Energi manifesterar sig på olika sätt och är relaterad till förmågan att producera arbete
Bild av Federico Beccari i Unsplash
Det finns ingen exakt definition för energi, men inom fysik är det ett extremt viktigt begrepp som representerar förmågan att producera arbete eller att utföra en handling. Ordet används också inom andra vetenskapliga områden, såsom biologi och kemi.
Energi spelar en viktig roll i alla livssektorer, eftersom det är fysikens viktigaste storhet. Levande varelser är beroende av energi för att överleva och få den genom mat, i form av kemisk energi. Dessutom får organismer också energi från solen.
Allmän princip för energibesparing
I fysik hänvisar termen bevarande till något som inte förändras. Detta innebär att variabeln i en ekvation som representerar en konservativ kvantitet är konstant över tiden. Dessutom säger detta system att energi inte går förlorad, bildas och inte kan förstöras: den förändras bara.
Kraftenheter
Enhetsenheten definierad av det internationella systemet för enheter är joule (J), som definieras som det arbete som utförs av en Newton-kraft i en förskjutning på 1 meter. Men energi kan också beskrivas i andra enheter:
- Kalori (kalk): den mängd energi som krävs för att höja temperaturen på ett gram vatten från 14,5 till 15,5 grader Celsius. En joule motsvarar 0,24 kalorier;
- Kilowattimme (kWh): den används vanligtvis för att mäta elförbrukningen (1 kWh = 3,6. 106 J);
- BTU ( British Thermal Unit ): Brittisk termisk enhet 1 BTU = 252,2 kalorier;
- Elektronvolt (eV): Det är mängden kinetisk energi som en enskild elektron (elektron) får när den accelereras av en skillnad i en elektrisk potential på en volt, i vakuum (1 eV = 1,6. 10–19 J).
Typer av energi
Energi är en unik kvantitet, men beroende på hur den manifesterar får den olika namn. Lär dig mer om huvudtyperna av energi i fysik:
Rörelseenergi
Kinetisk energi är relaterad till kroppens rörelsetillstånd. Denna typ av energi beror på dess massa och dess hastighetsmodul. Ju större kroppens hastighet, desto större kinetisk energi. När kroppen är i vila, det vill säga, hastighetsmodulen är noll, den kinetiska energin är noll.
Potentiell energi
Potentiell energi är associerad med den position som en kropp upptar eller deformationen av ett elastiskt system. I det första fallet kallas den potentiella energin gravitationspotentialenergi, medan den i det andra fallet kallas elastisk potentialenergi.
Den potentiella gravitationsenergin beror på massan, gravitationen och höjden på den punkt vid vilken kroppen analyseras. Den elastiska potentialenergin härrör från den elastiska konstanten och deformationen av fjädern i fråga.
Mekanisk energi
Mekanisk energi är energi som kan överföras med kraft. I grund och botten kan det förstås som summan av kroppens kinetiska och potentiella energi.
Den mekaniska energin förblir konstant i frånvaro av avledande krafter, endast omvandlingen mellan dess kinetiska och potentiella former sker.
Värmeenergi
Termisk energi eller intern energi definieras som summan av den kinetiska och potentiella energin som är associerad med de mikroskopiska elementen som utgör materia. Atomerna och molekylerna som bildar kropparna visar slumpmässiga rörelser av translation, rotation och vibrationer. Denna rörelse kallas termisk omrörning. Variationen av ett systems termiska energi sker genom arbete eller värme.
Teoretiskt är termisk energi kopplad till graden av rörelse hos subatomära partiklar. Ju högre kroppstemperatur, desto större är dess inre energi. När en kropp med högre temperatur kommer i kontakt med en kropp med lägre temperatur kommer värmeöverföring att ske.
Elektricitet
Elektrisk energi är den energi som produceras från de elektriska laddningarna i de subatomära partiklarna. Avgifterna genererar elektrisk ström när de rör sig, vilket skapar det vi kallar elektricitet.
Ljus eller solenergi
Ljusenergin bildas av en rad vågor som kan fångas av ögonen. Dessutom uppfattas det av växter som använder det i fotosyntesprocessen. Ljusstrålarna, som är en form av elektromagnetisk strålning, når våra ögon, når näthinnan och genererar en elektrisk signal som går genom nerverna till hjärnan.
Den kan omvandlas till termisk eller elektrisk energi och appliceras i olika användningsområden. De två huvudsakliga sätten att utnyttja solenergi är generering av el och solvattenuppvärmning. För produktion av elektrisk energi används två system: heliotermen, där bestrålningen omvandlas först till termisk energi och senare till elektrisk energi; och solceller, där solstrålning omvandlas direkt till elektrisk energi.
Ljudenergi
Ljudenergi överförs genom luften, genom en molekylär rörelse mellan två eller flera föremål, vilket orsakar en ljudvåg. Ljudvågen består av kompressionsregioner av molekylerna (nära molekyler, högre tryck) och regioner med sällsynthet av molekylerna (avlägsna molekyler, lägre tryck). Ljud kan produceras när två objekt är i motsatta riktningar eller, om de är i samma riktning, har olika hastigheter.
Talvågor och andra vanliga ljud är komplexa vågor som produceras vid många olika vibrationsfrekvenser. När vi når örat omvandlas ljudenergin till elektriska signaler som går genom nerverna till hjärnan och därmed uppfattar vi ljudet.
Kärnenergi
Kärnenergi är den energi som produceras i termonukleära anläggningar. Funktionsprincipen för en termonukleär anläggning är användningen av värme för att generera el. Värmen kommer från att dela kärnan i uranatomer i två delar, en process som kallas kärnklyvning.
Strålning används i stor utsträckning inom medicin, röntgenstrålning, strålterapi, men det är också förknippat med negativa effekter som atombomber och kärnavfall.
