ΑρχικήΤι είναιΤι είναι Ενέργεια. Εξήγηση και αποσαφήνιση

Τι είναι Ενέργεια. Εξήγηση και αποσαφήνιση

Ο όρος Ενέργεια σημαίνει τη δράση, την πράξη, την ικανότητα σωμάτων για παραγωγή έργου, τη διάθεση του ρήματος η οποία εκφράζει δράση του υποκειμένου, όπως την κατάσταση υπαλλήλου, στρατιωτικού που βρίσκεται σε υπηρεσία. Στην αρχαία εποχή σήμαινε την εκδήλωση θείας, υπερφυσικής δύναμης και ιδιαίτερα στη ρητορική, τη ζωηρότητα της έκφρασης.

Φυσική

Kάθε φυσικό σύστημα περιέχει (ή εναλλακτικά αποθηκεύει) μία ποσότητα που ονομάζεται ενέργεια. Δεν είναι απλώς μια λογιστική έννοια, αλλά μία φυσική οντότητα που υπάρχει στο Σύμπαν όπως και η Ύλη η οποία δίνει την δυνατότητα να προβλέψουμε την εξέλιξη ή την κίνηση ενός φυσικού συστήματος.

Αντίστοιχο φυσικό μέγεθος

Ορίζεται ως το έργο που απαιτείται προκειμένου το σύστημα να μεταβεί από μια αρχική κατάσταση σε μια τελική.

Ακριβώς πόση ενέργεια περιέχεται σε ένα σύστημα μπορεί να υπολογιστεί παίρνοντας το άθροισμα ή το ολοκλήρωμα ενός αριθμού ειδικών εξισώσεων (όπως οι εξισώσεις Lagrange ή οι εξισώσεις Hamilton), καθεμιά από τις οποίες δίνει την ενέργεια που έχει αποθηκευτεί κατά έναν ιδιαίτερο τρόπο.

Μορφές Ενέργειας

Ανάλογα με τον τρόπο που έχει αποκτηθεί, ανταλλαχθεί ή αποθηκευτεί, μπορούμε να μιλήσουμε για πολλές μορφές ενέργειας, όπως:

Κινητική ενέργεια

Αν μία δύναμη ασκηθεί πάνω σ’ ένα σώμα που ηρεμεί αρχικά, το κάνει να κινηθεί και με την κίνησή του να παράξει έργο, το οποίο φανερώνει την ύπαρξη ενέργειας. Η ενέργεια του αυτή, έχει αποδειχθεί ότι είναι ίση με το γινόμενο της μάζας του σώματος επί το γινόμενο της ταχύτητας του σώματος επί τον εαυτό της (τετράγωνο ταχύτητας) και όλο αυτό δια 2, λέγεται κινητική ενέργεια.

Εκιν.=1/2 m * υ²

Με το m συμβολίζουμε τη μάζα του σώματος και με το υ την ταχύτητα. Ο εκθέτης 2 που υπάρχει πάνω από το υ συμβολίζει ότι πρέπει να πολλαπλασιάσουμε την ταχύτητα επί τον εαυτό της (υ.υ). Κινητική λέγεται η ενέργεια που περικλείουν τα κινούμενα σώματα. Από τον τύπο μπορούμε να καταλάβουμε ότι όσο μεγαλύτερη μάζα (m) έχει ένα σώμα, τόσο μεγαλύτερη κινητική ενέργεια περικλείει. Το ίδιο μπορούμε να συμπεράνουμε για την ταχύτητα (υ).

Δυναμική ενέργεια

Η ονομασία της οφείλεται στο Ράνκιν και πρόκειται για την ενέργεια που έχει ένα σώμα εξαιτίας της κατάστασης στην οποία βρίσκεται. Με άλλα λόγια είναι η ενέργεια που έχουν τα σώματα εξαιτίας της θέσης τους. Βρίσκουμε τη δυναμική ενέργεια πολλαπλασιάζοντας το βάρος του σώματος (Β) επί την απόσταση (h) του σώματος από το έδαφος:

Εδυν.=Β.h

Δυναμική ενέργεια, όμως, ένα σώμα μπορεί να έχει και εξαιτίας της κατάστασης στην οποία βρίσκεται. Π.χ. ένα τεντωμένο λάστιχο έχει δυναμική ενέργεια, γιατί αν το αφήσουμε, θα παράγει έργο. Αν τώρα το σώμα βάρους (Β) και απόστασης από το έδαφος (h) το αφήσουμε να πέσει, η δυναμική ενέργεια μειώνεται συνεχώς κατά τη διάρκεια της πτώσης του. Το σώμα, όμως, όταν πέφτει, αποκτά μια ταχύτητα (υ). Η ταχύτητα αυτή, καθώς και το βάρος του (μάζα) προσδίνουν σ’ αυτό κινητική ενέργεια, που μεγαλώνει όσο το σώμα πλησιάζει προς το έδαφος, γιατί αυξάνει ταυτόχρονα και η ταχύτητά του.

