เราใช้คำว่า 'พลังงาน' บ่อยครั้งในการสนทนาประจำวันของเรา มีรูปแบบต่างๆ มากมายที่เราใช้ทุกวันเพื่อเคลื่อนไหว พูดคุย ทำอาหาร กระโดด หรือเปิดไฟ ความร้อน ดนตรี และทีวี ในบทนี้ เราจะเรียนรู้เกี่ยวกับพลังงานและรูปแบบต่างๆ ของมันกับสถานการณ์ที่คุณประสบในชีวิตประจำวัน
มาเริ่มกันเลย.
พลังงานทำให้สิ่งต่าง ๆ เกิดขึ้น ทุกครั้งที่มีการเคลื่อนไหว เป็นเพราะพลังงาน ทุกครั้งที่มีอะไรอุ่นขึ้น นั่นเป็นเพราะพลังงาน ทุกครั้งที่มีเสียงเกิดขึ้น นั่นเป็นเพราะพลังงาน เราใช้พลังงานในการคิด เล่น และพูดคุย อันที่จริง ทุกครั้งที่เราทำอะไร เราใช้พลังงาน!
เราใช้พลังงานเพื่อทำให้บ้าน โรงเรียน และสำนักงานของเราเย็นลง เราใช้พลังงานสำหรับไฟและเครื่องใช้ พลังงานทำให้ยานพาหนะของเราเคลื่อนที่ เครื่องบินบิน เรือแล่น และเครื่องจักรวิ่ง
สิ่งมีชีวิตทุกชนิดต้องการพลังงานเช่นกัน พืชใช้แสงจากดวงอาทิตย์ในการเจริญเติบโต สัตว์และคนกินพืชและใช้พลังงานที่เก็บไว้ อาหารเป็นเชื้อเพลิงสำหรับความต้องการพลังงานของร่างกายเรา
คุณเคยสังเกตไหมหลังจากการแข่งขันฟุตบอลที่เข้มข้น (หรือกีฬาใดๆ) ร่างกายของคุณรู้สึกร้อนหรือไม่? เป็นเพราะร่างกายของคุณผลิตพลังงานความร้อน
พูดง่ายๆ ก็คือ พลังงานคือความสามารถในการทำงาน พลังงานมาในหลายรูปแบบ และเราใช้มันในหลาย ๆ ด้าน มาดูตัวอย่างจากชีวิตประจำวันของเรากัน:
อันไหนมีพลังงานมากกว่ากัน - เครื่องบินที่บินอยู่บนท้องฟ้าหรือหนังสือที่ตกลงมาจากโต๊ะ? เครื่องบินที่บินบนท้องฟ้ามีพลังงานมากกว่าเพราะเดินทางเร็วกว่าหนังสือมาก และเพราะเครื่องบินหนักกว่าหนังสือด้วย
เมื่อช็อกโกแลตร้อนเย็นตัวลง จะได้รับหรือสูญเสียพลังงานความร้อนหรือไม่? มันสูญเสียพลังงานความร้อนเนื่องจากนมปล่อยพลังงานความร้อน (หรือความร้อน) ออกสู่สิ่งแวดล้อมและไม่ดูดซับพลังงานความร้อนจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของเตาอีกต่อไป
คุณคิดว่าเครื่องชงกาแฟหรือทีวีเริ่มทำงานได้อย่างไรเมื่อเสียบปลั๊กเข้ากับเต้ารับ? เนื่องจากพลังงานไฟฟ้าเดินทางผ่านสายไฟแล้วส่งพลังงานไปยังเครื่องจักรต่างๆ จำนวนมากเพื่อทำงาน
เสียงไหนมีพลังมากกว่ากัน - แตรรถบรรทุกหรือน้ำพุ? แตรมีพลังงานมากกว่าเพราะของที่ดังมาก พลังงานเสียงก็มีมากขึ้น
พลังงานที่วัตถุครอบครองนั้นวัดจากความสามารถในการทำงานของมัน ดังนั้นหน่วยของพลังงานจึงเหมือนกับของงาน นั่นคือจูล (J) 1 จูล (J) คือพลังงานที่จำเป็นในการทำงาน 1 จูล จูลหมายถึงปริมาณพลังงานที่ส่งผ่านไปยังร่างกายโดยทำงานให้เคลื่อนที่เป็นระยะทาง 1 เมตรต่อแรง 1N ใช้หน่วยพลังงานที่ใหญ่กว่าที่เรียกว่ากิโลจูล (kJ) 1 kJ = 1,000 J.
