Chúng ta sử dụng từ 'năng lượng' rất nhiều trong các cuộc trò chuyện hàng ngày. Có nhiều dạng năng lượng khác nhau mà chúng ta sử dụng hàng ngày để di chuyển, nói chuyện, nấu ăn, nhảy hoặc bật đèn, sưởi ấm, nhạc và TV. Trong bài học này, chúng ta sẽ tìm hiểu về năng lượng và các dạng khác nhau của nó với các tình huống bạn trải qua trong cuộc sống hàng ngày.
Chúng ta hãy bắt đầu nhé.
Năng lượng làm mọi thứ xảy ra. Mỗi khi có thứ gì đó chuyển động, đó là do năng lượng. Mỗi khi có thứ gì đó nóng lên, đó là do năng lượng. Mỗi khi có thứ gì đó phát ra âm thanh, đó là do năng lượng. Chúng ta sử dụng năng lượng để suy nghĩ, chơi đùa và nói chuyện. Trên thực tế, mỗi khi chúng ta làm bất cứ điều gì, chúng ta đều sử dụng năng lượng!
Chúng ta sử dụng năng lượng để sưởi ấm và làm mát nhà cửa, trường học và văn phòng. Chúng ta sử dụng năng lượng cho đèn và các thiết bị. Năng lượng làm cho xe cộ của chúng ta di chuyển, máy bay bay, thuyền buồm và máy móc chạy.
Mọi sinh vật sống đều cần năng lượng. Thực vật sử dụng ánh sáng từ mặt trời để phát triển. Động vật và con người ăn thực vật và sử dụng năng lượng được lưu trữ. Thức ăn là nhiên liệu cho nhu cầu năng lượng của cơ thể chúng ta.
Bạn có để ý thấy sau một trận bóng đá căng thẳng (hoặc bất kỳ môn thể thao nào), cơ thể bạn cảm thấy nóng không? Đó là vì cơ thể bạn sản sinh ra năng lượng nhiệt.
Nói một cách đơn giản, năng lượng là khả năng thực hiện công việc. Năng lượng có nhiều dạng khác nhau và chúng ta sử dụng nó theo nhiều cách. Hãy cùng xem một số ví dụ từ cuộc sống hàng ngày của chúng ta:
Cái nào có nhiều năng lượng hơn - một chiếc máy bay bay trên trời hay một cuốn sách rơi khỏi bàn? Máy bay bay trên trời có nhiều năng lượng hơn vì nó bay nhanh hơn nhiều so với một cuốn sách, và cũng vì máy bay nặng hơn cuốn sách.
Khi sô cô la nóng nguội đi, nó sẽ tăng hay mất năng lượng nhiệt? Nó mất năng lượng nhiệt vì sữa giải phóng năng lượng nhiệt (hoặc nhiệt) của nó ra môi trường xung quanh và không còn hấp thụ năng lượng nhiệt từ nhiệt độ tăng của bếp nữa.
Bạn nghĩ máy pha cà phê hoặc TV bắt đầu hoạt động như thế nào khi chúng được cắm vào ổ cắm? Điều này là do năng lượng điện truyền qua đường dây điện và sau đó cung cấp năng lượng cho nhiều máy khác nhau hoạt động.
Âm thanh nào có nhiều năng lượng hơn - còi xe tải hay đài phun nước? Còi có nhiều năng lượng hơn vì âm thanh càng to thì năng lượng âm thanh càng lớn.
Năng lượng mà một vật sở hữu được đo bằng khả năng thực hiện công của vật đó. Do đó, đơn vị năng lượng giống với đơn vị công, tức là Joule (J). 1 Joule (J) là năng lượng cần thiết để thực hiện 1 joule công. Một joule ám chỉ lượng năng lượng truyền đến một vật thể bằng cách di chuyển nó đi được 1m so với lực 1N. Một đơn vị năng lượng lớn hơn được gọi là kilojoule (kJ) được sử dụng. 1 kJ = 1000 J.
Động năng - Bất kỳ vật thể chuyển động nào cũng sử dụng động năng. Ví dụ, lái máy bay trên trời, ném bóng, chạy, đạp xe, v.v. là những ví dụ về động năng. Một chiếc ô tô đang chuyển động trên đường có động năng trong khi chiếc ô tô đang đỗ không có động năng. Điều đó có nghĩa là động năng chỉ tồn tại khi một vật thể hoặc vật thể đang chuyển động. Khi một vật thể đứng yên, động năng của nó bằng không. Điều này có nghĩa là khi Chuyển động = 0, Động năng = 0. Nó dao động từ 0 đến một giá trị dương. Ví dụ: Một đứa trẻ đang đu trên xích đu. Bất kể xích đu đang chuyển động về phía trước hay phía sau, giá trị của động năng không bao giờ là số âm.
Năng lượng tiềm tàng – Đó là năng lượng của vị trí của một vật thể. Ví dụ: Khi một đứa trẻ đu đưa trên xích đu và đạt đến đỉnh của cung tròn, em có năng lượng tiềm tàng lớn nhất. Khi em ở gần mặt đất hơn, năng lượng tiềm tàng của em ở mức tối thiểu (0). Một ví dụ khác là ném một quả bóng lên không trung. Ở điểm cao nhất, năng lượng tiềm tàng là lớn nhất. Khi quả bóng bay lên hoặc rơi xuống, nó có sự kết hợp giữa năng lượng tiềm tàng và động năng.
