Günlük konuşmalarımızda 'enerji' kelimesini sıkça kullanırız. Hareket etmek, konuşmak, yemek pişirmek, zıplamak veya ışık, ısıtma, müzik ve televizyonu açmak için her gün kullandığımız birçok farklı enerji türü vardır. Bu derste, günlük yaşamda karşılaştığınız durumlarla enerji ve çeşitli formları hakkında bilgi edineceğiz.
Hadi başlayalım.
Enerji, her şeyin gerçekleşmesini sağlar. Bir şey her hareket ettiğinde, bu enerji sayesindedir. Bir şey her ısındığında, bu enerji sayesindedir. Bir şey her ses çıkardığında, bu enerji sayesindedir. Düşünmek, oynamak ve konuşmak için enerji kullanırız. Aslında, her ne yaparsak yapalım, enerji kullanırız!
Evlerimizi, okullarımızı ve ofislerimizi ısıtmak ve soğutmak için enerji kullanırız. Aydınlatma ve cihazlar için enerji kullanırız. Enerji, araçlarımızın hareket etmesini, uçakların uçmasını, teknelerin yelken açmasını ve makinelerin çalışmasını sağlar.
Tüm canlıların da enerjiye ihtiyacı vardır. Bitkiler büyümek için güneş ışığını kullanır. Hayvanlar ve insanlar bitkileri yer ve depolanan enerjiyi kullanırlar. Yiyecek, vücudumuzun enerji ihtiyacı için yakıt görevi görür.
Yoğun bir futbol (veya herhangi bir spor) maçından sonra vücudunuzun nasıl ısındığını fark ettiniz mi? Bunun nedeni, vücudunuzun ısı enerjisi üretmesidir.
Basitçe söylemek gerekirse, enerji iş yapabilme yeteneğidir. Enerji birçok farklı biçimde bulunur ve onu birçok farklı şekilde kullanırız. Günlük hayatımızdan bazı örneklere bakalım:
Gökyüzünde uçan bir uçağın mı yoksa masadan düşen bir kitabın mı daha fazla enerjisi vardır? Gökyüzünde uçan uçağın daha fazla enerjisi vardır çünkü hem kitaptan çok daha hızlı hareket eder hem de uçak kitaptan daha ağırdır.
Sıcak çikolata soğuduğunda ısı enerjisi kazanır mı yoksa kaybeder mi? Isı enerjisi kaybetmesinin nedeni, sütün ısı enerjisini (veya ısısını) çevreye vermesi ve ocağın artan sıcaklığından artık ısı enerjisi emmemesidir.
Kahve makineleri veya televizyonlar prize takıldığında nasıl çalışmaya başlar sizce? Çünkü elektrik enerjisi elektrik hatları üzerinden taşınır ve ardından birçok farklı makineye enerji vererek çalışır.
Hangi sesin enerjisi daha fazladır - kamyon kornası mı yoksa su çeşmesi mi? Kornanın enerjisi daha fazladır çünkü bir şey ne kadar yüksekse, o kadar fazla ses enerjisine sahiptir.
Bir cismin sahip olduğu enerji, iş yapma kapasitesi cinsinden ölçülür. Dolayısıyla enerjinin birimi, işin birimi olan Joule'dür (J). 1 Joule (J), 1 joule iş yapmak için gereken enerjidir. Joule, bir cismi 1 N'luk bir kuvvete karşı 1 m hareket ettirmek için harcanan 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 uçak 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 cisim veya nesne hareket halindeyken mevcut 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 enerji değeri asla negatif değildir.
Potansiyel enerji – Bir cismin konumunun enerjisidir. Örnek: Salıncakta sallanan bir çocuk, yayın tepesine ulaştığında maksimum potansiyel enerjiye sahiptir. Yere daha yakın olduğunda ise potansiyel enerjisi minimumdadır (0). Başka bir örnek ise havaya bir top atmaktır. En yüksek noktada potansiyel enerji en yüksektir. Top yükseldikçe veya alçaldıkça potansiyel ve kinetik enerjinin bir birleşimine sahiptir.
