Google Play badge

พลังงาน, รูปแบบของพลังงาน


เราใช้คำว่า "พลังงาน" บ่อยมากในการสนทนาในชีวิตประจำวัน พลังงานมีหลากหลายรูปแบบที่เราใช้ทุกวันเพื่อเคลื่อนไหว พูดคุย ทำอาหาร กระโดด หรือเปิดไฟ ความร้อน ดนตรี และทีวี ในบทเรียนนี้ เราจะเรียนรู้เกี่ยวกับพลังงานและรูปแบบต่างๆ ของพลังงานพร้อมกับสถานการณ์ต่างๆ ที่คุณพบเจอในชีวิตประจำวัน

มาเริ่มกันเลยดีกว่า

พลังงานทำให้สิ่งต่างๆ เกิดขึ้น ทุกครั้งที่บางสิ่งเคลื่อนไหว นั่นเป็นเพราะพลังงาน ทุกครั้งที่บางสิ่งร้อนขึ้น นั่นเป็นเพราะพลังงาน ทุกครั้งที่บางสิ่งส่งเสียง นั่นเป็นเพราะพลังงาน เราใช้พลังงานในการคิด เล่น และพูด จริงๆ แล้ว ทุกครั้งที่เราทำอะไรก็ตาม เราใช้พลังงาน!

เราใช้พลังงานเพื่อทำความร้อนและทำความเย็นบ้าน โรงเรียน และสำนักงาน เราใช้พลังงานเพื่อแสงสว่างและเครื่องใช้ไฟฟ้า พลังงานทำให้ยานพาหนะของเราเคลื่อนที่ เครื่องบินบิน เรือแล่นได้ และเครื่องจักรทำงาน

สิ่งมีชีวิตทุกชนิดต้องการพลังงานเช่นกัน พืชใช้แสงจากดวงอาทิตย์เพื่อเจริญเติบโต สัตว์และมนุษย์กินพืชและใช้พลังงานที่สะสมไว้ อาหารคือเชื้อเพลิงสำหรับความต้องการพลังงานของร่างกายเรา

คุณเคยสังเกตหรือไม่ว่าหลังจากเล่นฟุตบอลอย่างหนัก (หรือเล่นกีฬาอื่นๆ) ร่างกายของคุณจะรู้สึกร้อนขึ้น นั่นเป็นเพราะร่างกายของคุณผลิตพลังงานความร้อน

แล้วพลังงานคืออะไร?

หากพูดอย่างง่าย ๆ พลังงานก็คือความสามารถในการทำงาน พลังงานมีอยู่ในหลายรูปแบบและเราใช้มันในหลากหลายวิธี มาดูตัวอย่างบางส่วนจากชีวิตประจำวันของเรากัน:

เครื่องบินที่บินอยู่บนท้องฟ้าหรือหนังสือที่หล่นจากโต๊ะ อะไรมีพลังงานมากกว่ากัน เครื่องบินที่บินอยู่บนท้องฟ้ามีพลังงานมากกว่าเพราะบินได้เร็วกว่าหนังสือมาก และเครื่องบินก็หนักกว่าหนังสือด้วย

เมื่อช็อกโกแลตร้อนเย็นลง พลังงานความร้อนจะเพิ่มขึ้นหรือลดลง พลังงาน ความร้อนจะสูญเสียไปเนื่องจากนมปล่อยพลังงานความร้อน (หรือความร้อน) ออกสู่สิ่งแวดล้อม และจะไม่ดูดซับพลังงานความร้อนจากอุณหภูมิที่สูงขึ้นของเตาอีกต่อไป

คุณคิดว่าเครื่องชงกาแฟหรือทีวีจะเริ่มทำงานได้อย่างไรเมื่อเสียบปลั๊กเข้ากับเต้าเสียบ เนื่องจากพลังงานไฟฟ้าจะเดินทางผ่านสายไฟและส่งพลังงานไปยังเครื่องจักรต่างๆ มากมายเพื่อให้ทำงานได้

