjaftuesheme që elektroni të shkëputet nga atomi e të lëvizë në hapësirën ndër-atomike si elektron i lirë. Elektronet e këtilla mund të shkëputen edhe nga trupi e të kalojnë në trupin më të afërt.

Kur nga një trup një numër i caktuar elektronesh kalon në një trup tjetër, në të parin do të ketë më pak elektrone në krahasim me numrin e protoneve, kurse në të dytin më tepër.

Bërthama e atomit:

Bërthama e atomit përbëhet nga një numër i caktuar protonesh me elektricitet pozitiv, dhe neutronesh neutrale. Bërthama është përafërsisht 10.000 herë më e vogël se vetë atomi.

Diametri i atomit është përafërsisht 10^-10 [m] (disa të dhjeta pjesë të nanometrit), ndërsa diametri i bërthamës është përafërsisht 10^-14 [m], ose 10^-3 [nm]. Pra, pjesa më e madhe e hapësirës së atomit është “e zbrazur”.

Për të ilustruar këtë lidhshmëri ndërmjet përmasave të bërthamës dhe atomit, supozojmë se, për shembull, nëse atomin e zmadhojmë për 100 miliardë herë, atëherë do të fitonim një top me diametër prej afër 10m, në qendrën e të cilit do të gjendej bërthama me madhësi sa koka e gjilpërës (me diametër prej afër 1mm).

Protoni – (greq. protos – i pari) – është grimcë elektropozitive, ngarkesa elektrike pozitive e të cilit është 1,6020 × 1519 [C] (Kulon), ndërsa masa e protonit praktikisht është aq sa edhe masa e atomit të hidrogjenit.

Protonin e ka zbuluar Ratherfordi në vitin 1919, protonin shkurtimisht e shënojmë me shkronjën p. Numrin e përgjithshëm të protoneve në bërthamën e një atomi e shënojmë me Z. Ky numër njëherësh paraqet edhe numrin rendor të elementit në sistemin periodik të elementeve.

Neutroni – është grimcë neutrale, dhe sipas kësaj vetie e ka marrë emrin. Masa e tij praktikisht, është e barabartë me masën e protonit. Neutronin e ka zbuluar shkencëtari anglez Çedvik (J.Chadëick) në vitin 1932. këtë grimcë e shënojmë me shkronjën n. Numrin e përgjithshëm të neutroneve në bërthamë e shënojmë me N.

Shuma e numrit të protoneve dhe të neutroneve në bërthamë quhet numri i masës dhe shënohet me Am (Am = Z+N). Protonet dhe neutronet shpeshherë quhen me një emër të përbashkët nuklone. Pas protoneve dhe neutroneve janë gjetur edhe shumë grimca të tjera të përkohshme, të cilat nuk kanë ndonjë rëndësi të posaçme në strukturën e atomit.

Postulatet e Bohrit për strukturën e Atomit

Bohri në studimet e tij për strukturën e atomit arriti të definojë përfundimisht që atomi përbëhet nga : Mbështjellësi elektronik ku janë të vendosura elektronet,që për nga pikëpamja elektronike janë të ngarkuara me elektricitet negativ,dhe nga bërthama ku janë të vendosura protonet që nga pikëpamja elektronike janë të ngarkuara me elektricitet pozitiv dhe neutronet që janë në gjendje neutrale sa i përket gjendjes elektronike.

Bohri në bazë të këtyre përfundimeve përpiloi një listë me postulate që sot njihen me emrin Postulatet e Bohrit. Në vazhdim do të i përmendim ato:

Postulati i parë: Elektronet e atomit të Ratherfordit nuk mund te ndodhen në çdo orbite. Ato ndodhen vetëm në disa orbita te caktuara, që quhen orbita stacionare (të qendueshme), në të cilat elektronet nuk rrezatojnë energji edhe pse janë në lëvizje me nxitim te drejtuar drejt bërthamës.

Postulati i dytë : Elektroni lëviz rreth bërthamës në një mënyre te tillë që forca centrifuge ekuilibron ekzaktësisht tërheqjen elektrostatike te bërthamës.

Postulati i tretë : Momenti këndor i elektroneve ne orbitën stacionare është një shumëfish i madhësisë h/2p, ku h është konstantja universale e Plank-ut.

Postulati i katërt : Kur një elektron kalon nga një orbite stacionare me më shumë energji në një orbite stacionare tjetër me më pak energji, diferenca e energjisë emërtohet ne formën e një rrezatimi me një energji të dhënë, ose siç thuhet në fizikë, në formën e kuanteve te Plank-ut, që në reastin e rrezatimit elektromagnetik u quajtën fotone. Në kuadër të postulatit të katërt ai sqaron se elektroni që gjendet në orbitë stacionare absorbon(thith) vetëm ato fotone energjia e të cilave bënë të mundur kalimin ekzakt të elektronit nga një orbitë stacionare ne një tjetër.

Efekti fotoelektrik sipas Albert Eintein-it

Efekti fotoelektrik sipas Albert Ajnshtajnit dhe Maks Plankut

Në efektin fotoelektrik, elektronet janë të emetuara nga trupat e ngurtë, lëngjeve ose gazeve kur ata thithin energjinë nga drita. Elektronet emetuar në këtë mënyrë mund të quhet fotoelektrone.

Në 1887, Heinrich Hertz zbuloi se elektrodat e ndriçuar me dritën ultravjollcë krijuan shkëndija elektrike më lehtë.

