Günlük konuşmalarımızda 'enerji' kelimesini çok kullanırız. Her gün hareket etmek, konuşmak, yemek pişirmek, zıplamak veya ışığı, ısıyı, müziği ve TV'yi açmak için kullandığımız birçok farklı enerji türü vardır. Bu dersimizde günlük hayatta karşılaştığınız durumlarla enerjiyi ve çeşitli formlarını öğreneceğiz.
Başlayalım.
Enerji bir şeylerin olmasını sağlar. Ne zaman bir şey hareket etse, bunun nedeni enerjidir. Ne zaman bir şey ısınsa, bunun nedeni enerjidir. Ne zaman bir şey ses çıkarsa, bunun nedeni enerjidir. Düşünmek, oynamak ve konuşmak için enerji kullanırız. Aslında, herhangi bir şey yaptığımızda, enerji kullanırız!
Evlerimizi, okullarımızı ve ofislerimizi ısıtmak ve soğutmak için enerji kullanırız. Işıklar ve cihazlar için enerji kullanıyoruz. Enerji, araçlarımızın hareket etmesini, uçakların uçmasını, teknelerin yelken açmasını ve makinelerin çalışmasını sağlar.
Tüm canlıların da enerjiye ihtiyacı vardır. Bitkiler büyümek için güneşten gelen ışığı kullanır. Hayvanlar ve insanlar bitkileri yerler ve depolanan enerjiyi kullanırlar. Gıda, vücudumuzun enerji ihtiyacı için yakıttır.
Yoğun bir futbol maçından (veya herhangi bir spordan) sonra vücudunuzun nasıl ısındığını fark ettiniz mi? Çünkü vücudunuz ısı enerjisi üretir.
Basit bir ifadeyle, enerji iş yapabilme yeteneğidir. Enerji birçok farklı biçimde gelir ve onu birçok şekilde kullanırız. Günlük hayatımızdan bazı örneklere bakalım:
Hangisinin daha fazla enerjisi var - gökyüzünde uçan bir uçak mı yoksa masadan düşen bir kitap mı? Gökyüzünde uçan uçak, bir kitaptan çok daha hızlı hareket ettiği için ve ayrıca uçak kitaptan daha ağır olduğu için daha fazla enerjiye sahiptir.
Sıcak çikolata soğuduğunda termal enerji kazanır mı yoksa kaybeder mi? Süt, termal enerjisini (veya ısısını) çevreye saldığı ve artık sobanın yükselen sıcaklığından termal enerjiyi emmediği için termal enerjisini kaybeder.
Kahve makineleri veya TV prize takılıyken sizce nasıl çalışmaya başlar? Bunun nedeni, elektrik enerjisinin güç hatlarından geçmesi ve daha sonra çalışması için birçok farklı makineye enerji vermesidir.
Hangi sesin daha fazla enerjisi var - kamyon kornası mı yoksa su fıskiyesi mi? Korna daha fazla enerjiye sahiptir çünkü bir şey ne kadar yüksekse, o kadar fazla ses enerjisi vardır.
Bir cismin sahip olduğu enerji, iş yapma kapasitesi ile ölçülür. Bu nedenle, enerjinin birimi iş ile aynıdır ve bu Joule'dür (J). 1 Joule (J), 1 joule iş yapmak için gereken enerjidir. Bir joule, bir cismi 1 N kuvvete karşı 1 m mesafe hareket ettirmek için çalışarak vücuda aktarılan 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, bir uçağı gökyüzünde uçurmak, top atmak, koşmak, bisiklete binmek vb. kinetik enerjiye örnektir. Yolda hareket eden bir araba kinetik enerjiye sahipken, park halindeki bir araba kinetik enerjiye sahip değildir. Bu, kinetik enerjinin yalnızca bir vücut veya nesne hareket ederken var olduğu anlamına gelir. Bir cisim dururken kinetik enerjisi sıfır olur. Bu, Hareket = 0 olduğunda, Kinetik Enerji = 0 anlamına gelir. Sıfırdan pozitif bir değere kadar değişir. Örnek: Salıncakta sallanan bir çocuk. Salıncak ister ileri ister geri hareket etsin, kinetik enerjinin değeri asla negatif olmaz.
Potansiyel enerji – Bir nesnenin konumunun enerjisidir. Örnek: Salıncakta sallanan bir çocuk arkın tepesine ulaştığında maksimum potansiyel enerjiye sahiptir. Yere yaklaştığında, potansiyel enerjisi minimumdadır (0). Başka bir örnek, havaya bir top atmak. En yüksek noktada, potansiyel enerji en büyüktür. Top yükselirken veya düşerken, potansiyel ve kinetik enerjinin bir kombinasyonuna sahiptir.
