Günlük konuşmalarımızda 'enerji' kelimesini çok kullanırız. Her gün hareket etmek, konuşmak, yemek pişirmek, zıplamak veya ışığı, ısıtmayı, müziği ve televizyonu açmak için kullandığımız birçok farklı enerji biçimi vardır. Bu derste, günlük yaşamda deneyimlediğiniz durumlarla enerji ve çeşitli biçimleri hakkında bilgi edineceğiz.
Hadi başlayalım.
Enerji, şeylerin gerçekleşmesini sağlar. Her bir şey hareket ettiğinde, bunun sebebi enerjidir. Her bir şey ısındığında, bunun sebebi enerjidir. Her bir şey ses çıkardığında, bunun sebebi enerjidir. Düşünmek, oynamak ve konuşmak için enerji kullanırız. Aslında, her bir şey yaptığımızda, enerji kullanırız!
Evlerimizi, okullarımızı ve ofislerimizi ısıtmak ve soğutmak için enerji kullanırız. Işıklar ve cihazlar için enerji kullanırız. Enerji araçlarımızı hareket ettirir, uçakları uçurur, tekneleri yelken açar ve makineleri çalıştırır.
Tüm canlıların da enerjiye ihtiyacı vardır. Bitkiler büyümek için güneşten gelen ışığı kullanır. Hayvanlar ve insanlar bitkileri yer ve depolanan enerjiyi kullanır. Yiyecek, vücudumuzun enerji ihtiyaçları için yakıttır.
Yoğun bir futbol (veya herhangi bir spor) maçından sonra vücudunuzun nasıl sıcak hissettiğini fark ettiniz mi? Bunun nedeni vücudunuzun ısı enerjisi üretmesidir.
Basitçe ifade etmek gerekirse, enerji iş yapma yeteneğidir. Enerji birçok farklı biçimde gelir ve onu birçok şekilde kullanırız. Günlük hayatımızdan bazı örneklere bakalım:
Hangisi daha fazla enerjiye sahiptir - gökyüzünde uçan bir uçak mı yoksa masadan düşen bir kitap mı? Gökyüzünde uçan uçak daha fazla enerjiye sahiptir çünkü bir kitaptan çok daha hızlı hareket etmektedir ve ayrıca uçak kitaptan daha ağırdır.
Sıcak çikolata soğuduğunda termal enerji kazanır mı yoksa kaybeder mi? Termal enerji kaybeder çünkü süt termal enerjisini (veya ısısını) çevreye salmaktadır ve artık sobanın artan sıcaklığından termal enerji emmemektedir.
Kahve makinelerinin veya televizyonların prize takıldığında nasıl çalışmaya başladığını düşünüyorsunuz? Bunun nedeni, elektrik enerjisinin güç hatları boyunca hareket etmesi ve ardından birçok farklı makineye çalışması için enerji vermesidir.
Hangi sesin daha fazla enerjisi vardır - kamyon kornası mı yoksa su çeşmesi mi? Kornanın daha fazla enerjisi vardır çünkü bir şey ne kadar yüksekse, o kadar fazla ses enerjisine sahiptir.
Bir cismin sahip olduğu enerji, iş yapma kapasitesi açısından ölçülür. Bu nedenle enerjinin birimi, işin birimiyle aynıdır ve Joule'dur (J). 1 Joule (J), 1 joule iş yapmak için gereken enerjidir. Bir joule, bir cismi 1N kuvvete karşı 1m mesafe hareket ettirmek için çalışarak ona geçirilen enerji miktarını ifade eder. Kilojoule (kJ) adı verilen daha büyük bir enerji birimi kullanılır. 1 kJ = 1000 J.
Kinetik enerji - Hareket eden her şey kinetik enerji kullanır. Örneğin, gökyüzünde bir uçağı uçurmak, top atmak, koşmak, bisiklete binmek, vb. kinetik enerjinin örnekleridir. Yolda hareket eden bir araba kinetik enerjiye sahipken, park halindeki bir araba kinetik enerjiye sahip değildir. Bu, kinetik enerjinin yalnızca bir cisim veya nesne hareket ettiğinde var olduğu anlamına gelir. Bir nesne hareketsizken kinetik enerjisi sıfır olur. Bu, Hareket = 0 olduğunda Kinetik Enerji = 0 olduğu anlamına gelir. Sıfırdan pozitif bir değere kadar değişir. Örnek: Salıncakta sallanan bir çocuk. Salıncak ileri veya geri hareket ediyor olsun, kinetik enerjinin değeri asla negatif değildir.
Potansiyel enerji – Bir nesnenin konumunun enerjisidir. Örnek: Bir çocuk salıncakta sallanırken yayın tepesine ulaştığında maksimum potansiyel enerjiye sahip olur. Yere daha yakın olduğunda potansiyel enerjisi minimumdadır (0). Başka bir örnek ise bir topu havaya atmaktır. En yüksek noktada potansiyel enerji en büyüktür. Top yükseldikçe veya alçaldıkça potansiyel ve kinetik enerjinin bir kombinasyonuna sahiptir.
