Energi adalah apa yang memungkinkan kehidupan tidak hanya di planet kita, tetapi juga di Semesta. Namun, itu bisa sangat berbeda. Jadi, panas, suara, cahaya, listrik, gelombang mikro, kalori adalah berbagai jenis energi. Untuk semua proses yang terjadi di sekitar kita, zat ini diperlukan. Sebagian besar energi yang ada di Bumi menerima dari Matahari, tetapi ada sumber lain darinya. Matahari memindahkannya ke planet kita sebanyak 100 juta pembangkit listrik yang paling kuat akan menghasilkan pada saat yang sama.
Apa itu energi?
Teori yang dikemukakan oleh Albert Einstein mempelajari hubungan antara materi dan energi. Ilmuwan hebat ini mampu membuktikan kemampuan suatu zat untuk berubah menjadi zat lain. Pada saat yang sama, ternyata energi adalah faktor terpenting dalam keberadaan benda, dan materi adalah sekunder.
Energi pada umumnya adalah kemampuan untuk melakukan suatu pekerjaan. Dia adalah orang yang berdiri untukkonsep gaya yang mampu menggerakkan benda atau memberinya sifat baru. Apa arti istilah "energi"? Fisika adalah ilmu dasar yang banyak ilmuwan dari era dan negara yang berbeda mengabdikan hidup mereka. Bahkan Aristoteles menggunakan kata "energi" untuk merujuk pada aktivitas manusia. Diterjemahkan dari bahasa Yunani, "energi" adalah "aktivitas", "kekuatan", "tindakan", "kekuatan". Pertama kali kata ini muncul dalam sebuah risalah oleh seorang ilmuwan Yunani yang disebut "Fisika".
Dalam pengertian yang sekarang diterima secara umum, istilah ini diciptakan oleh fisikawan Inggris Thomas Young. Peristiwa penting ini terjadi pada tahun 1807. Pada 50-an abad XIX. mekanik Inggris William Thomson adalah orang pertama yang menggunakan konsep "energi kinetik", dan pada tahun 1853 fisikawan Skotlandia William Rankin memperkenalkan istilah "energi potensial".
Hari ini besaran skalar ini ada di semua cabang fisika. Ini adalah ukuran tunggal dari berbagai bentuk gerak dan interaksi materi. Dengan kata lain, ini adalah ukuran transformasi satu bentuk ke bentuk lain.
Ukuran dan sebutan
Jumlah energi diukur dalam joule (J). Satuan khusus ini, tergantung pada jenis energinya, mungkin memiliki sebutan yang berbeda, misalnya:
- W adalah energi total sistem.
- Q - termal.
- U – potensial.
Jenis energi
Ada banyak jenis energi di alam. Yang utama adalah:
- mekanik;
- elektromagnetik;
- listrik;
- kimia;
- termal;
- nuklir (atom).
Ada jenis energi lain: cahaya, suara, magnet. Dalam beberapa tahun terakhir, semakin banyak fisikawan yang cenderung pada hipotesis keberadaan apa yang disebut energi "gelap". Masing-masing jenis zat ini yang terdaftar sebelumnya memiliki karakteristiknya sendiri. Misalnya, energi suara dapat ditransmisikan menggunakan gelombang. Mereka berkontribusi pada getaran gendang telinga di telinga manusia dan hewan, berkat suara yang dapat didengar. Dalam berbagai reaksi kimia, energi yang diperlukan untuk kehidupan semua organisme dilepaskan. Setiap bahan bakar, makanan, akumulator, baterai adalah penyimpanan energi ini.
Bintang kita memberikan energi kepada Bumi dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Hanya dengan cara ini ia dapat mengatasi hamparan Kosmos. Berkat teknologi modern, seperti panel surya, kita dapat menggunakannya secara maksimal. Kelebihan energi yang tidak terpakai diakumulasikan di fasilitas penyimpanan energi khusus. Seiring dengan jenis energi di atas, mata air panas, sungai, pasang surut laut, biofuel sering digunakan.