พลังงานจลน์ - ทุกสิ่งที่เคลื่อนไหวใช้พลังงานจลน์ ตัวอย่างเช่น การบินเครื่องบินขึ้นไปบนท้องฟ้า ขว้างลูกบอล วิ่ง ปั่นจักรยาน ฯลฯ เป็นตัวอย่างของพลังงานจลน์ รถเคลื่อนที่บนท้องถนนมีพลังงานจลน์ ในขณะที่รถที่จอดไม่มีพลังงานจลน์ หมายความว่าพลังงานจลน์จะมีอยู่ก็ต่อเมื่อวัตถุหรือวัตถุเคลื่อนที่เท่านั้น เมื่อวัตถุอยู่นิ่ง พลังงานจลน์ของวัตถุจะกลายเป็นศูนย์ ซึ่งหมายความว่าเมื่อโมชั่น = 0, พลังงานจลน์ = 0 จะมีค่าตั้งแต่ศูนย์จนถึงค่าบวก ตัวอย่าง: เด็กกำลังแกว่งบนชิงช้า ไม่ว่าวงสวิงจะเคลื่อนที่ไปข้างหน้าหรือข้างหลัง ค่าของพลังงานจลน์ไม่เคยเป็นลบ
พลังงานศักย์ – เป็นพลังงานของตำแหน่งของวัตถุ ตัวอย่าง: เมื่อเด็กที่แกว่งชิงช้าไปถึงยอดโค้ง เธอมีพลังงานศักย์สูงสุด เมื่อเธออยู่ใกล้พื้นดินมากขึ้น พลังงานศักย์ของเธอจะอยู่ที่ระดับต่ำสุด (0) อีกตัวอย่างหนึ่งคือการขว้างลูกบอลขึ้นไปในอากาศ ที่จุดสูงสุด พลังงานศักย์จะยิ่งใหญ่ที่สุด เมื่อลูกบอลขึ้นหรือลง ลูกบอลจะมีศักย์ไฟฟ้าและพลังงานจลน์ผสมกัน
พลังงานกล – นี่คือพลังงานที่เกิดจากการเคลื่อนไหวหรือตำแหน่งของวัตถุ พลังงานกลเป็นผลรวมของพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ ตัวอย่าง: วัตถุที่มีพลังงานกลมีทั้งพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ แม้ว่าพลังงานของรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งอาจเท่ากับศูนย์ รถที่กำลังเคลื่อนที่มีพลังงานจลน์ หากคุณเคลื่อนรถขึ้นไปบนภูเขา รถจะมีพลังงานจลน์และศักย์ไฟฟ้า หนังสือที่วางอยู่บนโต๊ะมีพลังงานศักย์
พลังงานเคมี - พลังงาน เคมีคือพลังงานที่สะสมอยู่ในพันธะของอะตอมและโมเลกุล เมื่อเกิดปฏิกิริยาเคมี พลังงานนี้จะถูกปลดปล่อยออกมา เราใช้พลังงานเคมีในรถของเราในรูปของเชื้อเพลิง (เบนซิน/ดีเซล) ในการขับขี่ แบตเตอรี่ ชีวมวล น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ และถ่านหินเป็นตัวอย่างของพลังงานเคมีที่เก็บไว้ อาหารเป็นตัวอย่างที่ดีของพลังงานเคมีที่เก็บไว้ นี่คือพลังงานที่ปล่อยออกมาระหว่างการย่อยอาหาร
พลังงานไฟฟ้า - พลังงานที่เกิดจากอนุภาคที่มีประจุขนาดเล็กที่เรียกว่าอิเล็กตรอน สายฟ้าเป็นพลังงานไฟฟ้ารูปแบบหนึ่ง เครื่องใช้ของเราเกือบทั้งหมด เช่น แล็ปท็อป เครื่องชงกาแฟ โทรศัพท์มือถือ เครื่องดูดฝุ่น และโทรทัศน์ใช้ไฟฟ้า
พลังงานความร้อน – เป็นที่รู้จักกันว่าพลังงานความร้อน พลังงานที่มาจากไฟคือพลังงานความร้อน สะท้อนความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างสองระบบ อย่างที่เราทราบกันดีอยู่แล้วว่าสสารประกอบด้วยโมเลกุล เมื่อเราเพิ่มอุณหภูมิของสสาร อนุภาคจะสั่นเร็วขึ้น พลังงานความร้อนคือพลังงานที่มาจากอุณหภูมิของสสาร กาแฟร้อน เตาไฟฟ้าหรือแก๊ส เครื่องทำความร้อนในห้อง ฯลฯ เป็นตัวอย่างของพลังงานความร้อน
พลังงานแสง - นี้เรียกว่าพลังงาน Radiant โลกได้รับพลังงานจำนวนมากจากแสงของดวงอาทิตย์ พืชใช้พลังงานแสงจากดวงอาทิตย์และแปลงเป็นพลังงานเคมี (อาหาร) ซึ่งช่วยให้พืชเติบโต ซึ่งเรียกว่าการสังเคราะห์ด้วยแสง