Mekanik enerji – Bu, bir nesnenin hareketinden veya konumundan kaynaklanan enerjidir. Mekanik enerji, kinetik enerji ve potansiyel enerjinin toplamıdır. Örnekler: Mekanik enerjiye sahip bir nesne hem kinetik hem de potansiyel enerjiye sahiptir, ancak formlardan birinin enerjisi sıfıra eşit olabilir. Hareket eden bir arabanın kinetik enerjisi vardır. Arabayı bir dağın tepesine çıkarırsanız, kinetik ve potansiyel enerjisi vardır. Masanın üzerinde duran bir kitabın potansiyel enerjisi vardır.
Kimyasal enerji - Kimyasal enerji, atomların ve moleküllerin bağlarında depolanan enerjidir. Bu kimyasal reaksiyon gerçekleştiğinde, bu enerji açığa çıkar. Arabamızda kimyasal enerjiyi yakıt (benzin/dizel) şeklinde kullanarak süreriz. Piller, biyokütle, petrol, doğal gaz ve kömür, depolanmış kimyasal enerjinin örnekleridir. Yiyecekler de depolanmış kimyasal enerjinin iyi bir örneğidir. Bu enerji sindirim sırasında açığa çıkar.
Elektrik enerjisi - Elektron adı verilen küçük yüklü parçacıklar tarafından üretilen enerji. Yıldırım, elektrik enerjisinin bir biçimidir. Dizüstü bilgisayarlar, kahve makineleri, cep telefonları, elektrikli süpürgeler ve televizyon gibi neredeyse tüm cihazlarımız elektrikle çalışır.
Isı enerjisi – Termal enerji olarak da bilinir. Bir ateşten gelen enerji termal enerjidir. İki sistem arasındaki sıcaklık farkını yansıtır. Bildiğimiz gibi madde moleküllerden oluşur. Maddenin sıcaklığını yükselttiğimizde parçacıklar daha hızlı titreşir. Isı enerjisi, maddenin sıcaklığından gelen enerjidir. Bir fincan sıcak kahve, elektrikli veya gazlı sobalar, oda ısıtıcısı vb. termal enerjiye örnektir.
Işık enerjisi - Bu aynı zamanda Radyant enerji olarak da bilinir. Dünya enerjisinin çoğunu Güneş ışığından alır. Bitkiler ışık enerjisini güneşten alır ve bunu büyümelerine yardımcı olan kimyasal enerjiye (yiyecek) dönüştürür, buna fotosentez denir.
Ses enerjisi – Ne kadar yüksek sesle bağırırsak, o kadar fazla ses enerjisi kullanırız. Duyduğunuz her şey ses enerjisidir. Seslerimize ek olarak, ses enerjisinin birçok başka örneği vardır: ellerinizi çırpmak, gitar çalmak, havlayan köpekler, vb.
Nükleer enerji – Nükleer enerji atomların çekirdeğinde depolanır. Bu enerji, çekirdekler birleştiğinde (füzyon) veya parçalandığında (fisyon) açığa çıkar. Örnek: Nükleer fisyon, nükleer füzyon ve nükleer bozunma nükleer enerjinin örnekleridir. Atom patlaması ve nükleer santralden gelen güç bu enerji türünün belirli örnekleridir. Nükleer enerji santralleri, elektrik üretmek için uranyum atomlarının çekirdeklerini parçalar.
Elektromanyetik enerji – Elektromanyetik enerji veya radyant enerji, ışıktan veya elektromanyetik dalgalardan gelen enerjidir. Örnek: Herhangi bir ışık biçimi, göremediğimiz spektrumun parçaları da dahil olmak üzere elektromanyetik enerjiye sahiptir. Radyo, gama, x-ışınları, mikrodalgalar ve ultraviyole ışık, elektromanyetik enerjinin bazı örnekleridir.
Yerçekimi enerjisi – Yerçekimiyle ilişkili enerji, iki nesne arasındaki kütlelerine dayalı çekimi içerir. Bir rafa yerleştirilen bir nesnenin potansiyel enerjisi veya Dünya etrafındaki yörüngedeki Ay'ın kinetik enerjisi gibi mekanik enerjinin temeli olarak kullanılabilir. Örnek: Yerçekimi enerjisi atmosferi Dünya'ya tutar.
İyonlaşma enerjisi – Elektronları atomunun, iyonunun veya molekülünün çekirdeğine bağlayan enerji biçimidir. Örnek: Bir atomun ilk iyonlaşma enerjisi, bir elektronu tamamen çıkarmak için gereken enerjidir. İkinci iyonlaşma enerjisi, ikinci bir elektronu çıkarmak için gereken enerjidir ve ilk elektronu çıkarmak için gereken enerjiden daha büyüktür.
