Energia on se, mikä tekee elämästäei vain planeetaltamme, mutta myös maailmankaikkeudessa. Se voi kuitenkin olla hyvin erilainen. Joten lämpö, ääni, valo, sähkö, mikroaaltouunit, kalorit ovat erityyppisiä energiamuotoja. Tämä aine on välttämätön kaikille ympärillämme tapahtuville prosesseille. Kaikki mitä maapallolla on, saa suurimman osan energiasta Auringosta, mutta on myös muita lähteitä. Aurinko siirtää sen planeetallemme jopa 100 miljoonaa tehokkaimmista voimalaitoksista rakennettaisiin samanaikaisesti.
Albert Einsteinin esittämässä teoriassa,tutkitaan aineen ja energian suhdetta. Tämä suuri tiedemies pystyi todistamaan yhden aineen kyvyn muuttua toiseksi. Kävi ilmi, että energia on tärkein tekijä ruumiiden olemassaolossa ja että aine on toissijainen.
Energia on suurelta osin kykytehdä töitä. Juuri se, joka seisoo voimankäsityksen takana, voi liikuttaa kehoa tai antaa sille uusia ominaisuuksia. Mitä termi "energia" tarkoittaa? Fysiikka on perustiede, johon monet tutkijat eri aikakausista ja maista ovat omistaneet elämänsä. Aristoteles käytti myös sanaa "energia" ihmisen toiminnan kuvaamiseen. Kreikan kielestä käännettynä "energia" on "aktiivisuus", "voima", "toiminta", "voima". Ensimmäinen kerta tämä sana ilmestyi kreikkalaisen tiedemiehen tutkielmassa nimellä "Fysiikka".
Yleisesti hyväksytyssä mielessä tämä termi oliesitteli englantilainen fyysikko Thomas Jung. Tämä merkittävä tapahtuma tapahtui vuonna 1807. 50-luvulla XIX-luvulla. englantilainen mekaanikko William Thomson käytti ensin kineettisen energian käsitettä, ja vuonna 1853 skotlantilainen fyysikko William Rankin otti käyttöön termin potentiaalienergia.
Nykyään tämä skalaarimäärä on läsnäkaikki fysiikan osat. Se on yksittäinen mitta erilaisista liikkeen ja aineen vuorovaikutuksen muotoista. Toisin sanoen, se on mitta tiettyjen muotojen muuttumisesta toisiksi.
Energian määrä mitataan jouleina (J). Tällä erikoisyksiköllä voi energian tyypistä riippuen olla erilainen nimitys, esimerkiksi:
Luonnossa on monia erityyppisiä energioita. Tärkeimmät niistä ovat:
Energiaa on myös muita:valo, ääni, magneettinen. Viime vuosina yhä useampi fyysikko on taipuvainen olettamaan ns. "Pimeästä" energiasta. Jokaisella aiemmin luetellulla aineen tyypillä on omat ominaisuutensa. Esimerkiksi äänen energia voidaan siirtää aaltojen avulla. Ne myötävaikuttavat korvakorun värähtelyyn ihmisissä ja eläimissä, joiden kautta voit kuulla ääniä. Erilaisten kemiallisten reaktioiden aikana kaikkien organismien elämää varten tarvittava energia vapautuu. Kaikki polttoaineet, ruoka, paristot ja akut ovat tämän energian varastointia.
Valaisimemme antaa maapallolle energian muodossasähkömagneettiset aallot. Vain tällä tavoin hän voi voittaa Cosmosin laajuuden. Kiitos moderneille tekniikoille, kuten aurinkopaneeleille, voimme käyttää sitä suurimmalla mahdollisella vaikutuksella. Ylimääräinen käyttämätön energia kertyy erityisiin energiavarastoihin. Edellä mainittujen energiamuotojen ohella käytetään usein lämpöjousia, jokia, valtameren vuorovesiä ja biopolttoaineita.
