Ми часто використовуємо слово «енергія» у наших повсякденних розмовах. Існує багато різних форм енергії, які ми використовуємо щодня, щоб рухатися, розмовляти, готувати, стрибати або вмикати світло, опалення, музику та телевізор. У цьому уроці ми дізнаємося про енергію та її різні форми в ситуаціях, з якими ви стикаєтеся у повсякденному житті.
Давайте почнемо.
Енергія змушує речі відбуватися. Щоразу, коли щось рухається, це завдяки енергії. Щоразу, коли щось нагрівається, це завдяки енергії. Щоразу, коли щось видає звук, це завдяки енергії. Ми використовуємо енергію, щоб думати, грати та розмовляти. Фактично, щоразу, коли ми щось робимо, ми використовуємо енергію!
Ми використовуємо енергію для опалення та охолодження наших будинків, шкіл та офісів. Ми використовуємо енергію для освітлення та побутової техніки. Енергія змушує наші транспортні засоби рухатися, літаки літати, човни плавати, а машини працювати.
Усім живим істотам також потрібна енергія. Рослини використовують сонячне світло для росту. Тварини та люди їдять рослини та використовують накопичену енергію. Їжа – це паливо для енергетичних потреб нашого організму.
Ви помічали, що після інтенсивної гри у футбол (чи будь-якого іншого виду спорту) ваше тіло нагрівається? Це тому, що ваше тіло виробляє теплову енергію.
Простими словами, енергія – це здатність виконувати роботу. Енергія буває різних форм, і ми використовуємо її по-різному. Давайте розглянемо кілька прикладів з нашого повсякденного життя:
Що має більше енергії — літак, що летить у небі, чи книга, що падає зі столу? Літак, що летить у небі, має більше енергії, тому що він рухається набагато швидше за книгу, а також тому, що літак важчий за книгу.
Коли гарячий шоколад охолоджується, він отримує чи втрачає теплову енергію? Він втрачає теплову енергію, тому що молоко віддає свою теплову енергію (або тепло) навколишньому середовищу і більше не поглинає теплову енергію від підвищення температури плити.
Як, на вашу думку, починають працювати кавоварки або телевізори, коли їх підключають до розетки? Це тому, що електрична енергія проходить по лініях електропередач, а потім забезпечує роботу багатьох різних приладів.
Який звук має більше енергії — гудок вантажівки чи фонтан? Гудок має більше енергії, тому що чим голосніше щось, тим більше звукової енергії воно має.
Енергія, якою володіє об'єкт, вимірюється його здатністю виконувати роботу. Таким чином, одиниця енергії та сама, що й робота, і це джоуль (Дж). 1 джоуль (Дж) – це енергія, необхідна для виконання роботи в 1 джоуль. Джоуль – це кількість енергії, що передається тілу, працюючи над його переміщенням на відстань 1 м проти сили 1 Н. Використовується більша одиниця енергії, яка називається кілоджоулем (кДж). 1 кДж = 1000 Дж.
Кінетична енергія – будь-які рухомі об'єкти використовують кінетичну енергію. Наприклад, політ літака в небі, кидання м'ячів, біг, їзда на велосипеді тощо є прикладами кінетичної енергії. Автомобіль, що рухається на дорозі, має кінетичну енергію, тоді як припаркований автомобіль її не має. Це означає, що кінетична енергія існує лише тоді, коли тіло або об'єкт рухається. Коли об'єкт перебуває в стані спокою, його кінетична енергія стає нульовою. Це означає, що коли Рух = 0, Кінетична енергія = 0. Вона коливається від нуля до позитивного значення. Приклад: Дитина гойдається на гойдалці. Незалежно від того, рухається гойдалка вперед чи назад, значення кінетичної енергії ніколи не буває негативним.
