Energy and Human Ambitions on a Finite Planet, 2021a
Energy and Human Ambitions on a Finite Planet, 2021a
Energy and Human Ambitions on a Finite Planet, 2021a
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
4.6 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64<br />
II <str<strong>on</strong>g>Energy</str<strong>on</strong>g> <str<strong>on</strong>g>and</str<strong>on</strong>g> Fossil Fuels 67<br />
5 <str<strong>on</strong>g>Energy</str<strong>on</strong>g> <str<strong>on</strong>g>and</str<strong>on</strong>g> Power Units 68<br />
5.1 <str<strong>on</strong>g>Energy</str<strong>on</strong>g> (J) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68<br />
5.2 <str<strong>on</strong>g>Energy</str<strong>on</strong>g> Forms & C<strong>on</strong>servati<strong>on</strong> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69<br />
5.3 Power (W) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71<br />
5.4 Kilowatt-hour (kWh) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72<br />
5.5 Calories (kcal) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73<br />
5.6 British Thermal Unit (Btu) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75<br />
5.7 Therms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76<br />
5.8 Electrical Power . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76<br />
5.9 Electr<strong>on</strong> Volt (eV) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78<br />
5.10 Light <str<strong>on</strong>g>Energy</str<strong>on</strong>g> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79<br />
5.11 Upshot <strong>on</strong> Units . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79<br />
5.12 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80<br />
6 Putting Thermal <str<strong>on</strong>g>Energy</str<strong>on</strong>g> to Work 84<br />
6.1 Generating Heat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84<br />
6.2 Heat Capacity . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85<br />
6.3 Home Heating/Cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86<br />
6.4 Heat Engines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88<br />
6.4.1 Entropy <str<strong>on</strong>g>and</str<strong>on</strong>g> Efficiency Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90<br />
6.5 Heat Pumps . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95<br />
6.5.1 C<strong>on</strong>sumer Metrics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97<br />
6.6 Upshot <strong>on</strong> Thermal <str<strong>on</strong>g>Energy</str<strong>on</strong>g> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99<br />
6.7 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99<br />
7 The <str<strong>on</strong>g>Energy</str<strong>on</strong>g> L<str<strong>on</strong>g>and</str<strong>on</strong>g>scape 102<br />
7.1 The Annual <str<strong>on</strong>g>Energy</str<strong>on</strong>g> Review . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102<br />
7.1.1 <str<strong>on</strong>g>Energy</str<strong>on</strong>g> Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103<br />
7.1.2 Source <str<strong>on</strong>g>and</str<strong>on</strong>g> Sector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104<br />
7.1.3 Detailed Mix . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106<br />
7.1.4 <str<strong>on</strong>g>Energy</str<strong>on</strong>g> Trends . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107<br />
7.2 Global <str<strong>on</strong>g>Energy</str<strong>on</strong>g> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108<br />
7.2.1 U.S. Global Share . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110<br />
7.3 Upshot: Go to the Source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111<br />
7.4 Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111<br />
8 Fossil Fuels 114<br />
8.1 The Most Important Plot Ever . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114<br />
8.2 Overview: Coal, Oil, <str<strong>on</strong>g>and</str<strong>on</strong>g> Gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117<br />
8.2.1 Coal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117<br />
8.2.2 Petroleum (Oil) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118<br />
8.2.3 Natural Gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120<br />
8.3 Chemical <str<strong>on</strong>g>Energy</str<strong>on</strong>g> . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121