Χημική Ενέργεια

Στη βιομηχανία χρησιμοποιούμε ως πηγές ενέργειας τους λιθάνθρακες (θερμική ενέργεια), τα καύσιμα, τις υδατοπτώσεις και τις χημικές μεθόδους που παράγουν ενέργεια.

Πυρηνική Ενέργεια

Τελευταία άρχισε να χρησιμοποιείται με ολοένα μεγαλύτερο ρυθμό και μια νέα μορφή ενέργειας, η ατομική ενέργεια. Ατομική ενέργεια λέγεται η ενέργεια που κρύβεται μέσα σ’ ένα άτομο και που ελευθερώνεται με τη διάσπασή του.

Μέχρι το 1905 πιστευόταν ότι η ενέργεια και η ύλη ήταν τελείως διαφορετικά μεγέθη και ότι έπρεπε να εξετάζονται ξεχωριστά. Πρώτος ο Αϊνστάιν όμως διατύπωσε μια θεωρία που έλεγε ότι είναι δυνατόν η ενέργεια να εξαφανιστεί και να μετατραπεί σε ύλη ή η ύλη να μετατραπεί σ’ ενέργεια.

Πάνω στη θεωρία του Αϊνστάιν πειραματιζόμενοι πολλοί επιστήμονες κατόρθωσαν να διασπάσουν το άτομο και ν’ απελευθερώσουν τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Σήμερα γίνεται προσπάθεια η ενέργεια αυτή να χρησιμοποιηθεί για ειρηνικούς σκοπούς και υπάρχουν ήδη πολλά εργοστάσια στο εξωτερικό, κυρίως παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, που χρησιμοποιούν πυρηνικούς αντιδραστήρες.

Θερμική Ενέργεια

Ακόμη και σήμερα όλη σχεδόν η ενέργεια που είναι διαθέσιμη στον άνθρωπο προέρχεται από τον Ήλιο. Αυτός προκαλεί την εξάτμιση και τη βροχή, με συνέπεια να υπάρχουν υδροηλεκτρικές πηγές ενέργειας η παρουσία του, είναι απαραίτητη για την εκτέλεση πολλών χημικών αντιδράσεων κλπ. Το φως του αποτελεί την πιο ακίνδυνη και αστείρευτη πηγή ενέργειας, της οποίας η ακτινοβόλα μορφή προέρχεται από μία ατομική αντίδραση, κατά την οποία έχουμε μετατροπή του υδρογόνου σε ήλιο. Οι ποσότητες του υδρογόνου που μεταστοιχειώνονται είναι τεράστιες, υπολογίζονται γύρω στους 7×108 τόνους ανά δευτερόλεπτο και υπάρχει ποσότητα ικανή να ακτινοβολεί ενέργεια στο Διάστημα για δισεκατομμύρια χρόνια.

Το ποσό της ενέργειας που δέχεται η Γη σε 10 ημέρες είναι ισοδύναμο με την ενέργεια που περιέχεται στα αποθέματα άνθρακα και πετρελαίου. Η κατανομή όμως της ακτινοβολίας είναι διαφορετική πάνω στη Γη, εξαρτάται από τη γεωγραφική θέση, τις μετεωρολογικές συνθήκες και τη ρύπανση της ατμόσφαιρας. Το εκμεταλλεύσιμο ποσοστό της ακτινοβολίας είναι το 1/4, το οποίο και φτάνει στις Ήπειροι|ηπείρους.