เสียงใดมีพลังงานมากกว่ากัน ระหว่างแตรรถบรรทุกหรือน้ำพุ เสียงแตรมีพลังงานมากกว่า เพราะยิ่งเสียงดังขึ้นเท่าไร ก็ยิ่งมีพลังงานเสียงมากขึ้นเท่านั้น

หน่วยวัดพลังงาน

พลังงานที่วัตถุมีวัดจากความสามารถในการทำงาน หน่วยของพลังงานจึงเท่ากับหน่วยของงาน นั่นคือ จูล (J) โดย 1 จูล (J) คือพลังงานที่จำเป็นในการทำงาน 1 จูล 1 จูลหมายถึงปริมาณพลังงานที่ส่งผ่านไปยังวัตถุโดยการทำงานเพื่อเคลื่อนที่วัตถุเป็นระยะทาง 1 เมตร ต้านแรง 1 นิวตัน หน่วยพลังงานที่ใหญ่กว่าเรียกว่า กิโลจูล (kJ) จะถูกนำมาใช้ 1 kJ = 1,000 J

รูปแบบพลังงานที่หลากหลาย

พลังงานจลน์ - สิ่งของที่เคลื่อนไหวใดๆ ก็ตามล้วนใช้พลังงานจลน์ ตัวอย่างเช่น การบินเครื่องบินบนท้องฟ้า การขว้างลูกบอล การวิ่ง การปั่นจักรยาน เป็นต้น ตัวอย่างของพลังงานจลน์ก็คือ รถยนต์ที่กำลังเคลื่อนที่อยู่บนท้องถนนจะมีพลังงานจลน์ ในขณะที่รถที่จอดอยู่นั้นไม่มีพลังงานจลน์ นั่นหมายความว่าพลังงานจลน์จะมีอยู่ก็ต่อเมื่อวัตถุหรือวัตถุกำลังเคลื่อนที่ เมื่อวัตถุหยุดนิ่ง พลังงานจลน์ของวัตถุนั้นจะกลายเป็นศูนย์ ซึ่งหมายความว่า เมื่อการเคลื่อนที่ = 0 พลังงานจลน์ = 0 โดยจะมีค่าตั้งแต่ศูนย์จนถึงค่าบวก ตัวอย่าง เช่น เด็กกำลังแกว่งชิงช้า ไม่ว่าชิงช้าจะเคลื่อนที่ไปข้างหน้าหรือข้างหลังก็ตาม พลังงานจลน์จะไม่มีค่าเป็นลบ

พลังงานศักย์ คือ พลังงานของตำแหน่งของวัตถุ ตัวอย่าง: เมื่อเด็กแกว่งชิงช้าจนไปถึงจุดสูงสุดของส่วนโค้ง เธอจะมีพลังงานศักย์สูงสุด เมื่อเด็กอยู่ใกล้พื้นมากขึ้น พลังงานศักย์จะต่ำสุด (0) อีกตัวอย่างหนึ่งคือการโยนลูกบอลขึ้นไปในอากาศ ที่จุดสูงสุด พลังงานศักย์จะสูงสุด เมื่อลูกบอลลอยขึ้นหรือลง จะมีพลังงานศักย์และพลังงานจลน์รวมกัน

พลังงานกล – นี่คือพลังงานที่เกิดจากการเคลื่อนที่หรือตำแหน่งของวัตถุ พลังงานกลคือผลรวมของพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ ตัวอย่าง: วัตถุที่มีพลังงานกลมีทั้งพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ แม้ว่าพลังงานในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งอาจเท่ากับศูนย์ก็ตาม รถที่กำลังเคลื่อนที่มีพลังงานจลน์ หากคุณเคลื่อนย้ายรถขึ้นภูเขา รถจะมีพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ หนังสือที่วางอยู่บนโต๊ะก็มีพลังงานศักย์