Năng lượng cơ học – Đây là năng lượng có được từ chuyển động hoặc vị trí của một vật thể. Năng lượng cơ học là tổng của động năng và thế năng. Ví dụ: Một vật thể sở hữu năng lượng cơ học có cả động năng và thế năng, mặc dù năng lượng của một trong hai dạng có thể bằng không. Một chiếc ô tô đang chuyển động có động năng. Nếu bạn di chuyển chiếc ô tô lên núi, nó có động năng và thế năng. Một cuốn sách đặt trên bàn có thế năng.
Năng lượng hóa học - Năng lượng hóa học là năng lượng được lưu trữ trong các liên kết của nguyên tử và phân tử. Khi phản ứng hóa học này xảy ra, năng lượng này được giải phóng. Chúng ta sử dụng năng lượng hóa học trong xe hơi của mình dưới dạng nhiên liệu (xăng/dầu diesel) để lái xe. Pin, sinh khối, dầu, khí đốt tự nhiên và than là những ví dụ về năng lượng hóa học được lưu trữ. Thức ăn cũng là một ví dụ điển hình về năng lượng hóa học được lưu trữ. Đây là năng lượng được giải phóng trong quá trình tiêu hóa.
Năng lượng điện - Năng lượng được tạo ra bởi các hạt tích điện nhỏ gọi là electron. Tia sét là một dạng năng lượng điện. Hầu như tất cả các thiết bị của chúng ta như máy tính xách tay, máy pha cà phê, điện thoại di động, máy hút bụi và tivi đều hoạt động bằng điện.
Năng lượng nhiệt – Còn được gọi là năng lượng nhiệt. Năng lượng phát ra từ lửa là năng lượng nhiệt. Nó phản ánh sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai hệ thống. Như chúng ta đã biết, vật chất được tạo thành từ các phân tử. Khi chúng ta tăng nhiệt độ của vật chất, các hạt sẽ rung động nhanh hơn. Năng lượng nhiệt là năng lượng phát ra từ nhiệt độ của vật chất. Một tách cà phê nóng, bếp điện hoặc bếp gas, lò sưởi trong phòng, v.v. là những ví dụ về năng lượng nhiệt.
Năng lượng ánh sáng - Còn được gọi là năng lượng bức xạ. Trái đất nhận được phần lớn năng lượng từ ánh sáng của Mặt trời. Thực vật lấy năng lượng ánh sáng từ mặt trời và chuyển hóa thành năng lượng hóa học (thức ăn) giúp chúng phát triển, quá trình này được gọi là quang hợp.
Năng lượng âm thanh – Chúng ta hét càng to, chúng ta sử dụng càng nhiều năng lượng âm thanh. Bất cứ thứ gì bạn nghe được đều là năng lượng âm thanh. Ngoài giọng nói của chúng ta, còn có nhiều ví dụ khác về năng lượng âm thanh: vỗ tay, chơi guitar, chó sủa, v.v.
Năng lượng hạt nhân – Năng lượng hạt nhân được lưu trữ trong hạt nhân của các nguyên tử. Năng lượng này được giải phóng khi các hạt nhân kết hợp (phản ứng tổng hợp) hoặc tách ra (phân hạch). Ví dụ: Phân hạch hạt nhân, tổng hợp hạt nhân và phân rã hạt nhân là những ví dụ về năng lượng hạt nhân. Vụ nổ nguyên tử và năng lượng từ nhà máy điện hạt nhân là những ví dụ cụ thể về loại năng lượng này. Nhà máy điện hạt nhân phân tách hạt nhân của các nguyên tử urani để tạo ra điện.
Năng lượng điện từ – Năng lượng điện từ hoặc năng lượng bức xạ là năng lượng từ ánh sáng hoặc sóng điện từ. Ví dụ: Bất kỳ dạng ánh sáng nào cũng có năng lượng điện từ, bao gồm cả các phần của quang phổ mà chúng ta không thể nhìn thấy. Vô tuyến, gamma, tia X, vi sóng và tia cực tím là một số ví dụ về năng lượng điện từ.
Năng lượng hấp dẫn – Năng lượng liên quan đến lực hấp dẫn bao gồm lực hút giữa hai vật thể dựa trên khối lượng của chúng. Nó có thể đóng vai trò là cơ sở cho năng lượng cơ học, chẳng hạn như năng lượng tiềm tàng của một vật thể được đặt trên kệ hoặc động năng của Mặt Trăng trên quỹ đạo quanh Trái Đất. Ví dụ: Năng lượng hấp dẫn giữ bầu khí quyển trên Trái Đất.
Năng lượng ion hóa – Đây là dạng năng lượng liên kết các electron với hạt nhân của nguyên tử, ion hoặc phân tử của nó. Ví dụ: Năng lượng ion hóa thứ nhất của một nguyên tử là năng lượng cần thiết để loại bỏ hoàn toàn một electron. Năng lượng ion hóa thứ hai là năng lượng để loại bỏ một electron thứ hai và lớn hơn năng lượng cần thiết để loại bỏ electron thứ nhất.
