مروری بر انواع انرژی های مفید و کاربردی
انرژی های مفید:
انرژی را می‌توان به صورت توانایی هر نهاد فیزیکی
برای انجام کار، در مقابل نیروهای مخالف وارده، تعریف کرد.
بنا بر این کار و انرژی رابطه‌ی خیلی نزدیکی با هم دارند.
انرژی توانایی انجام دادن کار است.
انرژی می تواند چیزی را جابجا کند یا ماده ای را دگرگون کند.
انرژی می تواندبه شکلهای ( صورت های):
گرمایی، الکتریکی، شیمیایی، هسته ای،
تابشی، جنبشی یا اندوخته ای (پتانسیل) باشد.
انرژی هرگز نابود نمی شود،
بلکه از صورتی به صورتی دیگر در می آید.
بسیاری از دستگاه هایی که برای
آسان کردن کارها از آن ها بهره می گیریم،
صورتی از انرژی را به صورتی دیگر در می آورند.
آدمی همواره کوشیده است که به
منابع انرژی گوناگونی دست پیدا کند
که همگی از خورشید سرچشمه می گیرند.
برخی از کاربردهاو تواناییهایی انرژی ها:
۱. چیزی را جابجا کند.
۲. چیز ساکن را به حرکت در آورد.
۳. چیز در حرکت را ساکن کند.
۴. سوی حرکت چیزی را تغییر دهد.
۵. سرعت جابجایی را کاهش یا افزایش دهد.
۶. ظاهر چیزی را دگرگون کند.
۷. حجم چیزی را تغییر دهد.
۸. دمای چیزی را بالا یا پایین ببرد.
انواع انرژی
انرژی پتانسیل :
انرژی ذخیره شده در اجسام را انرژی پتانسیل می گویند.
وقتی فنری کشیده یا فشرده می شود
و یا وزنه ای از سقف آویزان می شود
دارای انرژی ذخیره شده است.
این انرژی به صورت های مختلف در مواد ذخیره می شود،
بنابراین انرژی پتانسیل انواع گوناگونی دارد.
انرژی پتانسیل گرانشی:
شخصی که روی پله نردبانی ایستاده است.
جسمی که بر روی طاقچه قرار دارد.
سنگی که بالای کوه قرار دارد.
همه دارای انرژی ذخیره شده هستند.
انرژی الاستیک:
هنگامی که یک کش پلاستیکی را می‌کشید
و سپس رها می‌کنید،
نیروهای بین اتمی به آن ضربه وارد می‌کنند
و سپس آن را به حالت اولیه‌ی خود باز می‌گردانند.
انرژی الاستیک ذخیره شده به انرژی جنبشی تبدیل می‌شود
تا حرکت بر گشت پذیر مورد نیاز
برای به حالت اول بر گرداندن کش را تأمین کند.
انرژی گرمایی:
یکی از صورت های بسیار آشنای انرژی است که
از انرژی جنبشی ذره های سازنده ماده بر می خیزد.
هر چه جنبش این ذره ها بیشتر باشد،
انرژی گرمایی و دمای ماده بیشتر است.
این انرژی می تواند کار انجام دهد.
برای نمونه، می تواند دمای آب را بالا ببرد
و آن را به صورت بخار درآورد.
اگر بخار در ظرف بسته ای تولید شود،
فشار زیادی به دیواره ظرف وارد می کند.
این فشار می تواند کار انجام دهد.
برای نمونه، توربین یک نیروگاه تولید برق را به کار اندازد.
از این راه، انرژی گرمایی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود.
انرژی الکتریکی:
یکی از پرکاربردترین صورت های انرژی است
که از جنبش الکترون ها و جابجایی آن ها بر می خیزد.
الکترون ها از ذره های سازنده اتم ها هستند که بار منفی دارند
و جابجایی آزادانه آن ها در فلزها باعث
فراهم شدن جریان الکتریسیته می شود.
ما با کمک دستگاه هایی به نام ژنراتور یا باتری
باعث جابجایی الکترون ها و تولید جریان الکتریکی می شویم.
نیروی مورد نیاز برای کار کردن ژنراتور از چرخش توربین
و نیروی مورد نیاز برای تولید جریان الکتریکی
در باتری از مواد شیمیایی ویژه به دست می آید.