Mekanik enerji – Bu, bir cismin hareketinden veya konumundan kaynaklanan enerjidir. Mekanik enerji, kinetik enerji ve potansiyel enerjinin toplamıdır. Örnekler: Mekanik enerjiye sahip bir cisim hem kinetik hem de potansiyel enerjiye sahiptir, ancak bu enerji türlerinden birinin enerjisi sıfıra eşit olabilir. Hareket eden bir arabanın kinetik enerjisi vardır. Arabayı bir dağın tepesine çıkarırsanız, hem kinetik hem de potansiyel enerjiye sahip olur. Masada duran bir kitabın potansiyel enerjisi vardır.
Kimyasal enerji - Kimyasal enerji, atom ve molekül bağlarında depolanan enerjidir. Bu kimyasal reaksiyon gerçekleştiğinde bu enerji açığa çıkar. Arabamızı sürmek için yakıt (benzin/dizel) formundaki kimyasal enerjiyi kullanırız. Aküler, biyokütle, petrol, doğal gaz ve kömür, depolanmış kimyasal enerjiye örnektir. Yiyecekler de 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 türüdür. Dizüstü bilgisayarlar, kahve makineleri, cep telefonları, elektrikli süpürgeler ve televizyonlar 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 ısıtıcıları vb. termal enerjiye örnektir.
Işık enerjisi - Bu, Radyant enerji olarak da bilinir. Dünya, enerjisinin çoğunu Güneş ışığından alır. Bitkiler, güneşten aldıkları ışık enerjisini büyümelerine yardımcı olan kimyasal enerjiye (besin) dönüştürürler; bu işleme fotosentez denir.
Ses enerjisi – Ne kadar yüksek sesle bağırırsak, o kadar çok ses enerjisi kullanırız. Duyduğunuz her şey ses enerjisidir. Sesimizin yanı sıra, ses enerjisinin birçok başka örneği de vardır: el çırpmak, gitar çalmak, köpek havlamak vb.
Nükleer enerji – Nükleer enerji, atom çekirdeğinde depolanır. Bu enerji, çekirdekler birleştiğinde (füzyon) veya parçalandığında (fisyon) açığa çıkar. Örnek: Nükleer fisyon, nükleer füzyon ve nükleer bozunma, nükleer enerjiye örnektir. Atom patlaması ve bir nükleer santralden elde edilen güç, bu enerji türünün özel örnekleridir. Nükleer santraller, elektrik üretmek için uranyum atomlarının çekirdeklerini parçalar.
Elektromanyetik enerji – Elektromanyetik enerji veya radyant enerji, ışık veya elektromanyetik dalgalardan gelen enerjidir. Örnek: Göremediğimiz spektrumun bazı kısımları da dahil olmak üzere, ışığın her türü 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 yörüngesindeki Ay'ın kinetik enerjisi gibi mekanik enerjinin temelini oluşturabilir. Örnek: Yerçekimi enerjisi, atmosferi Dünya'ya bağlar.
İyonlaşma enerjisi – Elektronları atom, iyon veya molekül çekirdeğine bağlayan enerji türüdür. Örnek: Bir atomun birinci iyonlaşma enerjisi, bir elektronu tamamen uzaklaştırmak için gereken enerjidir. İkinci iyonlaşma enerjisi ise ikinci bir elektronu uzaklaştırmak için gereken enerjidir ve birinci elektronu uzaklaştırmak için gereken enerjiden daha büyüktür.
Enerjinin Korunumu Yasası, enerjinin asla yaratılamayacağını veya yok edilemeyeceğini, ancak yalnızca bir formdan diğerine dönüştürülebileceğini belirtir. Buna bir örnek, hareket ettiğimizde kinetik enerjiye dönüşen yiyeceklerdeki kimyasal enerjidir.
Kütle, enerjiyle yakından ilişkilidir. Kütle ve enerji arasındaki eşdeğerlik nedeniyle, kütlesi olan herhangi bir durağan cisim, durağan enerji olarak adlandırılan eşdeğer bir enerji miktarına sahiptir. Durağan kütle, durağan bir cismin kütlesini ifade eder. Cismin durağan enerjisinin üzerindeki bir enerji artışı, cismin toplam kütlesini artıracaktır. Örneğin: Bir cismin ısıtılması, küçük bir kütle artışı olarak ölçülebilen bir enerji artışına yol açar.
