Energi manifesterer seg på forskjellige måter og er relatert til evnen til å produsere arbeid
Bilde av Federico Beccari i Unsplash
Det er ingen eksakt definisjon for energi, men i fysikk er det et ekstremt viktig begrep som representerer evnen til å produsere arbeid eller å utføre en handling. Ordet brukes også i andre vitenskapelige områder, som biologi og kjemi.
Energi spiller en viktig rolle i alle sektorer av livet, og er den viktigste storheten i fysikk. Levende vesener er avhengige av energi for å overleve og få den gjennom mat, i form av kjemisk energi. I tillegg mottar organismer også energi fra solen.
Generelt prinsipp for energibesparelse
I fysikk refererer begrepet bevaring til noe som ikke endrer seg. Dette betyr at variabelen til en ligning som representerer en konservativ størrelse er konstant over tid. I tillegg sier dette systemet at energi ikke går tapt, ikke blir dannet og ikke kan ødelegges: det forandrer seg bare.
Strømaggregater
Enhetsenheten definert av det internasjonale enhetssystemet er joule (J), som er definert som arbeidet utført av en Newton-kraft i en forskyvning på 1 meter. Imidlertid kan energi også beskrives i andre enheter:
- Kalori (kalk): mengden energi som trengs for å øke temperaturen på et gram vann fra 14,5 til 15,5 grader Celsius. En joule tilsvarer 0,24 kalorier;
- Kilowatt-time (kWh): den brukes vanligvis til å måle elektrisk forbruk (1 kWh = 3,6. 106 J);
- BTU ( British Thermal Unit ): Britisk termisk enhet 1 BTU = 252,2 kalorier;
- Elektronvolt (eV): Det er mengden kinetisk energi som en enkelt elektron (elektron) får når den akselereres med en forskjell i elektrisk potensial på en volt, i et vakuum (1 eV = 1,6. 10–19 J).
Typer energi
Energi er en unik mengde, men avhengig av hvordan den manifesterer seg, mottar den forskjellige navn. Lær mer om hovedtyper av energi i fysikk:
Kinetisk energi
Kinetisk energi er relatert til kroppens bevegelsestilstand. Denne typen energi avhenger av massen og hastighetsmodulen. Jo større størrelsen på kroppens hastighet, jo større kinetisk energi. Når kroppen er i ro, det vil si at hastighetsmodulen er null, den kinetiske energien er null.
Potensiell energi
Potensiell energi er assosiert med stillingen en kropp opptar eller deformasjonen av et elastisk system. I det første tilfellet kalles den potensielle energien gravitasjonspotensiell energi, mens den i det andre tilfellet kalles elastisk potensiell energi.
Den potensielle gravitasjonsenergien avhenger av massen, tyngdekraften og høyden til det punktet hvor kroppen blir analysert. Den elastiske potensielle energien stammer fra den aktuelle elastiske konstanten og deformasjonen av fjæren.
Mekanisk energi
Mekanisk energi er energi som kan overføres gjennom kraft. I utgangspunktet kan det forstås som summen av kroppens kinetiske og potensielle energi.
Den mekaniske energien forblir konstant i fravær av avledende krefter, bare konverteringen mellom dens kinetiske og potensielle former skjer.
Termisk energi
Termisk energi eller intern energi er definert som summen av den kinetiske og potensielle energien assosiert med de mikroskopiske elementene som utgjør materie. Atomer og molekyler som danner kroppene viser tilfeldige bevegelser av translasjon, rotasjon og vibrasjon. Denne bevegelsen kalles termisk agitasjon. Variasjonen i termisk energi til et system skjer gjennom arbeid eller varme.
Teoretisk sett er termisk energi knyttet til bevegelsesgraden til subatomære partikler. Jo høyere kroppstemperaturen er, desto større er den indre energien. Når et legeme med høyere temperatur kommer i kontakt med et legeme med lavere temperatur, vil varmeoverføring forekomme.
Elektrisitet
Elektrisk energi er energien som produseres fra de elektriske ladningene til de subatomære partiklene. Ladningene genererer elektrisk strøm når de beveger seg, og skaper det vi kaller strøm.
Lys eller solenergi
Lysenergien dannes av en rekke bølger som kan fanges opp av øynene. I tillegg oppfattes det av planter, som bruker det i prosessen med fotosyntese. Lysstrålene, som er en form for elektromagnetisk stråling, når øynene våre, når netthinnen og genererer et elektrisk signal som går gjennom nervene til hjernen.
Den kan forvandles til termisk eller elektrisk energi og brukes i forskjellige bruksområder. De to viktigste måtene å utnytte solenergi er generering av elektrisitet og oppvarming av solvann. For produksjon av elektrisk energi brukes to systemer: den heliotermiske, hvor bestrålingen konverteres først til termisk energi og senere til elektrisk energi; og solceller, der solstråling omdannes direkte til elektrisk energi.
Lydenergi
Lydenergi overføres gjennom luften, ved en molekylær bevegelse mellom to eller flere gjenstander, og forårsaker en lydbølge. Lydbølgen består av regioner med komprimering av molekylene (nærmolekyler, høyere trykk) og regioner med sjeldenhet av molekylene (fjerne molekyler, lavere trykk). Lyd kan produseres når to gjenstander er i motsatt retning, eller hvis de er i samme retning, har forskjellige hastigheter.
Talebølger og andre vanlige lyder er komplekse bølger, produsert ved mange forskjellige vibrasjonsfrekvenser. Når du når øret, forvandles lydenergien til elektriske signaler, som beveger seg gjennom nerver til hjernen, og dermed oppfatter vi lyden.
Kjernekraft
Atomenergi er energien som produseres i termonukleære anlegg. Driftsprinsippet til et termonukleært anlegg er bruk av varme for å generere elektrisitet. Varmen kommer fra å dele kjernen til uranatomer i to deler, en prosess som kalles kjernefisjon.
Stråling er mye brukt i medisin, røntgen, strålebehandling, men det er også forbundet med negative effekter som atombomber og atomavfall.