Định luật bảo toàn năng lượng nêu rằng năng lượng không bao giờ có thể được tạo ra hoặc bị phá hủy, mà nó chỉ có thể chuyển từ dạng này sang dạng khác. Một ví dụ là năng lượng hóa học trong thực phẩm được chuyển thành năng lượng động khi chúng ta di chuyển.
Khối lượng có liên quan chặt chẽ với năng lượng. Do sự tương đương giữa khối lượng và năng lượng, bất kỳ vật thể đứng yên nào có khối lượng đều có một lượng năng lượng tương đương được gọi là năng lượng nghỉ. Khối lượng nghỉ đề cập đến khối lượng của một vật thể đứng yên. Sự gia tăng năng lượng của vật thể trên năng lượng nghỉ sẽ làm tăng tổng khối lượng của vật thể. Ví dụ: làm nóng một vật thể dẫn đến sự gia tăng năng lượng có thể đo được như một sự gia tăng khối lượng nhỏ.
NĂNG LƯỢNG TÁI TẠO
Năng lượng tái tạo là năng lượng được tạo ra từ các nguồn không cạn kiệt hoặc có thể được bổ sung trong suốt cuộc đời của con người. Các ví dụ phổ biến nhất bao gồm gió, mặt trời, địa nhiệt, sinh khối và thủy điện.
Năng lượng mặt trời là loại năng lượng từ mặt trời. Nó có thể được chuyển đổi thành năng lượng điện, nhiệt và hóa học. Ví dụ, các tấm pin mặt trời được sử dụng để khai thác năng lượng mặt trời và sau đó chuyển đổi nó thành năng lượng điện. Năng lượng này có thể được sử dụng để chiếu sáng hoặc sưởi ấm. Năng lượng mặt trời cũng được áp dụng trong các thiết bị điện như điện thoại di động. Loại năng lượng này rất phong phú ở các vùng nhiệt đới trên thế giới, nơi nó được sử dụng theo truyền thống để sấy khô các loại cây trồng như cà phê, ngô và gạo. Một số ưu điểm của loại năng lượng này là nó rẻ, vô tận, có nhiều nguồn và là nguồn năng lượng sạch.
Năng lượng gió là năng lượng từ gió. Cối xay gió được sử dụng để chuyển đổi năng lượng gió thành năng lượng cơ học có thể được sử dụng theo nhiều cách khác nhau. Bao gồm tạo ra điện, xay ngũ cốc và bơm nước. Trong nhiều thế kỷ, năng lượng gió đã được khai thác để đẩy các tàu thuyền trên biển như thuyền buồm và tàu thủy. Các khu vực có cảnh quan mở là những khu vực tiềm năng lớn có năng lượng gió.
Năng lượng thu được từ nước được gọi là thủy điện. Nó được tạo ra khi nước chuyển động. Nước chảy với tốc độ cao có rất nhiều động năng có thể tạo ra công. Ví dụ, lực của nước có thể được sử dụng để quay các máy nghiền để xay ngũ cốc. Năng lượng cũng được sử dụng để quay các tua bin tạo ra thủy điện.
NĂNG LƯỢNG KHÔNG TÁI TẠO
Ngược lại, năng lượng không tái tạo là năng lượng đến từ các nguồn sẽ cạn kiệt hoặc không được bổ sung trong suốt cuộc đời của chúng ta. Hầu hết các nguồn năng lượng không tái tạo là nhiên liệu hóa thạch, chẳng hạn như than, khí đốt và dầu.
Dầu mỏ là hydrocarbon lỏng và khí từ vật chất động vật và thực vật được lắng đọng, nén và chuyển thành các dạng này trong đá trầm tích. Sau khi dầu mỏ được tinh chế, người ta thu được các sản phẩm khác nhau. Các sản phẩm này bao gồm xăng (xăng), nhiên liệu hàng không, chất bôi trơn, dầu hỏa và bitum. Các sản phẩm này được sử dụng cho các mục đích khác nhau. Dầu diesel công nghiệp được ứng dụng trong các ngành công nghiệp trong lò nung và nồi hơi, để tạo ra nhiên liệu cho xe cộ, tàu thuyền, đầu máy xe lửa và máy móc.
Than là một loại đá màu nâu hoặc đen, chủ yếu được tạo thành từ cacbon hình thành cách đây hàng triệu năm từ quá trình nén của vật chất thực vật. Việc sử dụng than làm nguồn năng lượng đã giảm trong những năm gần đây với sự phát hiện ra năng lượng địa nhiệt, thủy điện và dầu mỏ.
Khí thiên nhiên là một loại khí hình thành dưới lòng đất và hình thành trên các lớp dầu thô phía trên nhưng cũng có thể tồn tại riêng lẻ. Nó được sử dụng trong các ngành công nghiệp chủ yếu để sưởi ấm và mục đích gia dụng để sưởi ấm, chiếu sáng và nấu ăn.