Enerjinin Korunumu Yasası, enerjinin asla yaratılamayacağını veya yok edilemeyeceğini, ancak yalnızca bir formdan diğerine dönüştürülebileceğini belirtir. Bir örnek, hareket ettiğimizde kinetik enerjiye dönüşen yiyeceklerdeki kimyasal enerjidir.
Kütle enerjiyle yakından ilişkilidir. Kütle ve enerji arasındaki eşdeğerliğin bir sonucu olarak, kütlesi olan herhangi bir durağan nesnenin, durağan enerji olarak adlandırılan eşdeğer bir enerji miktarı vardır. Durağan kütle, durağan bir cismin kütlesini ifade eder. Cisme durağan enerjinin üzerindeki bir enerji artışı, nesnenin toplam kütlesini artıracaktır. Örnek: Bir nesneyi ısıtmak, küçük bir kütle artışı olarak ölçülebilen bir enerji artışına yol açar.
YENİLENEBİLİR ENERJİ
Yenilenebilir enerji, tükenmeyen veya bir insanın ömrü boyunca yenilenebilen kaynaklardan üretilen enerjidir. En yaygın örnekler arasında rüzgar, güneş, jeotermal, biyokütle ve hidroelektrik bulunur.
Güneş enerjisi, güneşten gelen enerji türünü ifade eder. Elektrik, ısı ve kimyasal enerjilere dönüştürülebilir. Örneğin, güneş panelleri güneş enerjisinden yararlanmak ve ardından onu elektrik enerjisine dönüştürmek için kullanılır. Bu enerji aydınlatma veya ısıtma için kullanılabilir. Güneş enerjisi ayrıca cep telefonları gibi elektrikli cihazlarda da uygulanır. Bu enerji türü, geleneksel olarak kahve, mısır ve pirinç gibi mahsulleri kurutmak için kullanıldığı dünyanın tropikal bölgelerinde çok bol miktarda bulunur. Bu enerji türünün avantajlarından bazıları ucuz, tükenmez olması, çok çeşitli kaynaklara sahip olması ve temiz bir enerji kaynağı olmasıdır.
Rüzgar enerjisi, rüzgarlardan elde edilen enerjiyi ifade eder. Rüzgar değirmenleri, rüzgar enerjisini farklı şekillerde kullanılabilen mekanik enerjiye dönüştürmek için kullanılır. Bunlara elektrik üretmek, tahıl öğütmek ve su pompalamak dahildir. Yüzyıllardır rüzgar enerjisi, dhow ve gemiler gibi okyanus araçlarını ilerletmek için kullanılmıştır. Açık arazilere sahip alanlar, rüzgar enerjisinin en büyük potansiyel alanlarıdır.
Sudan elde edilen enerjiye hidro-güç denir. Su hareket halindeyken üretilir. Yüksek hızda akan suyun iş yapabilen çok fazla kinetik enerjisi vardır. Örneğin, suyun kuvveti tahıl öğütme değirmenlerini döndürmek için kullanılabilir. Enerji ayrıca hidro-elektrik üreten türbinleri döndürmek için de kullanılır.
YENİLENEMEYEN ENERJİ
Buna karşılık, yenilenemeyen enerji, ömrümüz boyunca tükenecek veya yenilenmeyecek kaynaklardan gelen enerjidir. Yenilenemeyen enerji kaynaklarının çoğu kömür, gaz ve petrol gibi fosil yakıtlardır.
Petrol, hayvansal ve bitkisel maddelerden elde edilen ve tortul kayaçlar içinde biriktirilen, sıkıştırılan ve bu formlara dönüştürülen sıvı ve gaz halindeki hidrokarbonları ifade eder. Petrol rafine edildikten sonra farklı ürünler elde edilir. Bu ürünler arasında petrol (benzin), havacılık yakıtı, yağlayıcılar, gazyağı ve bitüm bulunur. Bu ürünler farklı amaçlar için kullanılır. Endüstriyel dizel, endüstrilerde fırınlarda ve kazanlarda, araçlar, gemiler, lokomotif motorları ve makineler için yakıt üretmek amacıyla kullanılır.
Kömür, milyonlarca yıl önce bitki maddesinin sıkıştırılmasıyla oluşan karbondan oluşan kahverengi veya siyah bir kayadır. Kömürün güç kaynağı olarak kullanımı, son yıllarda jeotermal enerji, hidroelektrik ve petrolün keşfiyle azaldı.
Doğal gaz, yer altında oluşan ve ham petrolün üst katmanlarında oluşan bir gaz türüdür ancak kendi başına da oluşabilir. Endüstrilerde çoğunlukla ısıtma ve evsel amaçlarla ısıtma, aydınlatma ve yemek pişirme için kullanılır.