Mekanik enerji – Bu, bir nesnenin hareketinden veya konumundan kaynaklanan enerjidir. Mekanik enerji, kinetik enerji ile potansiyel enerjinin toplamıdır. Örnekler: Mekanik enerjiye sahip bir nesne, hem kinetik hem de potansiyel enerjiye sahiptir, ancak formlardan birinin enerjisi sıfıra eşit olabilir. Hareket halindeki bir araba kinetik enerjiye sahiptir. Arabayı bir dağın tepesine çıkarırsanız, kinetik ve potansiyel enerjiye sahiptir. 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. Aracımızda sürmek için yakıt (benzin/dizel) halindeki kimyasal enerjiyi kullanırız. Piller, biyokütle, petrol, doğal gaz ve kömür depolanmış kimyasal enerji örnekleridir. Yiyecekler ayrıca depolanmış kimyasal enerjiye iyi bir örnektir. Bu enerji sindirim sırasında açığa çıkar.
Elektrik enerjisi - Elektron adı verilen küçük yüklü parçacıklar tarafından üretilen enerji. Şimşek, elektrik enerjisinin bir şeklidir. Dizüstü bilgisayarlar, kahve makineleri, cep telefonları, elektrikli süpürgeler ve televizyon gibi hemen hemen tüm ev aletlerimiz elektrikle çalışır.
Isı enerjisi - Termal enerji olarak da bilinir. Ateşten çıkan enerji termal enerjidir. İki sistem arasındaki sıcaklık farkını yansıtır. Bildiğimiz gibi madde moleküllerden oluşmuştur. Maddenin sıcaklığını yükselttiğimizde tanecikler daha hızlı titreşir. Isı enerjisi, maddenin sıcaklığından gelen enerjidir. Bir fincan sıcak kahve, elektrikli veya gazlı ocaklar, oda ısıtıcısı vb. termal enerjiye örnektir.
Işık enerjisi - Bu aynı zamanda Radyant enerji olarak da bilinir. Dünya, enerjisinin büyük bir kısmını Güneş'in ışığından alır. Bitkiler güneşten ışık enerjisini alır ve onu büyümelerine yardımcı olan kimyasal enerjiye (yiyecek) dönüştürür, buna fotosentez denir.
Ses enerjisi – Ne kadar yüksek sesle bağırırsak o kadar çok ses enerjisi kullanırız. Duyduğunuz her şey ses enerjisidir. Sesimize ek olarak, ses enerjisinin başka birçok örneği vardır: el çırpmak, gitar çalmak, havlayan köpekler vb.
Nükleer enerji - Nükleer enerji atomların çekirdeğinde depolanır. Bu enerji, çekirdekler birleştiğinde (füzyon) veya ayrıldığında (fisyon) açığa çıkar. Örnek: Nükleer fisyon, nükleer füzyon ve nükleer bozunma nükleer enerjiye örnektir. Atomik patlama ve bir nükleer santralden gelen güç, bu tür enerjinin özel örnekleridir. Nükleer santraller, elektrik üretmek için uranyum atomlarının çekirdeklerini ayırır.
Elektromanyetik enerji – Elektromanyetik enerji veya radyant enerji, ışıktan veya elektromanyetik dalgalardan elde edilen enerjidir. Örnek: Spektrumun göremediğimiz kısımları da dahil olmak üzere her tür ışık elektromanyetik enerjiye sahiptir. Radyo, gama, x-ışınları, mikrodalgalar ve ultraviyole ışık, elektromanyetik enerjinin bazı örnekleridir.
Yerçekimi enerjisi - Yerçekimi ile ilişkili enerji, kütlelerine bağlı olarak iki nesne arasındaki çekimi içerir. Bir rafa yerleştirilmiş bir nesnenin potansiyel enerjisi veya Dünya etrafında yörüngede dönen Ay'ın kinetik enerjisi gibi mekanik enerji için bir temel oluşturabilir. Örnek: Yerçekimi enerjisi atmosferi Dünya'ya tutar.
İyonlaşma enerjisi – Elektronları atomunun, iyonunun veya molekülünün çekirdeğine bağlayan enerji şeklidir. Örnek: Bir atomun ilk iyonlaşma enerjisi, bir elektronu tamamen uzaklaştırmak için gereken enerjidir. İkinci iyonlaşma enerjisi, ikinci bir elektronu uzaklaştırmak için gereken enerjidir ve birinci elektronu çıkarmak için gerekenden daha fazladır.