Tämän tyyppistä energiaa tutkitaan fysiikan osiossa,nimeltään "mekaniikka". Sitä merkitään kirjaimella E. Sen mittaus suoritetaan jouleina (J). Mikä tämä energia on? Mekaniikan fysiikka tutkii elinten liikettä ja niiden vuorovaikutusta toistensa tai ulkoisten kenttien kanssa. Tässä tapauksessa kappaleiden liikkeestä johtuvaa energiaa kutsutaan kineettiseksi (merkitty Ek: llä) ja kehon tai ulkoisen kentän vuorovaikutuksesta johtuvaa energiaa kutsutaan potentiaaliksi (En). Liikkeen ja vuorovaikutuksen summa on järjestelmän mekaaninen kokonaisenergia.
Molempien tyyppien laskemiseksi on yleinen sääntö.Energiamäärän määrittämiseksi tulisi laskea työ, joka tarvitaan kehon siirtämiseksi nollatilasta tähän tilaan. Lisäksi mitä enemmän työtä, sitä enemmän energiaa keholla on tässä tilassa.
Energiaerotusta on useita.Eri kriteerien mukaan se on jaettu ulkoiseen (kineettinen ja potentiaalinen) ja sisäiseen (mekaaninen, terminen, sähkömagneettinen, ydin, gravitaatio). Sähkömagneettinen energia puolestaan jaetaan magneettiseksi ja sähköiseksi ja ydinvoima heikkojen ja voimakkaiden vuorovaikutusten energiaksi.
Kaikki liikkuvat kappaleet erotetaan läsnäolostakineettinen energia. Sitä kutsutaan usein ajamiseksi. Liikkuvan kehon energia menetetään, kun se hidastuu. Siksi mitä nopeampi nopeus, sitä suurempi kineettinen energia.
Kun liikkuva kappale tulee kosketukseen paikallaan olevan kohteen kanssa, jälkimmäinen vastaanottaa osan kineettisestä, mikä myös saa sen liikkeelle. Kineettisen energian kaava on seuraava:
Sanalla tämä kaava voidaan ilmaista seuraavasti: kohteen kineettinen energia on yhtä suuri kuin puolet sen massan tulosta sen neliön neliöllä.
Tämän tyyppistä energiaa omistavat elimet, jotkaovat missä tahansa voimakentässä. Joten magneetti tapahtuu, kun esine altistetaan magneettikentälle. Kaikilla maan päällä olevilla kehoilla on potentiaalista painovoimaenergiaa.
Tutkimuskohteiden ominaisuuksista riippuen nevoi olla erityyppistä potentiaalista energiaa. Siten venyvillä kimmoisilla ja joustavilla kappaleilla on potentiaalinen kimmoenergia tai jännitys. Jokainen putoava runko, joka oli aiemmin liikkumaton, menettää potentiaalinsa ja saavuttaa kineettisen. Lisäksi näiden kahden tyypin suuruus on sama. Planeetamme painovoimakentällä potentiaalisen energian kaavalla on seuraava muoto:
Sanalla tämä kaava voidaan ilmaista seuraavasti: Maan kanssa vuorovaikutuksessa olevan kohteen potentiaalinen energia on yhtä suuri kuin sen massan, painovoiman kiihtyvyyden ja korkeuden, jolla se sijaitsee, tulo.
Tämä skalaari on ominaisuuspotentiaalivoimakentässä sijaitsevan aineellisen pisteen (rungon) energiavaranto, jota käytetään kineettisen energian hankkimiseen kenttävoimien työstä johtuen. Joskus sitä kutsutaan koordinaattifunktioksi, joka on termi järjestelmän Lagrangianissa (dynaamisen järjestelmän Lagrange-funktio). Tämä järjestelmä kuvaa heidän vuorovaikutustaan.
Potentiaalinen energia rinnastetaan nollaantietty avaruudessa sijaitsevien kappaleiden kokoonpano. Konfiguraation valinta määräytyy lisälaskelmien mukavuuden perusteella, ja sitä kutsutaan "potentiaalisen energian normalisoitumiseksi".