พลังงานเคมี - พลังงานเคมีคือพลังงานที่เก็บไว้ในพันธะของอะตอมและโมเลกุล เมื่อเกิดปฏิกิริยาเคมีนี้ขึ้น พลังงานนี้จะถูกปล่อยออกมา เราใช้พลังงานเคมีในรถยนต์ของเราในรูปแบบของเชื้อเพลิง (น้ำมันเบนซิน/ดีเซล) เพื่อขับเคลื่อน แบตเตอรี่ ชีวมวล น้ำมัน ก๊าซธรรมชาติ และถ่านหินเป็นตัวอย่างของพลังงานเคมีที่เก็บไว้ อาหารก็เป็นตัวอย่างที่ดีของพลังงานเคมีที่เก็บไว้เช่นกัน พลังงานนี้จะถูกปล่อยออกมาในระหว่างการย่อยอาหาร

พลังงานไฟฟ้า - พลังงานที่สร้างขึ้นจากอนุภาคที่มีประจุขนาดเล็กที่เรียกว่าอิเล็กตรอน สายฟ้าเป็นพลังงานไฟฟ้ารูปแบบหนึ่ง เครื่องใช้ไฟฟ้าเกือบทั้งหมดของเรา เช่น แล็ปท็อป เครื่องชงกาแฟ โทรศัพท์มือถือ เครื่องดูดฝุ่น และโทรทัศน์ ล้วนทำงานด้วยไฟฟ้า

พลังงานความร้อน – เรียกอีกอย่างว่าพลังงานความร้อน พลังงานที่ได้จากไฟคือพลังงานความร้อน ซึ่งสะท้อนถึงความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างระบบทั้งสอง ดังที่เราทราบกันดีว่าสสารประกอบด้วยโมเลกุล เมื่อเราเพิ่มอุณหภูมิของสสาร อนุภาคจะสั่นสะเทือนเร็วขึ้น พลังงานความร้อนคือพลังงานที่ได้มาจากอุณหภูมิของสสาร ตัวอย่างของพลังงานความร้อนได้แก่ กาแฟร้อน เตาไฟฟ้าหรือเตาแก๊ส เครื่องทำความร้อนในห้อง เป็นต้น

พลังงานแสง - เรียกอีกอย่างว่าพลังงานรังสี โลกได้รับพลังงานจำนวนมากจากแสงอาทิตย์ พืชรับพลังงานแสงจากดวงอาทิตย์แล้วแปลงเป็นพลังงานเคมี (อาหาร) ซึ่งช่วยให้พืชเจริญเติบโต ซึ่งเรียกว่าการสังเคราะห์แสง

พลังงานเสียง ยิ่งเรากรีดร้องดังเท่าไร เราก็จะยิ่งใช้พลังงานเสียงมากขึ้นเท่านั้น ทุกสิ่งที่คุณได้ยินคือพลังงานเสียง นอกจากเสียงของเราแล้ว ยังมีพลังงานเสียงอื่นๆ อีกมากมาย เช่น เสียงปรบมือ การเล่นกีตาร์ เสียงสุนัขเห่า เป็นต้น

พลังงานนิวเคลียร์ – พลังงานนิวเคลียร์ถูกเก็บไว้ในนิวเคลียสของอะตอม พลังงานนี้จะถูกปลดปล่อยออกมาเมื่อนิวเคลียสรวมเข้าด้วยกัน (ฟิวชัน) หรือแยกออกจากกัน (ฟิชชัน) ตัวอย่าง: ฟิชชันนิวเคลียร์ ฟิวชันนิวเคลียร์ และการสลายตัวของนิวเคลียร์ เป็นตัวอย่างของพลังงานนิวเคลียร์ การระเบิดของอะตอมและพลังงานจากโรงไฟฟ้านิวเคลียร์เป็นตัวอย่างเฉพาะของพลังงานประเภทนี้ โรงไฟฟ้านิวเคลียร์แยกนิวเคลียสของอะตอมยูเรเนียมเพื่อผลิตไฟฟ้า

พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า – พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าหรือพลังงานแผ่รังสีคือพลังงานจากแสงหรือคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ตัวอย่าง: แสงทุกรูปแบบมีพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า รวมถึงสเปกตรัมบางส่วนที่เราไม่สามารถมองเห็นได้ วิทยุ แกมมา เอกซเรย์ ไมโครเวฟ และแสงอัลตราไวโอเลต เป็นตัวอย่างของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้า