Потенційна енергія – це енергія положення об'єкта. Приклад: Коли дитина, гойдаючись на гойдалці, досягає вершини дуги, вона має максимальну потенційну енергію. Коли вона знаходиться ближче до землі, її потенційна енергія мінімальна (0). Інший приклад – кидання м'яча в повітря. У найвищій точці потенційна енергія найбільша. Коли м'яч піднімається або падає, він має комбінацію потенційної та кінетичної енергії.
Механічна енергія – це енергія, що виникає внаслідок руху або розташування об'єкта. Механічна енергія – це сума кінетичної та потенційної енергії. Приклади: Об'єкт, що володіє механічною енергією, має як кінетичну, так і потенційну енергію, хоча енергія однієї з форм може дорівнювати нулю. Автомобіль, що рухається, має кінетичну енергію. Якщо ви піднімете автомобіль на гору, він матиме кінетичну та потенційну енергію. Книга, що лежить на столі, має потенційну енергію.
Хімічна енергія – це енергія, яка зберігається у зв'язках атомів і молекул. Коли відбувається ця хімічна реакція, ця енергія вивільняється. Ми використовуємо хімічну енергію в нашому автомобілі у вигляді палива (бензину/дизельного палива) для руху. Акумулятори, біомаса, нафта, природний газ і вугілля є прикладами накопиченої хімічної енергії. Їжа також є гарним прикладом накопиченої хімічної енергії. Ця енергія вивільняється під час травлення.
Електрична енергія – енергія, що генерується крихітними зарядженими частинками, які називаються електронами. Блискавка – це одна з форм електричної енергії. Майже всі наші прилади, такі як ноутбуки, кавоварки, мобільні телефони, пилососи та телевізори, працюють на електриці.
Теплова енергія – її також називають тепловою енергією. Енергія, яка походить від вогню, є тепловою енергією. Вона відображає різницю температур між двома системами. Як ми знаємо, матерія складається з молекул. Коли ми підвищуємо температуру матерії, частинки вібрують швидше. Теплова енергія – це енергія, яка походить від температури матерії. Чашка гарячої кави, електричні або газові плити, кімнатний обігрівач тощо є прикладами теплової енергії.
Світлова енергія – її також називають променевою енергією. Земля отримує значну частину своєї енергії від сонячного світла. Рослини беруть світлову енергію від сонця та перетворюють її на хімічну енергію (їжу), що допомагає їм рости, це називається фотосинтезом.
Звукова енергія – чим голосніше ми кричимо, тим більше звукової енергії ми використовуємо. Все, що ви чуєте, – це звукова енергія. Окрім наших голосів, існує багато інших прикладів звукової енергії: плескання в долоні, гра на гітарі, гавкіт собак тощо.
Ядерна енергія – ядерна енергія зберігається в ядрі атомів. Ця енергія вивільняється, коли ядра об'єднуються (синтез) або розщеплюються (поділ). Приклад: ядерний поділ, ядерний синтез та ядерний розпад є прикладами ядерної енергії. Атомна детонація та енергія на атомній електростанції є конкретними прикладами цього типу енергії. Атомні електростанції розщеплюють ядра атомів урану для виробництва електроенергії.
Електромагнітна енергія – електромагнітна енергія або промениста енергія – це енергія світла або електромагнітних хвиль. Приклад: Будь-яка форма світла має електромагнітну енергію, включаючи частини спектра, які ми не бачимо. Радіо, гамма, рентгенівські промені, мікрохвилі та ультрафіолетове світло – це деякі приклади електромагнітної енергії.
Гравітаційна енергія – енергія, пов’язана з гравітацією, передбачає притягання між двома об’єктами на основі їхньої маси. Вона може служити основою для механічної енергії, такої як потенційна енергія об’єкта, розміщеного на полиці, або кінетична енергія Місяця на орбіті навколо Землі. Приклад: гравітаційна енергія утримує атмосферу на Землі.