Yksi fysiikan perusperiaatteistaon energiansäästölaki. Sen mukaisesti energiaa ei synny mistä tahansa eikä se katoa mihinkään. Se muuttuu jatkuvasti muodosta toiseen. Toisin sanoen energiassa tapahtuu vain muutos. Joten esimerkiksi taskulampun pariston kemiallinen energia muuttuu sähköenergiaksi ja siitä valoksi ja lämmöksi. Erilaiset kodinkoneet muuntavat sähköenergian valoksi, lämmöksi tai ääneksi. Useimmiten muutoksen lopputulos on lämpö ja valo. Sen jälkeen energia menee ympäröivään tilaan.
Energialaki voi selittää moniafyysiset ilmiöt. Tutkijat väittävät, että sen kokonaismäärä maailmankaikkeudessa pysyy jatkuvasti vakiona. Kukaan ei voi luoda tai tuhota energiaa uudelleen. Tuottaessaan yhtä sen tyyppiä ihmiset käyttävät polttoaineen, putoavan veden ja atomin energiaa. Tässä tapauksessa yksi sen tyypeistä muuttuu toisiksi.
Vuonna 1918 g.tutkijat pystyivät todistamaan, että energiansäästölaki on matemaattinen seuraus ajan translaatio-symmetrisestä - konjugaattienergian suuruudesta. Toisin sanoen energiaa säästyy, koska fysiikan lait eivät eroa eri aikoina.
Energia on kehon kyky tehdä työtä.Suljetuissa fyysisissä järjestelmissä se jatkuu koko ajan (niin kauan kuin järjestelmä on suljettu) ja on yksi kolmesta liikkeen additiivisesta integraalista, jotka säästävät suuruutta liikkeen aikana. Näitä ovat: energia, kulmamomentti, liikemäärä. Energian käsitteen käyttöönotto on tarkoituksenmukaista, kun fyysinen järjestelmä on ajassa homogeeninen.
Se on molekyylienergioiden summasen muodostavien molekyylien vuorovaikutukset ja lämpöliikkeet. Sitä ei voida mitata suoraan, koska se on yksiselitteinen järjestelmän tilan funktio. Aina kun järjestelmä on tietyssä tilassa, sen sisäisellä energialla on luontainen merkityksensä järjestelmän olemassaolon historiasta riippumatta. Sisäisen energian muutos fyysisestä tilasta toiseen tapahtuvan siirtymisen aikana on aina yhtä suuri kuin lopullisen ja alkutilan arvojen välinen ero.
Kiinteiden aineiden lisäksi kaasuilla on myös energiaa.Se edustaa järjestelmän hiukkasten lämpöliikkeen (kaoottisen) liike-energiaa, joka sisältää atomeja, molekyylejä, elektroneja, ytimiä. Ihanteellisen kaasun sisäinen energia (kaasun matemaattinen malli) on sen hiukkasten kineettisten energioiden summa. Tässä otetaan huomioon vapausasteiden määrä, joka on riippumattomien muuttujien määrä, jotka määrittävät molekyylin sijainnin avaruudessa.
Joka vuosi ihmiskunta kuluttaa kaikenenemmän energiavaroja. Useimmiten fossiilisia hiilivetyjä, kuten hiiltä, öljyä ja kaasua, käytetään talon valaistukseen ja lämmitykseen, ajoneuvojen toimintaan ja erilaisiin mekanismeihin tarvittavan energian saamiseksi. Ne ovat uusiutumattomia luonnonvaroja.
Valitettavasti vain pieni osa energiastalouhitaan maapallolla uusiutuvien luonnonvarojen, kuten veden, tuulen ja auringon, avulla. Nykyään niiden osuus energia-alalla on vain 5%. Toinen 3% ihmisistä saa ydinvoimalaa.
Uusiutumattomilla luonnonvaroilla on seuraavat varat (jouleina):
Maapallon uusiutuvien luonnonvarojen vuotuinen arvo:
Vain siirtymällä oikeaan aikaanmaapallon uusiutumattomien energialähteiden käyttämisellä uusiutuvalle ihmiskunnalle on mahdollisuus pitkään ja onnelliseen olemassaoloon planeetallamme. Tutkijat ympäri maailmaa tutkivat edelleen huolellisesti energian eri ominaisuuksia kehittyneen kehityksen ilmentämiseksi.
