Energi manifesterer sig på forskellige måder og er relateret til evnen til at producere arbejde
Billede af Federico Beccari i Unsplash
Der er ingen nøjagtig definition af energi, men i fysik er det et ekstremt vigtigt begreb, der repræsenterer evnen til at producere arbejde eller til at udføre en handling. Ordet bruges også i andre videnskabelige områder, såsom biologi og kemi.
Energi spiller en vigtig rolle i alle sektorer i livet, idet den er den vigtigste storhed i fysik. Levende væsener er afhængige af energi for at overleve og opnå den gennem mad i form af kemisk energi. Derudover modtager organismer også energi fra solen.
Generelt princip om energibesparelse
I fysik henviser udtrykket bevarelse til noget, der ikke ændrer sig. Dette betyder, at variablen i en ligning, der repræsenterer en konservativ størrelse, er konstant over tid. Derudover siger dette system, at energi ikke går tabt, ikke dannes og ikke kan ødelægges: det ændres bare.
Strømenheder
Enhedsenheden defineret af det internationale enhedssystem er joule (J), der er defineret som det arbejde, der udføres af en Newton-kraft i en forskydning på 1 meter. Dog kan energi også beskrives i andre enheder:
- Kalorie (kalk): den mængde energi, der kræves for at hæve temperaturen på et gram vand fra 14,5 til 15,5 grader Celsius. En joule svarer til 0,24 kalorier;
- Kilowatt-time (kWh): det bruges normalt til at måle det elektriske forbrug (1 kWh = 3,6. 106 J);
- BTU ( British Thermal Unit ): Britisk termisk enhed 1 BTU = 252,2 kalorier;
- Elektronvolt (eV): Det er mængden af kinetisk energi, der opnås af en enkelt elektron (elektron), når den accelereres med en forskel i en spændings elektriske potentiale i et vakuum (1 eV = 1,6. 10-19 J).
Typer af energi
Energi er en unik mængde, men afhængigt af hvordan den manifesterer sig, modtager den forskellige navne. Lær mere om de vigtigste typer energi i fysik:
Kinetisk energi
Kinetisk energi er relateret til en krops bevægelsestilstand. Denne type energi afhænger af dens masse og dens hastighedsmodul. Jo større størrelsen af kroppens hastighed er, jo større er den kinetiske energi. Når kroppen er i ro, dvs. hastighedsmodulet er nul, er den kinetiske energi nul.
Potentiel energi
Potentiel energi er forbundet med den position, en krop indtager, eller deformationen af et elastisk system. I det første tilfælde kaldes den potentielle energi tyngdepotentialenergi, mens den i det andet tilfælde kaldes elastisk potentiel energi.
Den potentielle tyngdekraftsenergi afhænger af massen, tyngdekraften og højden af det punkt, hvor kroppen analyseres. Den potentielle elastiske energi stammer fra den pågældende elastiske konstant og deformation af fjederen.
Mekanisk energi
Mekanisk energi er energi, der kan overføres gennem kraft. Dybest set kan det forstås som summen af kroppens kinetiske og potentielle energi.
Den mekaniske energi forbliver konstant i fravær af dissipative kræfter, kun konvertering mellem dens kinetiske og potentielle former sker.
Termisk energi
Termisk energi eller intern energi defineres som summen af den kinetiske og potentielle energi forbundet med de mikroskopiske elementer, der udgør stof. Atomer og molekyler, der danner legemerne, udviser tilfældige bevægelser af translation, rotation og vibration. Denne bevægelse kaldes termisk omrøring. Variationen i et systems termiske energi sker gennem arbejde eller varme.
Teoretisk er termisk energi knyttet til bevægelsesgraden for subatomære partikler. Jo højere en krops temperatur er, desto større er dens indre energi. Når et legeme med en højere temperatur kommer i kontakt med et legeme med en lavere temperatur, vil der forekomme varmeoverførsel.
Elektricitet
Elektrisk energi er den energi, der produceres fra de elektriske ladninger i de subatomære partikler. Opladningerne genererer elektrisk strøm, når de bevæger sig, hvilket skaber det, vi kalder elektricitet.
Lys eller solenergi
Lysenergien dannes af en række bølger, der kan fanges af øjnene. Derudover opfattes det af planter, der bruger det i fotosyntese. Lysstrålerne, som er en form for elektromagnetisk stråling, når vores øjne, når nethinden og genererer et elektrisk signal, der bevæger sig gennem nerverne til hjernen.
Det kan omdannes til termisk eller elektrisk energi og anvendes i forskellige anvendelser. De to vigtigste måder at udnytte solenergi på er produktion af elektricitet og opvarmning af solvand. Til produktion af elektrisk energi anvendes to systemer: det heliotermiske, hvor bestrålingen først omdannes til termisk energi og senere til elektrisk energi; og solceller, hvor solstråling omdannes direkte til elektrisk energi.
Lydenergi
Lydenergi transmitteres gennem luften ved en molekylær bevægelse mellem to eller flere objekter, der forårsager en lydbølge. Lydbølgen består af regioner med kompression af molekylerne (tætte molekyler, højere tryk) og regioner med sjældenhed af molekylerne (fjerne molekyler, lavere tryk). Lyd kan produceres, når to genstande er i modsatte retninger, eller hvis de er i samme retning, har forskellige hastigheder.
Talebølger og andre almindelige lyde er komplekse bølger, der produceres ved mange forskellige vibrationsfrekvenser. Når vi når øret, omdannes lydenergien til elektriske signaler, der bevæger sig gennem nerverne til hjernen, og dermed opfatter vi lyden.
Atomenergi
Atomenergi er den energi, der produceres i termonukleære anlæg. Driftsprincippet for et termonukleart anlæg er brugen af varme til at generere elektricitet. Varmen kommer fra at dele kernen af uranatomer i to dele, en proces kaldet nuklear fission.
Stråling anvendes i vid udstrækning inden for medicin, røntgenstråler, strålebehandling, men det er også forbundet med negative virkninger såsom atombomber og nukleart affald.