Energi Mekanik
Energi semacam ini dipelajari dalam cabang fisika yang disebut "Mekanika". Ini dilambangkan dengan huruf E. Diukur dalam joule (J). Apa energi ini? Fisika mekanika mempelajari gerak benda dan interaksinya satu sama lain atau dengan medan eksternal. Dalam hal ini, energi akibat gerakan benda disebutkinetik (dilambangkan dengan Ek), dan energi akibat interaksi benda atau medan luar disebut potensial (Ep). Jumlah gerak dan interaksi adalah energi mekanik total sistem.
Ada aturan umum untuk menghitung kedua jenis. Untuk menentukan jumlah energi, perlu untuk menghitung pekerjaan yang diperlukan untuk mentransfer tubuh dari keadaan nol ke keadaan ini. Terlebih lagi, semakin banyak usaha, semakin banyak energi yang dimiliki tubuh dalam kondisi ini.
Pemisahan spesies menurut kriteria yang berbeda
Ada beberapa jenis pembagian energi. Menurut berbagai kriteria, itu dibagi menjadi: eksternal (kinetik dan potensial) dan internal (mekanik, termal, elektromagnetik, nuklir, gravitasi). Energi elektromagnetik, pada gilirannya, dibagi menjadi magnet dan listrik, dan energi nuklir dibagi menjadi energi interaksi lemah dan kuat.
Kinetika
Setiap benda yang bergerak dibedakan dengan adanya energi kinetik. Sering disebut itu - mengemudi. Energi tubuh yang bergerak hilang ketika melambat. Jadi, semakin cepat kecepatannya, semakin besar energi kinetiknya.
Ketika benda yang bergerak bersentuhan dengan benda diam, sebagian dari benda kinetik dipindahkan ke benda yang diam, sehingga benda tersebut bergerak. Rumus energi kinetik adalah sebagai berikut:
Dengan kata-kata, rumus ini dapat dinyatakan sebagai berikut: energi kinetik suatu benda adalahsetengah hasil kali massanya dengan kuadrat kecepatannya.
Potensi
Jenis energi ini dimiliki oleh benda-benda yang berada dalam semacam medan gaya. Jadi, magnet terjadi ketika suatu benda berada di bawah pengaruh medan magnet. Semua benda di bumi memiliki energi gravitasi potensial.
Bergantung pada sifat-sifat objek studi, mereka dapat memiliki berbagai jenis energi potensial. Jadi, benda elastis dan elastis yang mampu meregang, memiliki energi potensial elastisitas atau tegangan. Setiap benda jatuh yang sebelumnya tidak bergerak kehilangan potensi dan memperoleh kinetik. Dalam hal ini, nilai kedua jenis ini akan setara. Di medan gravitasi planet kita, rumus energi potensial akan terlihat seperti ini:
Dengan kata-kata, rumus ini dapat dinyatakan sebagai berikut: energi potensial suatu benda yang berinteraksi dengan Bumi sama dengan produk massanya, percepatan gravitasi, dan ketinggian tempat benda itu berada.
Nilai skalar ini adalah karakteristik cadangan energi dari titik material (benda) yang terletak di medan gaya potensial dan digunakan untuk memperoleh energi kinetik karena kerja gaya medan. Kadang-kadang disebut fungsi koordinat, yang merupakan istilah dalam sistem Langrangian (fungsi Lagrange dari sistem dinamis). Sistem ini menggambarkan interaksi mereka.
Energi potensial disamakan dengan nol untukkonfigurasi tertentu dari benda-benda yang terletak di ruang angkasa. Pilihan konfigurasi ditentukan oleh kemudahan perhitungan lebih lanjut dan disebut "normalisasi energi potensial".
Hukum kekekalan energi
Salah satu postulat fisika yang paling mendasar adalah hukum kekekalan energi. Menurutnya, energi tidak muncul dari mana-mana dan tidak hilang kemana-mana. Ia terus-menerus berubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Dengan kata lain, hanya ada perubahan energi. Jadi, misalnya, energi kimia baterai senter diubah menjadi energi listrik, dan darinya menjadi cahaya dan panas. Berbagai peralatan rumah tangga mengubah energi listrik menjadi cahaya, panas atau suara. Paling sering, hasil akhir dari perubahan adalah panas dan cahaya. Setelah itu, energi masuk ke ruang sekitarnya.