Είναι απευθείας εκμεταλλεύσιμη για την παραγωγή υψηλών θερμοκρασιών, αφού προηγουμένως συγκεντρωθεί με κάτοπτρα σε ηλιακά καμίνια. Χρησιμοποιείται σε συσκευές μαγειρέματος, συστήματα θέρμανσης, ηλιακά ραδιόφωνα, πειραματικούς σκοπούς κ.λ.π. Στο Μον Λουί των Πυρηναίων λειτουργεί ένα τεράστιο κάτοπτρο που αποτελείται από 3.500 μικρούς καθρέφτες και η ισχύς του φτάνει στα 1.000 ΚW. Επίσης οι ηλιακοί συσσωρευτές λειτουργούν θαυμάσια στους τεχνητούς δορυφόρους. Ο Αρχιμήδης και ο Ήρωνας ήταν οι πρώτοι ερευνητές των εφαρμογών της ηλιακής ενέργειας.

Αιολική ενέργεια

Η ενέργεια που προκαλείται από τη δύναμη των ανέμων. Έχει πάρει το όνομα αιολική από τον Αίολο, θεό των ανέμων και είναι η πιο παλιά μορφή ενέργειας, την οποία εκμεταλλεύτηκε ο άνθρωπος. Χρησιμοποιήθηκε κυρίως στη ναυσιπλοΐα και στους ανεμόμυλους.

Η επιστημονική και τεχνική εξέλιξη έδωσε νέες μορφές ενέργειας για εκμετάλλευση, πιο αποδοτικές, όπως ο ατμός, ο ηλεκτρισμός, η πυρηνική ενέργεια κ.λ.π., με αποτέλεσμα να περάσει στο περιθώριο. Φυσικά ποτέ δεν έπαψαν οι μελέτες και τα πειράματα για μετατροπή της σε άλλη μορφή ενέργειας άμεσα παραγωγικής (ηλεκτρικής κ.λ.π.), ώστε να λυθεί οικονομικά το πρόβλημα των αποθεμάτων ενέργειας.

Στην επενέργεια των ανέμων οφείλεται το φαινόμενο της αιολικής διάβρωσης. Τη σημερινή εποχή έχει αρχίσει η εκμετάλλευση της αιολικής ενέργειας, δηλ. της ενέργειας που δίνει ο άνεμος και πλέον λειτουργούν “αιολικά πάρκα”, όπου με μεγάλες συσκευές, που μοιάζουν πολύ με ανεμόμυλους, παράγεται ενέργεια.

Συμπεράσματα

Έχει αποδειχθεί ότι η κινητική ενέργεια, που αποκτά το σώμα κατά την πτώση του, είναι ίση με τη δυναμική ενέργεια που χάνει, επειδή, πλησιάζοντας το έδαφος, μειώνεται η απόσταση h. Το φαινόμενο αποτελεί την αρχή της διατήρησης της μηχανικής ενέργειας. Η κινητική και η δυναμική ενέργεια αποτελούν τα κλασικά παραδείγματα της μηχανικής ενέργειας. Υπάρχουν όμως και άλλες μορφές ενέργειας, όπως χημική ενέργεια, ακτινοβόλος ενέργεια κλπ.

Παράγοντες ενέργειας

Στις περισσότερες από τις μορφές της ενέργειας ξεχωρίζουμε τους παράγοντες

  • της ποιότητας της ενέργειας
  • της ποσότητας ενέργειας.

Διατήρηση Ενέργειας

Γενικά, η παρουσία της ενέργειας ανιχνεύεται από έναν παρατηρητή κάθε φορά που υπάρχει αλλαγή στις ιδιότητες ενός αντικειμένου ή ενός συστήματος.

Η κυριότερη ιδιότητά της είναι ότι η συνολική ενέργεια ενός απομονωμένου (κλειστού) συστήματος είναι σταθερή, πρόταση που έχει αποδειχθεί από πλήθος πειραμάτων και χαρακτηρίζεται ως μία από τις πλέον θεμελιώδεις αρχές διατήρησης της φυσικής.

Στέλιος Θεοδωρίδης
Είμαι ένας απλός και ταπεινός άνθρωπος. Ο ήρωας μου είναι ο γάτος μου ο Τσάρλι
RELATED ARTICLES

Πρόσφατα άρθρα

Tηλέφωνα έκτακτης ανάγκης

Δίωξη Ηλεκτρονικού Εγκλήματος: 11188
Ελληνική Αστυνομία: 100
Χαμόγελο του Παιδιού: 210 3306140
Πυροσβεστική Υπηρεσία: 199
ΕΚΑΒ 166