YENİLENEBİLİR ENERJİ
Yenilenebilir enerji, tükenmeyen veya bir insan ömrü boyunca yenilenebilen kaynaklardan üretilen enerjidir. En yaygın örnekleri arasında rüzgar, güneş, jeotermal, biyokütle ve hidroelektrik enerji bulunur.
Güneş enerjisi, güneşten gelen bir enerji türüdür. Elektrik, ısı ve kimyasal enerjilere dönüştürülebilir. Örneğin, güneş panelleri güneş enerjisinden yararlanmak ve onu elektrik enerjisine dönüştürmek için kullanılır. Bu enerji aydınlatma veya ısıtma için kullanılabilir. Güneş enerjisi ayrıca cep telefonları gibi elektrikli cihazlarda da kullanılır. Bu enerji türü, geleneksel olarak kahve, mısır ve pirinç gibi mahsulleri kurutmak için kullanıldığı dünyanın tropikal bölgelerinde oldukça yaygındır. Bu enerji türünün avantajlarından bazıları ucuz, tükenmez, geniş bir kaynak yelpazesine sahip olması ve temiz bir enerji kaynağı olmasıdır.
Rüzgâr enerjisi, rüzgârlardan elde edilen enerjiyi ifade eder. Yel değirmenleri, rüzgâr enerjisini farklı şekillerde kullanılabilen mekanik enerjiye dönüştürmek için kullanılır. Bunlar arasında elektrik üretimi, tahıl öğütme ve su pompalama yer alır. Yüzyıllardır rüzgâr enerjisi, dhow ve gemi gibi okyanus taşıtlarını ilerletmek için kullanılmaktadır. Açık arazilere sahip alanlar, rüzgâr enerjisi açısından en büyük potansiyele sahip alanlardır.
Sudan elde edilen enerjiye hidroelektrik denir. Su hareket halindeyken üretilir. Yüksek hızda akan su, iş yapabilen yüksek kinetik enerjiye sahiptir. Örneğin, suyun kuvveti tahıl öğütme değirmenlerini döndürmek için kullanılabilir. Bu enerji aynı zamanda hidroelektrik üreten türbinleri döndürmek için de kullanılır.
YENİLENEMEYEN ENERJİ
Buna karşılık, yenilenemeyen enerji, ömrümüz boyunca tükenecek veya yenilenemeyecek kaynaklardan elde edilen enerjidir. Yenilenemeyen enerji kaynaklarının çoğu kömür, gaz ve petrol gibi fosil yakıtlardır.
Petrol, hayvansal ve bitkisel maddelerden elde edilen ve tortul kayaçlar içinde çökeltilip sıkıştırılarak bu formlara dönüştürülen sıvı ve gaz halindeki hidrokarbonları ifade eder. Petrol rafine edildikten sonra farklı ürünler elde edilir. Bu ürünler arasında benzin (benzin), havacılık yakıtı, yağlayıcılar, gazyağı ve bitüm bulunur. Bu ürünler farklı amaçlarla kullanılır. Endüstriyel dizel, endüstride fırın ve kazanlarda, araçlar, gemiler, lokomotif motorları ve makineler için yakıt üretmek amacıyla kullanılır.
Kömür, milyonlarca yıl önce bitki özünün sıkıştırılmasıyla oluşan karbondan oluşan kahverengi veya siyah bir kayadır. Jeotermal enerji, hidroelektrik ve petrolün keşfiyle birlikte kömürün enerji kaynağı olarak kullanımı son yıllarda azalmıştır.
Doğal gaz, yer altında oluşan ve ham petrolün üst katmanlarında oluşan bir gaz türüdür; ancak tek başına da bulunabilir. Sanayide ağırlıklı olarak ısıtma amaçlı, evlerde ise ısıtma, aydınlatma ve yemek pişirme amaçlı kullanılır.