Enerjinin Korunumu Kanunu, enerjinin asla var edilemeyeceğini veya yok edilemeyeceğini, ancak yalnızca bir biçimden diğerine değiştirilebileceğini belirtir. Bir örnek, hareket ettiğimizde kinetik enerjiye dönüşen gıdadaki kimyasal enerjidir.
Kütle, enerji ile yakından ilişkilidir. Kütle ve enerji arasındaki denkliğin bir sonucu olarak, kütlesi olan herhangi bir durağan nesne, dinlenme enerjisi olarak adlandırılan eşdeğer bir enerji miktarına sahiptir. Bir dinlenme kütlesi, sabit bir cismin kütlesini ifade eder. Vücuda kalan 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, insanın yaşamı boyunca tükenmeyen veya yeniden doldurulabilen kaynaklardan üretilen enerjidir. En yaygın örnekler rüzgar, güneş, jeotermal, biyokütle ve hidroelektriktir.
Güneş enerjisi , güneşten gelen enerji türünü ifade eder. elektrik, ısı ve kimyasal enerjilere dönüştürülebilir. Örneğin, güneş panelleri güneş enerjisinden yararlanmak ve daha sonra onu elektrik enerjisine dönüştürmek için kullanılır. Bu enerji aydınlatma veya ısıtma için kullanılabilir. Güneş enerjisi, cep telefonları gibi elektrikli cihazlarda da uygulanmaktadır. Bu enerji türü, geleneksel olarak kahve, mısır ve pirinç gibi mahsulleri kurutmak için kullanıldığı dünyanın tropikal bölgelerinde çok bol miktarda bulunur. Ucuz olması, tükenmez olması, geniş bir kaynak yelpazesine sahip olması ve temiz bir enerji kaynağı olması bu enerji türünün avantajlarından bazılarıdır.
Rüzgar enerjisi, rüzgarlardan elde edilen enerjiyi ifade eder. Yel değirmenleri, rüzgar enerjisini farklı şekillerde kullanılabilen mekanik enerjiye dönüştürmek için kullanılır. Bunlara elektrik üretimi, tahıl öğütme ve su pompalama dahildir. Yüzyıllar boyunca, dhows ve gemiler gibi okyanus gemilerini itmek için rüzgar enerjisinden yararlanıldı. Açık peyzaja sahip alanlar, rüzgar enerjisi açısından önemli potansiyel alanlardır.
Sudan elde edilen enerjiye hidroelektrik denir. Su hareket halindeyken üretilir. Yüksek hızda akan su, iş yapabilen çok fazla kinetik enerjiye sahiptir. Örneğin, tahıl öğütme değirmenlerini döndürmek için suyun kuvveti kullanılabilir. Enerji ayrıca hidroelektrik üreten türbinleri döndürmek için de kullanılır.
YENİLENMEYEN ENERJİ
Buna karşın yenilenemez enerji, ömrümüz boyunca tükenecek veya yenilenemeyecek kaynaklardan gelen enerjidir. Yenilenemeyen enerji kaynaklarının çoğu, kömür, gaz ve petrol gibi fosil yakıtlardır.
Petrol, hayvan ve bitki maddelerinin tortul kayaçlar içinde yatırılıp sıkıştırılarak bu formlara dönüştürülen sıvı ve gaz halindeki hidrokarbonları ifade eder. Petrol rafine edildikten sonra farklı ürünler elde edilir. Bu ürünler arasında benzin (benzin), uçak yakıtı, yağlayıcılar, kerosen ve bitüm bulunur. Bu ürünler farklı amaçlar için kullanılmaktadır. Endüstriyel dizel, araçlar, gemiler, lokomotif motorları ve makineler için yakıt üretmek üzere fırınlarda ve kazanlarda endüstrilerde uygulanır.
Kömür, esasen milyonlarca yıl önce bitki maddesinin sıkıştırılmasından oluşan karbondan oluşan kahverengi veya siyah bir kayadır. Kömürün enerji kaynağı olarak kullanımı son yıllarda jeotermal enerji, hidroelektrik ve petrolün keşfiyle azaldı.
Doğal gaz, yer altında oluşan ve ham petrolün üst katmanlarında oluşan ancak kendi başına da oluşabilen bir gaz türüdür. Sanayide ağırlıklı olarak ısıtma ve evsel amaçlarla ısıtma, aydınlatma ve yemek pişirme amacıyla kullanılmaktadır.
