Enerji, yalnızca gezegenimizde değil, Evrende de yaşamı mümkün kılan şeydir. Ancak, çok farklı olabilir. Yani ısı, ses, ışık, elektrik, mikrodalgalar, kaloriler farklı enerji türleridir. Çevremizde gerçekleşen tüm süreçler için bu madde gereklidir. Dünya'da var olan enerjinin çoğu Güneş'ten geliyor, ancak bunun başka kaynakları da var. Güneş onu gezegenimize aynı anda en güçlü 100 milyon santralin üreteceği kadar aktarıyor.
Enerji nedir?
Albert Einstein tarafından ortaya atılan teori, madde ve enerji arasındaki ilişkiyi inceler. Bu büyük bilim adamı, bir maddenin diğerine dönüşme yeteneğini kanıtlayabildi. Aynı zamanda, cisimlerin varlığında enerjinin en önemli faktör olduğu ve maddenin ikincil olduğu ortaya çıktı.
Enerji, genel olarak, biraz iş yapabilme yeteneğidir. O, ayakta duran kişidirbir cismi hareket ettirebilen veya ona yeni özellikler kazandırabilen bir kuvvet kavramı. "Enerji" terimi ne anlama geliyor? Fizik, farklı dönemlerden ve ülkelerden birçok bilim insanının hayatını adadığı temel bir bilimdir. Aristoteles bile "enerji" kelimesini insan etkinliğine atıfta bulunmak için kullandı. Yunancadan çevrilen "enerji", "aktivite", "güç", "eylem", "güç" dir. Bu kelime ilk kez bir Yunan bilim adamının "Fizik" adlı bir incelemesinde yer aldı.
Artık genel kabul gören anlamıyla, bu terim İngiliz fizikçi Thomas Young tarafından icat edildi. Bu önemli olay 1807'de gerçekleşti. XIX yüzyılın 50'lerinde. İngiliz tamirci William Thomson "kinetik enerji" kavramını ilk kullanan kişiydi ve 1853'te İskoç fizikçi William Rankin "potansiyel enerji" terimini tanıttı.
Bugün bu skaler nicelik fiziğin tüm dallarında mevcuttur. Çeşitli hareket biçimlerinin ve maddenin etkileşiminin tek bir ölçüsüdür. Başka bir deyişle, bir formun diğerine dönüşümünün bir ölçüsüdür.
Ölçümler ve gösterimler
Enerji miktarı joule (J) cinsinden ölçülür. Bu özel ünite, enerji türüne bağlı olarak farklı tanımlamalara sahip olabilir, örneğin:
- W, sistemin toplam enerjisidir.
- Q - termal.
- U – potansiyel.
Enerji türleri
Doğada birçok farklı enerji türü vardır. Başlıcaları:
- mekanik;
- elektromanyetik;
- elektrik;
- kimyasal;
- termal;
- nükleer (atomik).
Başka enerji türleri de vardır: ışık, ses, manyetik. Son yıllarda, artan sayıda fizikçi, sözde "karanlık" enerjinin varlığına dair hipoteze meyillidir. Bu maddenin daha önce listelenen türlerinin her birinin kendine has özellikleri vardır. Örneğin, ses enerjisi dalgalar kullanılarak iletilebilir. Seslerin duyulabilmesi sayesinde insan ve hayvanların kulaklarındaki kulak zarlarının titreşimine katkıda bulunurlar. Çeşitli kimyasal reaksiyonlar sırasında, tüm organizmaların yaşamı için gerekli olan enerji açığa çıkar. Herhangi bir yakıt, yiyecek, akü, pil bu enerjinin depolanmasıdır.
Yıldızımız Dünya'ya elektromanyetik dalgalar şeklinde enerji verir. Ancak bu şekilde Kozmosun genişliklerinin üstesinden gelebilir. Güneş panelleri gibi modern teknoloji sayesinde, onu en büyük etkiyle kullanabiliriz. Kullanılmayan fazla enerji, özel enerji depolama tesislerinde biriktirilir. Yukarıdaki enerji türleri, kaplıcalar, nehirler, okyanus gelgitleri ve akıntıları ile birlikte biyoyakıtlar sıklıkla kullanılır.
