Mi az energia?
Az energia egy tárgy munkaképességét írja le. A munka az energia átadása, amely akkor történik, amikor egy külső erő mozgat egy tárgyat.
Az energiának két fő típusa van. Ezek a mozgási energia és a potenciális energia. A mechanikai energia a rendszerben lévő mozgási és potenciális energia összege.
Tévhit riadó
Az energia nem kézzelfogható dolog. Ez megnehezítheti a gyerekek és a felnőttek számára a fogalom megértését. Az energia egy tárgy azon képességét írja le, hogy változást okoz vagy munkát végez.
Kinetikus energia: A mozgás energiája
Egy mozgó tárgynak mozgási energiája van. Minél gyorsabban mozog, annál több mozgási energiával rendelkezik. A hang, a hő és az elektromosság mind a mozgási energia példái.
Hangenergia
A hangenergia hosszanti hullámokban mozog az anyagokban. Ezeknek a hullámoknak egy közegen, például levegőn vagy vízen kell áthaladniuk. Hanghullámok akkor keletkeznek, amikor egy erő hatására egy tárgy rezegni kezd. Például egy dobra ütő kéz hanghullámokat hoz létre.
Hőenergia
A hőenergia a hő kifejezés másik változata. Az anyagban lévő atomok és molekulák mozgásából származik. Minél gyorsabban mozognak a molekulák, annál forróbb lesz az anyag. És minél forróbb az anyag, annál több hőenergiával rendelkezik. Gondoljatok a tűzhelyen forró vízre. Ahogy a víz felmelegszik, a molekulái egyre gyorsabban mozognak.
Elektromos energia
Az elektronok apró töltött részecskék. Amikor mozognak, elektromos energiát termelnek. A mozgó elektronok energiát szállítanak egy elektromos vezetőn keresztül. Minden olyan eszköz, amelyet a falba kell dugni, elektromos energiával működik.
Potenciális energia: Tárolt energia
A potenciális energia egy helyhez kötött tárgyban tárolódik. Amikor a tárgy mozog, energiája potenciálisról kinetikusra változik. Ezek a tárgyak mind rendelkeznek potenciális energiával:
- A víz egy gát mögött
- Egy hegy tetején álló szikla
- Tűzijáték kilövésre készül
Kémiai potenciális energia
A kémiai potenciális energia a molekulák kötéseiben tárolódik. Kémiai reakció során szabadul fel. A kémiai potenciális energia általában hőenergiát termel. Például a kemencében elégetett földgáz hőt szabadít fel. Hasonlóképpen, az elfogyasztott ételben tárolt energia az emésztés során szabadul fel.
Gravitációs potenciális energia
Egy tárgy magassága és súlya adja a gravitációs potenciális energiát. Minél magasabb és nehezebb egy tárgy, annál több gravitációs potenciális energiával rendelkezik. Gondoljunk egy vízesésen átfolyó vízre. Minél magasabb a vízesés, annál több gravitációs potenciális energiával rendelkezik a víz.
Misconception Alert
Egy nyugalomban lévő tárgynak nincs energiája. Egy nyugalomban lévő tárgynak nincs mozgási energiája. De a helyzetétől függően egyfajta potenciális energiával rendelkezik. Ha egy követ a föld fölé tartasz, akkor gravitációs potenciális energiája van. A banánnak pedig, amit reggelire ettél, kémiai potenciális energiája van.
Mechanikai energia
A mechanikai energia a mechanikai rendszerben lévő energiák összessége. Ez magában foglalja a mozgási energiát és a potenciális energiát is. Tehát a tárgyaknak akkor van mechanikai energiájuk, amikor mozgásban vannak. És akkor is rendelkeznek energiával, amikor potenciálisan képesek mozogni. Az autópályán haladó autónak mechanikai energiája van. És ugyanígy van egy könyvnek is, amit a levegőbe tartasz.
Mennél gyorsabban mozog egy tárgy, annál több energiát tárol. Ez a tárolt energia felhasználható egy másik tárgyra ható erő kifejtésére. Más szóval munkát végez a tárgyon. Gondoljunk csak egy romboló golyóra, amely lebont egy épületet. Potenciális energiával rendelkezik, mert a levegőben tartják. Ahogy az épület felé lendül, az energia mozgási energiává alakul át. Végül a labda érintkezik a fallal. Ekkor a golyó mozgási energiája erőt fejt ki az épületre, amitől az összedőlhet.
Tévhit riadó
Energiát nem lehet létrehozni vagy megsemmisíteni. Csak különböző formákká lehet változtatni. Az energia átalakulásának bemutatásához kérd meg a gyerekeket, hogy dörzsöljék össze a kezüket. A dörzsölés a mechanikai energia példája. A gyerekek pedig érezhetik a hőt, ahogy az hőenergiává alakul át.”
Az energia mindenhol és életünk minden területén jelen van. Valójában nem is élhetünk nélküle! Hogyan élnél túl a Napból származó hőenergia vagy az elfogyasztott ételekből származó kémiai energia nélkül?