Energia

Czy zdarza Wam się, że brakuje energii? Albo gazu? Albo wyczerpuje się bateria? Albo po prostu nie dajecie rady? Energia.

Czasem zauważamy ją dopiero wtedy, kiedy jej zabraknie. Ale co to właściwie jest ta energia? Energią może być pełen zbiornik benzyny, albo wypoczęty organizm po porządnym obiedzie, albo przebywanie na szczycie góry. Zaraz, jak to? Zwykłe przebywanie w jakimś miejscu może być energią?

No a skąd wzięlibyśmy prędkość przy zjeżdżaniu z góry? Poruszanie się w dół z góry też jest formą energii, i to w takiej ilości, żebyś mógł wjechać częściowo na kolejną górę. Zauważyliście, co się tam stało? Energia w formie przebywania na szczycie góry została przekształcona w energię w formie ruchu, a potem z powrotem w przebywanie na szczycie góry. Dobrze, energią mogą być różne rzeczy.

Może to być paliwo w zbiorniku lub jedzenie w brzuchu. To dwa przykłady energii chemicznej. To może również być stanie na szczycie góry z potencjałem zejścia z niej. To energia potencjalna. Może nią być zjeżdżanie z góry.

To przykład energii kinetycznej. Istnieje jeszcze więcej form energii. Na przykład ciepło. Energia jądrowa, którą dają nam elektrownie jądrowe. Światło to też forma energii - energia promieniująca - podobnie jak dźwięk. Fale dźwiękowe także są formą energii.

Energia ma niezwykłą właściwość. Nie można jej zniszczyć ani stworzyć. Można ją tylko przekształcić z jednej formy w inną. Gdy Philip pchał swój skuter, żeby wjechać na pierwszą górę, energia chemiczna w jego mięśniach została przekształcona w ruch, czyli energię kinetyczną. Potem, kiedy Philip dotarł na szczyt góry, musiał przekształcić energię kinetyczną w potencjalną.

Z kolei kiedy zjeżdżał z góry, energia potencjalna została przekształcona z powrotem w energię kinetyczną. Energia zmienia formy tworząc łańcuch. Może zauważyliście, że nie dotarł tak wysoko, gdy wspinał się na drugą górę, jak wtedy, kiedy wchodził na pierwszą. Część energii uciekła po drodze w postaci tarcia, które stało się ciepłem: ciepłem odpadowym. Znajdziecie takie rodzaje łańcuchów energii wszędzie wokół siebie.

W elektrowni jądrowej, energia jądrowa zostaje przekształcona w energię elektryczną i trochę ciepła odpadowego. Energia elektryczna płynie przewodami do żarówki, gdzie zmienia się w energię świetlną i dość dużo ciepła odpadowego. W innym miejscu wiatr dmucha w turbinę. Energia kinetyczna wiatru zostaje przekształcona w energię kinetyczną ruchu obrotowego i trochę ciepła odpadowego z tarcia w turbinie. Ruch obrotowy zostaje przekształcony w elektryczność w prądnicy i trochę ciepła odpadowego.

Elektryczność ładuje akumulator i zmienia się w energię chemiczną oraz trochę ciepła odpadowego. Akumulator dostarcza energię elektryczną i trochę ciepła odpadowego do skutera. Skuter przekształca energię elektryczną w ruch i oczywiście częściowo w ciepło, i tak dalej. Każdy element układanki to proces, który przekształca energię. Najpierw mamy energię wchodzącą w danej formie, potem coś się dzieje i uzyskujemy energię wychodzącą w innej formie, przy czym po drodze część energii zostaje utracona.

Jeśli zmierzymy ilość energii wchodzącej do takiego procesu i porównamy ją z energią wychodzącą, dowiemy się, jak wydajny jest ten konkretny proces. Taką procedurę nazywamy sprawnością. Im więcej energii stracimy w tym procesie, tym mniejsza będzie sprawność. Możemy zmierzyć sprawność pojedynczego procesu lub całego łańcucha podobnych procesów. Niektóre sposoby wytwarzania energii elektrycznej są bardzo wydajne.

Na przykład elektrownia wodna przekształca 90% energii kinetycznej zawartej w wodzie w elektryczność. Z kolei w elektrowni węglowej rzadko jest to więcej niż jedna trzecia. Powodem tej różnicy jest, że ciepło to bardzo chaotyczna forma energii. Cząsteczki pędzą wokół i drgają bezładnie na wszystkie strony. Z drugiej strony energia elektryczna i woda za zaporą to bardziej uporządkowane formy energii.

Elektrony w cząsteczkach wody poruszają się w tym samym kierunku w tym samym czasie, a zawsze łatwiej jest przejść od porządku do chaosu, niż od chaosu do porządku. Dwie ważne rzeczy: energii nie da się zniszczyć ani stworzyć, tylko przekształcić. Poza tym łatwiej jest przejść od uporządkowanej formy energii do nieuporządkowanej, niż odwrotnie.