Mekanik Enerji
Bu tür enerji, fiziğin "Mekanik" adlı dalında incelenir. E harfi ile gösterilir. Joule (J) cinsinden ölçülür. Bu enerji nedir? Mekaniğin fiziği, cisimlerin hareketini ve birbirleriyle veya dış alanlarla etkileşimlerini inceler. Bu durumda cisimlerin hareketinden kaynaklanan enerjiye denir.kinetik (Ek ile gösterilir) ve cisimlerin veya dış alanların etkileşiminden kaynaklanan enerjiye potansiyel (Ep) denir. Hareket ve etkileşimin toplamı, sistemin toplam mekanik enerjisidir.
Her iki türü de hesaplamak için genel bir kural vardır. Enerji miktarını belirlemek için cismi sıfır durumundan bu duruma aktarmak için gereken işi hesaplamak gerekir. Ayrıca, ne kadar çok iş olursa, vücudun bu durumda sahip olduğu enerji o kadar fazla olur.
Farklı kriterlere göre türlerin ayrılması
Enerji paylaşımının birkaç türü vardır. Çeşitli kriterlere göre, dış (kinetik ve potansiyel) ve iç (mekanik, termal, elektromanyetik, nükleer, yerçekimi) olarak ayrılır. Elektromanyetik enerji sırasıyla manyetik ve elektriğe, nükleer enerji ise zayıf ve güçlü etkileşimlerin enerjisine bölünür.
Kinetik
Herhangi bir hareketli cisim, kinetik enerjinin varlığıyla ayırt edilir. Genellikle buna denir - sürüş. Hareket eden bir cismin enerjisi yavaşladığında kaybolur. Böylece hız ne kadar hızlı olursa, kinetik enerji de o kadar büyük olur.
Hareketli bir cisim sabit bir cisimle temas ettiğinde, kinetik olanın bir kısmı ikinciye aktarılır ve onu harekete geçirir. Kinetik enerji formülü aşağıdaki gibidir:
Kelimelerle, bu formül şu şekilde ifade edilebilir: Bir cismin kinetik enerjisikütlesinin çarpımının yarısı çarpı hızının karesi.
Potansiyel
Bu tür enerjiye, bir tür kuvvet alanında bulunan cisimler sahiptir. Bu nedenle, bir nesne bir manyetik alanın etkisi altındayken manyetik oluşur. Dünyadaki tüm cisimler potansiyel yerçekimi enerjisine sahiptir.
Çalışılan nesnelerin özelliklerine bağlı olarak, farklı potansiyel enerji türlerine sahip olabilirler. Böylece, esneyen elastik ve elastik cisimler, esneklik veya gerilim potansiyel enerjisine sahiptir. Daha önce hareketsiz olan herhangi bir düşen cisim, potansiyelini kaybeder ve kinetik kazanır. Bu durumda, bu iki türün değeri eşdeğer olacaktır. Gezegenimizin yerçekimi alanında, potansiyel enerji formülü şöyle görünecektir:
Kelime olarak, bu formül şu şekilde ifade edilebilir: Dünya ile etkileşen bir cismin potansiyel enerjisi, kütlesinin, yerçekimi ivmesinin ve bulunduğu yüksekliğin çarpımına eşittir.
Bu skaler değer, potansiyel bir kuvvet alanında bulunan ve alan kuvvetlerinin çalışmasından dolayı kinetik enerji elde etmek için kullanılan bir madde noktasının (gövde) enerji rezervinin bir özelliğidir. Bazen sistemin Langrangian'ında (dinamik bir sistemin Lagrange işlevi) bir terim olan koordinat işlevi olarak adlandırılır. Bu sistem onların etkileşimini tanımlar.
Potansiyel enerji için sıfıra eşittiruzayda bulunan cisimlerin belirli bir konfigürasyonu. Konfigürasyon seçimi, daha ileri hesaplamaların uygunluğu ile belirlenir ve "potansiyel enerjinin normalleştirilmesi" olarak adlandırılır.
Enerjinin korunumu yasası
Fiziğin en temel varsayımlarından biri enerjinin korunumu yasasıdır. Ona göre enerji hiçbir yerden ortaya çıkmaz ve hiçbir yerde yok olmaz. Sürekli olarak bir biçimden diğerine değişir. Başka bir deyişle, yalnızca enerjide bir değişiklik vardır. Örneğin, bir el feneri pilinin kimyasal enerjisi, elektrik enerjisine ve ondan da ışık ve ısıya dönüştürülür. Çeşitli ev aletleri, elektrik enerjisini ışığa, ısıya veya sese dönüştürür. Çoğu zaman, değişimin sonucu ısı ve ışıktır. Bundan sonra, enerji çevreleyen alana gider.