พลังงานเสียง – ยิ่งเรากรีดร้องมากเท่าไหร่ เราก็จะยิ่งใช้พลังงานเสียงมากเท่านั้น สิ่งที่คุณได้ยินคือพลังงานเสียง นอกจากเสียงของเราแล้ว ยังมีตัวอย่างอีกมากมายของพลังเสียง เช่น การปรบมือ เล่นกีตาร์ สุนัขเห่า ฯลฯ
พลังงานนิวเคลียร์ – พลังงานนิวเคลียร์ถูกเก็บไว้ในนิวเคลียสของอะตอม พลังงานนี้จะถูกปลดปล่อยออกมาเมื่อนิวเคลียสถูกรวม (ฟิวชั่น) หรือแยกออกจากกัน (ฟิชชัน) ตัวอย่าง: นิวเคลียร์ฟิชชัน นิวเคลียร์ฟิวชัน และการสลายตัวของนิวเคลียร์เป็นตัวอย่างของพลังงานนิวเคลียร์ การระเบิดปรมาณูและพลังงานจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เป็นตัวอย่างเฉพาะของพลังงานประเภทนี้ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แยกนิวเคลียสของอะตอมยูเรเนียมเพื่อผลิตไฟฟ้า
พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า – พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าหรือพลังงานรังสีคือพลังงานจากแสงหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ตัวอย่าง: แสงทุกรูปแบบมีพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า รวมถึงบางส่วนของสเปกตรัมที่เรามองไม่เห็น วิทยุ แกมมา รังสีเอกซ์ ไมโครเวฟ และแสงอัลตราไวโอเลตเป็นตัวอย่างของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า
พลังงานโน้มถ่วง – พลังงานที่เกี่ยวข้องกับแรงโน้มถ่วงเกี่ยวข้องกับแรงดึงดูดระหว่างวัตถุสองชิ้นตามมวลของวัตถุ สามารถใช้เป็นพื้นฐานสำหรับพลังงานกล เช่น พลังงานศักย์ของวัตถุที่วางอยู่บนหิ้งหรือพลังงานจลน์ของดวงจันทร์ที่โคจรรอบโลก ตัวอย่าง: พลังงานความโน้มถ่วงดึงชั้นบรรยากาศมาสู่โลก
พลังงานไอออไนเซชัน – เป็นรูปแบบของพลังงานที่จับอิเล็กตรอนกับนิวเคลียสของอะตอม ไอออน หรือโมเลกุล ตัวอย่าง: พลังงานไอออไนเซชันแรกของอะตอมคือพลังงานที่จำเป็นในการขจัดอิเล็กตรอนหนึ่งตัวออกให้หมด พลังงานไอออไนเซชันที่สองคือพลังงานในการขจัดอิเล็กตรอนตัวที่สองและมากกว่าพลังงานที่จำเป็นในการขจัดอิเล็กตรอนตัวแรก
กฎการอนุรักษ์พลังงานกล่าวว่าพลังงานไม่สามารถสร้างหรือทำลายได้ แต่สามารถเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งเป็นอีกรูปแบบหนึ่งเท่านั้น ตัวอย่างหนึ่งคือพลังงานเคมีในอาหารที่เปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์เมื่อเราเคลื่อนที่
มวลมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับพลังงาน อันเป็นผลมาจากความเท่าเทียมกันระหว่างมวลและพลังงาน วัตถุที่อยู่กับที่ที่มีมวลจะมีปริมาณพลังงานเท่ากันซึ่งเรียกว่าพลังงานส่วนที่เหลือ มวลพักหมายถึงมวลของวัตถุนิ่ง การเพิ่มพลังงานให้กับร่างกายเหนือพลังงานที่เหลือจะเพิ่มมวลรวมของวัตถุ ตัวอย่าง: การให้ความร้อนแก่วัตถุนำไปสู่การเพิ่มพลังงานที่สามารถวัดได้เมื่อมวลเพิ่มขึ้นเล็กน้อย
พลังงานทดแทน
พลังงานหมุนเวียนคือพลังงานที่ผลิตจากแหล่งที่ไม่หมดสิ้นหรือสามารถเติมได้ภายในช่วงชีวิตของมนุษย์ ตัวอย่างที่พบบ่อยที่สุด ได้แก่ ลม พลังงานแสงอาทิตย์ ความร้อนใต้พิภพ ชีวมวล และพลังน้ำ