Енергія іонізації – це форма енергії, яка зв'язує електрони з ядром його атома, іона або молекули. Приклад: Перша енергія іонізації атома – це енергія, необхідна для повного видалення одного електрона. Друга енергія іонізації – це енергія для видалення другого електрона, і вона більша, ніж енергія, необхідна для видалення першого електрона.
Закон збереження енергії стверджує, що енергія ніколи не може бути створена чи знищена, а лише перетворена з однієї форми в іншу. Одним із прикладів є хімічна енергія в їжі, яка перетворюється на кінетичну енергію, коли ми рухаємося.
Маса тісно пов'язана з енергією. В результаті еквівалентності між масою та енергією, будь-який нерухомий об'єкт з масою має еквівалентну кількість енергії, яка називається енергією спокою. Маса спокою відноситься до маси нерухомого тіла. Збільшення енергії до тіла понад енергію спокою збільшить загальну масу об'єкта. Приклад: нагрівання об'єкта призводить до збільшення енергії, яке можна виміряти як невелике збільшення маси.
ВІДНОВЛЮВАНА ЕНЕРГІЯ
Відновлювана енергія — це енергія, що виробляється з джерел, які не виснажуються або можуть бути поповнені протягом життя людини. Найпоширенішими прикладами є вітер, сонце, геотермальна енергія, енергія біомаси та гідроенергія.
Сонячна енергія – це тип енергії сонця. Її можна перетворити на електричну, теплову та хімічну енергію. Наприклад, сонячні панелі використовуються для отримання сонячної енергії, а потім перетворення її на електричну. Цю енергію можна використовувати для освітлення або опалення. Сонячна енергія також застосовується в електроприладах, таких як мобільні телефони. Цей тип енергії дуже поширений у тропічних регіонах світу, де його традиційно використовували для сушіння таких культур, як кава, кукурудза та рис. Деякі з переваг цього типу енергії полягають у тому, що він дешевий, невичерпний, має широкий спектр джерел та є чистим джерелом енергії.
Вітрова енергія — це енергія вітрів. Вітряки використовуються для перетворення енергії вітру на механічну енергію, яку можна використовувати різними способами. Це включає виробництво електроенергії, помел зернових та перекачування води. Протягом століть енергія вітру використовувалася для руху океанських суден, таких як дау та кораблі. Райони з відкритими ландшафтами є основними потенційними зонами для використання енергії вітру.
Енергія, отримана з води, називається гідроенергією. Вона виробляється, коли вода рухається. Вода, що тече з високою швидкістю, має велику кінетичну енергію, яка може виконувати роботу. Наприклад, силу води можна використовувати для обертання млинів для подрібнення зерна. Енергія також використовується для обертання турбін, які генерують гідроелектроенергію.
НЕВІДНОВЛЮВАНА ЕНЕРГІЯ
На відміну від цього, невідновлювана енергія — це енергія, яка надходить з джерел, які вичерпаються або не будуть поповнені протягом нашого життя. Більшість джерел невідновлюваної енергії — це викопне паливо, таке як вугілля, газ і нафта.
Нафта — це рідкі та газоподібні вуглеводні з тваринних та рослинних речовин, які відкладалися, стискалися та перетворювалися на ці форми в осадових породах. Після переробки нафти отримують різні продукти. До цих продуктів належать бензин, авіаційне паливо, мастильні матеріали, гас та бітум. Ці продукти використовуються для різних цілей. Промислове дизельне паливо застосовується в промисловості в печах та котлах, для виробництва палива для транспортних засобів, суден, двигунів локомотивів та машин.
Вугілля — це коричнева або чорна гірська порода, що складається переважно з вуглецю, що утворився мільйони років тому внаслідок стиснення рослинної маси. Використання вугілля як джерела енергії скоротилося в останні роки з відкриттям геотермальної енергії, гідроенергії та нафти.
Природний газ – це тип газу, який утворюється під землею та у верхніх шарах сирої нафти, але може також виникати самостійно. Він використовується в промисловості переважно для опалення та побутових потреб для опалення, освітлення та приготування їжі.