พลังงานโน้มถ่วง – พลังงานที่เกี่ยวข้องกับแรงโน้มถ่วงเกี่ยวข้องกับแรงดึงดูดระหว่างวัตถุสองชิ้นตามมวลของวัตถุ พลังงานดังกล่าวสามารถใช้เป็นพื้นฐานของพลังงานกล เช่น พลังงานศักย์ของวัตถุที่วางอยู่บนชั้น หรือพลังงานจลน์ของดวงจันทร์ที่โคจรรอบโลก ตัวอย่าง: พลังงานโน้มถ่วงยึดบรรยากาศไว้กับโลก

พลังงานไอออไนเซชัน – เป็นพลังงานชนิดหนึ่งที่ยึดอิเล็กตรอนเข้ากับนิวเคลียสของอะตอม ไอออน หรือโมเลกุล ตัวอย่าง: พลังงานไอออไนเซชันแรกของอะตอมคือพลังงานที่จำเป็นในการกำจัดอิเล็กตรอนหนึ่งตัวออกไปอย่างสมบูรณ์ พลังงานไอออไนเซชันที่สองคือพลังงานในการกำจัดอิเล็กตรอนตัวที่สอง และมีค่ามากกว่าพลังงานที่จำเป็นในการกำจัดอิเล็กตรอนตัวแรกออกไป

กฎการอนุรักษ์พลังงานคืออะไร?

กฎการอนุรักษ์พลังงานระบุว่าพลังงานไม่สามารถสร้างหรือทำลายได้ แต่สามารถเปลี่ยนจากรูปแบบหนึ่งไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่งได้เท่านั้น ตัวอย่างหนึ่งคือพลังงานเคมีในอาหารที่ถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์เมื่อเราเคลื่อนไหว

ความสัมพันธ์ระหว่างมวลและพลังงาน

มวลมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับพลังงาน จากความสมดุลระหว่างมวลและพลังงาน วัตถุที่อยู่กับที่ที่มีมวลจะมีปริมาณพลังงานที่เทียบเท่ากันซึ่งเรียกว่าพลังงานนิ่ง มวลนิ่งหมายถึงมวลของวัตถุที่อยู่กับที่ การเพิ่มขึ้นของพลังงานให้กับวัตถุเหนือพลังงานนิ่งจะทำให้มวลรวมของวัตถุสูงขึ้น ตัวอย่าง: การให้ความร้อนกับวัตถุจะส่งผลให้พลังงานเพิ่มขึ้น ซึ่งวัดได้จากมวลที่เพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อย

พลังงานทดแทนและพลังงานที่ไม่หมุนเวียน

พลังงานทดแทน

พลังงานหมุนเวียนคือพลังงานที่ผลิตจากแหล่งพลังงานที่ไม่หมดไปหรือสามารถทดแทนได้ตลอดช่วงชีวิตของมนุษย์ ตัวอย่างที่พบได้บ่อยที่สุด ได้แก่ พลังงานลม พลังงานแสงอาทิตย์ พลังงานความร้อนใต้พิภพ พลังงานชีวมวล และพลังงานน้ำ

พลังงานแสงอาทิตย์ หมายถึงพลังงานประเภทหนึ่งจากดวงอาทิตย์ ซึ่งสามารถแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า ความร้อน และพลังงานเคมีได้ ตัวอย่างเช่น แผงโซลาร์เซลล์ใช้ในการดึงพลังงานแสงอาทิตย์แล้วแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้า พลังงานดังกล่าวสามารถใช้เพื่อการให้แสงสว่างหรือความร้อนได้ นอกจากนี้ พลังงานแสงอาทิตย์ยังใช้ในเครื่องใช้ไฟฟ้า เช่น โทรศัพท์มือถือ พลังงานประเภทนี้มีอยู่มากมายในเขตร้อนของโลก ซึ่งโดยทั่วไปแล้วใช้ในการอบแห้งพืชผล เช่น กาแฟ ข้าวโพด และข้าว ข้อดีบางประการของพลังงานประเภทนี้คือ ราคาถูก ไม่มีวันหมด มีแหล่งพลังงานที่หลากหลาย และเป็นแหล่งพลังงานที่สะอาด