พลังงานแสงอาทิตย์ หมายถึงประเภทของพลังงานจากดวงอาทิตย์ มันสามารถแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า ความร้อน และพลังงานเคมี ตัวอย่างเช่น แผงโซลาร์เซลล์ใช้แตะพลังงานแสงอาทิตย์แล้วแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า พลังงานนี้สามารถใช้สำหรับให้แสงสว่างหรือให้ความร้อนได้ พลังงานแสงอาทิตย์ยังใช้ในเครื่องใช้ไฟฟ้าเช่นโทรศัพท์มือถือ พลังงานประเภทนี้มีอยู่มากมายในเขตร้อนของโลก ซึ่งมีการใช้ตามประเพณีในการทำให้พืชผลแห้ง เช่น กาแฟ ข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ และข้าว ข้อดีบางประการของพลังงานประเภทนี้คือ มีราคาถูก ไม่มีวันหมด มีแหล่งพลังงานหลากหลาย และเป็นแหล่งพลังงานสะอาด
พลังงานลม หมายถึงพลังงานจากลม กังหันลมใช้ในการแปลงพลังงานลมเป็นพลังงานกลที่สามารถนำมาใช้ในรูปแบบต่างๆ ซึ่งรวมถึงการผลิตไฟฟ้า การบดธัญพืช และการสูบน้ำ เป็นเวลาหลายศตวรรษมาแล้วที่พลังงานลมถูกใช้เพื่อขับเคลื่อนเรือเดินทะเล เช่น เรือดำน้ำและเรือ พื้นที่ที่มีภูมิประเทศเปิดโล่งเป็นพื้นที่ที่มีศักยภาพหลักที่มีพลังงานลม
พลังงานที่ได้จากน้ำเรียกว่า พลังน้ำ ผลิตขึ้นเมื่อมีน้ำไหล น้ำที่ไหลด้วยความเร็วสูงมีพลังงานจลน์มากซึ่งสามารถทำงานได้ ตัวอย่างเช่น พลังของน้ำสามารถใช้หมุนโรงสีสำหรับเมล็ดธัญพืชได้ พลังงานยังใช้เพื่อหมุนกังหันซึ่งผลิตไฟฟ้าพลังน้ำ
พลังงานทดแทนไม่ได้
ในทางตรงกันข้าม พลังงานที่ไม่หมุนเวียนคือพลังงานที่มาจากแหล่งที่จะหมดหรือไม่สามารถเติมได้ในช่วงชีวิตของเรา แหล่งพลังงานที่ไม่หมุนเวียนส่วนใหญ่เป็นเชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น ถ่านหิน ก๊าซ และน้ำมัน
ปิโตรเลียมหมายถึงไฮโดรคาร์บอนที่เป็นของเหลวและก๊าซจากสสารของสัตว์และพืชที่ถูกวาง บีบอัด และกลายเป็นรูปแบบเหล่านี้ภายในหินตะกอน หลังจากการกลั่นปิโตรเลียมแล้ว จะได้ผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ได้แก่ น้ำมันเบนซิน (เบนซิน) เชื้อเพลิงสำหรับเครื่องบิน น้ำมันหล่อลื่น น้ำมันก๊าด และน้ำมันดิน ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ใช้เพื่อวัตถุประสงค์ที่แตกต่างกัน ดีเซลอุตสาหกรรมถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมในเตาเผาและหม้อไอน้ำ เพื่อผลิตเชื้อเพลิงสำหรับยานยนต์ เรือ เครื่องยนต์หัวรถจักร และเครื่องจักร
ถ่านหินเป็นหินสีน้ำตาลหรือสีดำ ส่วนใหญ่ประกอบด้วยคาร์บอนซึ่งก่อตัวขึ้นเมื่อหลายล้านปีก่อนจากการอัดตัวของสสารจากพืช การใช้ถ่านหินเป็นแหล่งพลังงานลดลงในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาด้วยการค้นพบพลังงานความร้อนใต้พิภพ ไฟฟ้าพลังน้ำ และปิโตรเลียม
ก๊าซธรรมชาติเป็นก๊าซชนิดหนึ่งที่ก่อตัวอยู่ใต้ดินและก่อตัวที่ชั้นบนของน้ำมันดิบ แต่อาจเกิดขึ้นได้เองด้วย ใช้ในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่เพื่อให้ความร้อนและใช้ในบ้านเพื่อให้ความร้อน แสงสว่าง และการปรุงอาหาร