Enerji yasası birçok fiziksel olayı açıklayabilir. Bilim adamları, evrendeki toplam hacminin sürekli değişmediğini savunuyorlar. Hiç kimse enerjiyi yeniden yaratamaz veya yok edemez. Türlerinden birini geliştiren insanlar, yakıtın, düşen suyun, bir atomun enerjisini kullanır. Aynı zamanda formlarından biri diğerine dönüşür.
1918'de bilim adamları, enerjinin korunumu yasasının, zamanın öteleme simetrisinin - eşlenik enerjinin değerinin - matematiksel bir sonucu olduğunu kanıtlayabildiler. Başka bir deyişle, fizik yasalarının farklı zamanlarda farklı olmaması nedeniyle enerji korunur.
Enerji Özellikleri
Enerji, bir vücudun iş yapabilme yeteneğidir. kapalıfiziksel sistemler, tüm zaman boyunca korunur (sistem kapalı olduğu sürece) ve hareket sırasında değeri koruyan üç toplamlı hareket integralinden biridir. Bunlar şunları içerir: enerji, açısal momentum, momentum. "Enerji" kavramının tanıtılması, fiziksel sistem zaman içinde homojen olduğunda uygundur.
Vücutların iç enerjisi
Moleküler etkileşimlerin enerjilerinin ve onu oluşturan moleküllerin termal hareketlerinin toplamıdır. Sistemin durumunun açık bir fonksiyonu olduğu için doğrudan ölçülemez. Bir sistem kendisini belirli bir durumda bulduğunda, sistemin varoluş tarihinden bağımsız olarak, iç enerjisinin kendi içsel değeri vardır. Bir fiziksel halden diğerine geçiş sırasında iç enerjideki değişim her zaman son ve başlangıç hallerindeki değerleri arasındaki farka eşittir.
Gazın iç enerjisi
Katılara ek olarak gazların da enerjisi vardır. Atomları, molekülleri, elektronları, çekirdekleri içeren sistem parçacıklarının termal (kaotik) hareketinin kinetik enerjisini temsil eder. İdeal bir gazın iç enerjisi (bir gazın matematiksel modeli), parçacıklarının kinetik enerjilerinin toplamıdır. Bu, molekülün uzaydaki konumunu belirleyen bağımsız değişkenlerin sayısı olan serbestlik derecesi sayısını hesaba katar.
Enerji kullanımı
İnsanlık her yıl daha fazla enerji kaynağı tüketiyor. Çoğu zaman enerji için,evlerimizin aydınlatılması ve ısıtılması, araçların ve çeşitli mekanizmaların çalışması için gerekli olan kömür, petrol ve gaz gibi fosil hidrokarbonlar kullanılmaktadır. Yenilenemez kaynaklardır.
Maalesef gezegenimizin enerjisinin sadece çok küçük bir kısmı su, rüzgar ve güneş gibi yenilenebilir kaynaklardan geliyor. Bugüne kadar enerji sektöründeki payları sadece %5'tir. Diğer bir %3 insan ise nükleer santrallerde üretilen nükleer enerji şeklinde alıyor.
Yenilenemeyen kaynaklar aşağıdaki rezervlere sahiptir (joule cinsinden):
- nükleer enerji - 2 x 1024;
- gaz ve petrol enerjisi – 2 x 10 23;
- gezegenin iç ısısı - 5 x 1020.
Dünyanın yenilenebilir kaynaklarının yıllık değeri:
- güneş enerjisi - 2 x 1024;
- rüzgar - 6 x 1021;
- nehirler - 6, 5 x 1019;
- deniz gelgitleri - 2,5 x 1023.
Yalnızca Dünya'nın yenilenemeyen enerji rezervlerinin kullanımından yenilenebilir enerji kaynaklarına zamanında geçişle, insanlığın gezegenimizde uzun ve mutlu bir varoluş şansı var. Dünyanın dört bir yanındaki bilim adamları, en son gelişmeleri uygulamak için enerjinin çeşitli özelliklerini dikkatle incelemeye devam ediyor.