พลังงานลม หมายถึงพลังงานจากลม กังหันลมใช้ในการแปลงพลังงานลมเป็นพลังงานกลที่สามารถใช้ได้หลายวิธี เช่น การผลิตไฟฟ้า การบดเมล็ดพืช และการสูบน้ำ พลังงานลมถูกนำมาใช้ในการขับเคลื่อนเรือเดินทะเล เช่น เรือเดินทะเลและเรือเดินทะเลมาหลายศตวรรษ พื้นที่ที่มีภูมิประเทศเปิดโล่งเป็นพื้นที่ที่มีศักยภาพหลักในการใช้พลังงานลม

พลังงานที่ได้จากน้ำเรียกว่า พลังงานน้ำ พลังงาน น้ำเกิดขึ้นเมื่อน้ำเคลื่อนที่ น้ำที่ไหลด้วยความเร็วสูงจะมีพลังงานจลน์จำนวนมากซึ่งสามารถทำงานได้ ตัวอย่างเช่น แรงของน้ำสามารถใช้หมุนเครื่องบดเมล็ดพืชได้ พลังงานน้ำยังใช้ในการหมุนกังหันที่สร้างพลังงานไฟฟ้าพลังน้ำได้อีกด้วย

พลังงานที่ไม่สามารถหมุนเวียนได้

ในทางตรงกันข้าม พลังงานที่ไม่หมุนเวียนคือพลังงานที่ได้มาจากแหล่งพลังงานที่หมดลงหรือไม่สามารถทดแทนได้ในช่วงชีวิตของเรา แหล่งพลังงานที่ไม่หมุนเวียนส่วนใหญ่คือเชื้อเพลิงฟอสซิล เช่น ถ่านหิน ก๊าซ และน้ำมัน

ปิโตรเลียมหมายถึงไฮโดรคาร์บอนที่เป็นของเหลวและก๊าซที่ได้จากสสารจากสัตว์และพืชที่ถูกวางตัว อัด และเปลี่ยนให้เป็นรูปแบบเหล่านี้ภายในหินตะกอน หลังจากกลั่นปิโตรเลียมแล้ว จะได้ผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ได้แก่ น้ำมันเบนซิน เชื้อเพลิงเครื่องบิน น้ำมันหล่อลื่น น้ำมันก๊าด และบิทูเมน ผลิตภัณฑ์เหล่านี้ใช้เพื่อจุดประสงค์ที่แตกต่างกัน ดีเซลอุตสาหกรรมใช้ในอุตสาหกรรมในเตาเผาและหม้อไอน้ำ เพื่อผลิตเชื้อเพลิงสำหรับยานพาหนะ เรือ เครื่องยนต์หัวรถจักร และเครื่องจักร

ถ่านหินเป็นหินสีน้ำตาลหรือสีดำ ประกอบด้วยคาร์บอนที่เกิดขึ้นเมื่อหลายล้านปีก่อนจากการอัดตัวของสสารจากพืช การใช้ถ่านหินเป็นแหล่งพลังงานลดลงในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เนื่องจากมีการค้นพบพลังงานความร้อนใต้พิภพ พลังงานไฟฟ้าพลังน้ำ และปิโตรเลียม

ก๊าซธรรมชาติเป็นก๊าซชนิดหนึ่งที่เกิดขึ้นใต้ดินและก่อตัวบนชั้นบนของน้ำมันดิบ แต่ก็อาจเกิดขึ้นเองได้เช่นกัน ก๊าซธรรมชาติใช้ในอุตสาหกรรมส่วนใหญ่เพื่อความร้อนและใช้ในครัวเรือน เช่น การให้ความร้อน การให้แสงสว่าง และการปรุงอาหาร

Download Primer to continue