Në 1905 Albert Einstein publikoi një letër që shpjegon të dhënat eksperimentale nga efekti fotoelektrik duke qenë si rezultat i energjisë së dritës duke u realizuar në pako diskrete kuantizohet. Ky zbulim çoi në revolucionin kuantik. Ajnshtajni u nderua me Çmimin Nobel në vitin 1921 për "zbulimin e tij të ligjit të efektit fotoelektrik".

Efekti fotoelektrik kërkon fotone me energji nga një electronvolts deri në mbi 1 MeV në elemente të larta të sistemit periodik të elementeve. Studimi i efektit fotoelektrik çoi në hapa të rëndësishëm në të kuptuarit e natyrës kuantike të dritës, dhe elektronet, ndikuan në formimin për konceptin e grimcë-valë dhe fenomene të tjera, ku drita ka ndikimin për lëvizjen e grimcave elektrike e cila përfshin efektin fotokonduktiv (gjithashtu njohur si photoconductivity ose photoresistivity), efekti fotoelektrik, dhe efekti fotoelektrokimik. Ajo gjithashtu çoi në zbulimin e teorisë së Max Plank-ut.

Energjia Solare

Energjia Solare është njëra nga llojet e energjisë së ripërtrishme, e cila si burim kryesor e ka Diellin.

Kjo energji nga ne shfrytezohet ne forma dhe në mënyra të ndryshme, mirëpo zhvillimi i shkencës dhe i teknologjisë viteve të fundit ka mundësuar shfrytëzimin sa më të madh të kësaj energjie.

Energjia e Diellit përveç se shfrytëzohet nga gjallesat e ndryshme në Tokë si burim i vetëm i energjise ajo së fundi ka gjetur zbatim edhe në nevojat esenciale të njeriut, si që janë ngrohja dhe elektriciteti.

Si shfrytezohet energjia solare per ngrohje?

Energjia Solare për ngrohje shfrytezohet me anë të ndërtimit të paneleve të posaçme solare të cilët e absorobojnë energjinë e diellit,dhe atë energji njerëzit e shfrytezojnë për ngrohjen e ujit sanitar.

Si funksionon kjo?

Nëse e marrim një panel Diellor për ngrohje si në figure,dhe po atë panel e vendosim në ndonjë çati,do të vërejmë që paneli me kalimin e kohës do të absorbojë energji,të cilën mund ta shfrytezojmë në mënyrë të thjeshtë:

Në njërën anë vendosim gypin ku do të na rrjedhë uji i ftohtë, kurse në anën tjetër do të vendosim gypin ku do të na del uji nga paneli solar.

Do të vërejmë që me ndryshimin e kohës edhe uji do të ngrohet, dhe këtë ujë të ngrohtë do kemi mundesi ta shfrytëzojmë për nevoja të ndryshme. Kaq thjeshte dhe kaq lehte!

Si shfrytëzohet energjia solare për përfitimin e energjisë elektrike?

Siç dihet nga Fizika drita përveç se hapet si grimcë përhapet edhe si valë. Kjo pra është natyra dualistike e drites, e cila si valë spjegohet përmes efektit fotoelektrik, ndersa si grimcë përmes polarizimit ose difraksionit.

Zbulimeve të Maks Plank-ut dhe te Albert Ajnshtain-it për efektin fotoelektrik dhe për natyrën e dritës në përgjithësi i parapriu edhe një zhvillim i hovshëm teknologjik nga fillimi i viteve të 60-ta. Si rezultat i kësaj u dha ideja që të zbatohet edhe teoria e Albert Ajnshtajn-it dhe e Maks Plank-ut për fotoelektricitet, dhe si rezultat i kësaj filluan edhe hapat e parë drejtë zhvillimit të teknologjisë për shrfytëzimin e energjisë nga Dielli për prodhimin e energjisë elektrike.

Mirëpo është dashtë shumë kohë deri sa të përmirësohet teknologjia për prodhimin e paneleve dielllore, të cilat e penguan këtë proces të zhvillimit të teknologjisë solare. Mirëpo fillimi i viteve të 90-ta e gjeti Europën tashmë të gatshme që të filloj me prodhimin e paneleve të para solare. Si vendet e para që filluan t’a përdorin këtë teknologjisë janë: Gjermania, Zvicra, Franca, Britania, etj.

Nga Fizika dihet se silici bënë pjesë në grupin e materieve gjysëmpërçuese për arsye se ka katër elektrone në shtresën valente (e fundit).

Ky atom shumë shpejt mund të kalon në gjendje të një përçuesi për arsye se shumë shpejt e liron një elektron.

Elektroni të cilin e liron silici mund të kalon në atomin më të afërt, dhe në këtë rast lirohet një energji e cila njihet me emrin energji e jonizimit.

Silici mund të liron elektrone edhe kur është nën ndikimin e fotoneve, për shkak të efiçiencës së tij silici ka gjetur zbatim shumë të madh në përfitimin e energjisë elektrike nga dielli.

Si funksionon kjo?

Shumë panele diellore që shërbejnë për prodhimin e energjisë elektrike nga dielli, janë të prodhuara nga materiali gjysëmpërçues i silicit.

Panelet diellore janë të ndërtuara me qeliza të posaçme të cilat ndryshe edhe quhen si fotoqeliza. Kur një foton i liruar nga dielli e godet një foto qelizë të ndërtuar nga gjysëmpërçuesi si silici, silici në këtë rast e liron një elektron i cili nëndikimin e forcës elektrostatike shkakton dukurinë e rrymës elektrike, ky elektron i liriaur nga silici e mbush ndonjë bateri të akumulatorit, të cilën mund ta shfrytëzojmë për nevoja të ndryzshme tona në përgjithësi.