Hukum energi dapat menjelaskan banyak fenomena fisik. Para ilmuwan berpendapat bahwa volume totalnya di alam semesta secara konstan tetap tidak berubah. Tidak ada yang bisa menciptakan energi baru atau menghancurkannya. Mengembangkan salah satu jenisnya, orang menggunakan energi bahan bakar, air jatuh, atom. Pada saat yang sama, salah satu bentuknya berubah menjadi yang lain.
Pada tahun 1918, para ilmuwan mampu membuktikan bahwa hukum kekekalan energi adalah konsekuensi matematis dari simetri translasi waktu - nilai energi konjugasi. Dengan kata lain, energi kekal karena fakta bahwa hukum fisika tidak berbeda pada waktu yang berbeda.
Fitur Energi
Energi adalah kemampuan tubuh untuk melakukan kerja. tertutupsistem fisik, ia dipertahankan sepanjang waktu (selama sistem tertutup) dan merupakan salah satu dari tiga integral tambahan gerak yang mempertahankan nilai selama gerak. Ini termasuk: energi, momentum sudut, momentum. Pengenalan konsep "energi" tepat ketika sistem fisik homogen dalam waktu.
Energi dalam tubuh
Ini adalah jumlah energi interaksi molekul dan gerakan termal molekul yang menyusunnya. Ini tidak dapat diukur secara langsung karena merupakan fungsi yang tidak ambigu dari keadaan sistem. Setiap kali sebuah sistem menemukan dirinya dalam keadaan tertentu, energi internalnya memiliki nilai yang melekat, terlepas dari sejarah keberadaan sistem. Perubahan energi internal selama transisi dari satu keadaan fisik ke keadaan fisik lainnya selalu sama dengan perbedaan antara nilainya di keadaan akhir dan awal.
Energi dalam gas
Selain padat, gas juga memiliki energi. Ini mewakili energi kinetik dari gerakan termal (kacau) partikel sistem, yang meliputi atom, molekul, elektron, inti. Energi internal gas ideal (model matematika gas) adalah jumlah energi kinetik partikelnya. Ini memperhitungkan jumlah derajat kebebasan, yang merupakan jumlah variabel bebas yang menentukan posisi molekul dalam ruang.
Penggunaan energi
Setiap tahun umat manusia mengkonsumsi lebih banyak sumber daya energi. Paling sering untuk energi,diperlukan untuk penerangan dan pemanas rumah kita, pengoperasian kendaraan dan berbagai mekanisme, hidrokarbon fosil seperti batu bara, minyak dan gas digunakan. Mereka adalah sumber daya yang tidak terbarukan.
Sayangnya, hanya sebagian kecil dari energi planet kita yang berasal dari sumber daya terbarukan seperti air, angin, dan matahari. Hingga saat ini, porsi mereka di sektor energi hanya 5%. 3% orang lainnya menerima dalam bentuk energi nuklir yang dihasilkan di pembangkit listrik tenaga nuklir.
Sumber daya tak terbarukan memiliki cadangan berikut (dalam joule):
- energi nuklir - 2 x 1024;
- energi gas dan minyak – 2 x 10 23;
- panas internal planet - 5 x 1020.
Nilai tahunan sumber daya terbarukan Bumi:
- energi surya - 2 x 1024;
- angin - 6 x 1021;
- sungai - 6, 5 x 1019;
- pasang surut air laut - 2.5 x 1023.
Hanya dengan transisi tepat waktu dari penggunaan cadangan energi tak terbarukan di Bumi ke energi terbarukan, umat manusia memiliki kesempatan untuk hidup lama dan bahagia di planet kita. Untuk menerapkan perkembangan mutakhir, para ilmuwan di seluruh dunia terus mempelajari berbagai sifat energi dengan cermat.