انرژی شیمیایی:
در هر ماده ای که بتواند کاری انجام دهد،
اندوخته شده است.
برای نمونه، آمیزه ای از مواد شیمایی که باروت یا دینامیت را می سازند،
می توانند سنگ های بزرگ را خرد کنند.
پس انرژی شیمیای دارند. بنزین نیز انرژی شیمیایی دارد،
زیرا می تواند خودروها را به راه اندازد.
نفت، الکل، زغال سنگ و گاز طبیعی همگی انرژی شیمیای دارند.
اما انرژی آن ها باید در جریان واکنش های شیمیایی آزاد شود
و بصورت دیگری از انرژی درآید.
در جریان این واکنش ها برخی پیوندهای پرانرژی می شکنند
و پیوندهای تازه ای به وجود می آید که انرژی کمتری دارند.
بنابراین، مقداری انرژی آزاد می شود
که ما به کمک دستگاه های گوناگون
آن را به صورت های دیگری در می آوریم
و از آن ها بهره مند می شویم.
انرژی تابشی:
از تغییر جای بارهای الکتریکی یا
تغییر میدان های مغناطیسی
یا الکتریکی بوجود می آید.
جنبش این بارها و تغییر میدان ها، موج هایی را پدید می آورد
که به آن ها موج های الکترومغناطیسی می گویند.
«نور»
بخشی از این موج هاست.
موج های
رادیویی، پرتوهای فروسرخ، فرابنفش، ایکس و گاما،
بخش های دیگری از موج های الکترومغناطیسی هستند
که همگی می توانند کار انجام دهند.
برای نمونه،
نور در باتری خورشیدی به الکتریسیته تبدیل می شود
و دستگاه های الکتریکی را به راه می اندازد.
موج های رادیویی در دستگاه رادیو
به جریان الکتریکی تبدیل می شوند.
پرتوهای گاما می توانند آب را گرم کنند.
پرتوهای دیگر را نیز می توانیم
با کمک دستگاه های ویژه
برای انجام دادن کار به کار بگیریم.
انرژی هسته ای:
از ذره های سازنده هسته اتم ها بر می خیزد.
هسته اتم ها از نوترون و پروتون درست شده است.
همانگونه که جاذبه بین اتم ها پدیدآورنده انرژی شیمیایی است
، جاذبه بین ذره های درون هسته نیز انرژی هسته ای را پدید می آورد.
برخی از اتم ها بطور خود به خود، آرایش دیگری پیدا می کنند
یا برخی از ذره های سازنده خود را از دست می دهند
و در نتیجه انرژی آزاد می کنند.
برای نمونه،
هسته رادیوم
خود به خود دو پروتون و دو نوترون از دست می دهد
و پرتو گاما (تابش الکترومغناطیسی) آزاد می کند.
این ذره ها و پرتوها، انرژی را از هسته بیرون می آورند
و در نتیجه هسته سبک تر و پایدارتر می شود.
انرژی هسته ای را بطور
مصنوعی نیز می توان آزاد کرد!
برای این کار دو روش وجود دارد؛
در روش نخست،
هسته برخی از اتم های سنگین،
ماند اورانیوم، را با نوترون ها بمبارن می کنند
تا در پی برخورد نوترون ها به
هسته اتم ها نوترون های بیشتری آزاد شود.
نوترون های آزاد شده به هسته های دیگری برخورد می کنند
و مقدار زیادی انرژی و نوترون از آن ها آزاد می کنند.
در روش دوم، که به جوش هسته ای شناخته می شود،
هسته های سبک برای بوجود آوردن
هسته های سنگین به کار می روند
که با آزاد کردن مقدار زیادی انرژی همراه است.
نمونه طبیعی این واکنش در خورشید رخ می دهد
که اتم های سبک هیدروژن
به اتم های سنگین تر هلیوم تبدیل می شوند.
در نتیجه این دگرگونی، انرژی زیادی آزاد می شود
که بصورت پرتوهای نور
و موج های فرابنفش و فروسرخ، به زمین می رسد.
انرژی صوتی:
هر صدایی که می‌شنوید، نتیجه‌ی فشردگی
و رقیق شدگی امواجی است که
در هوا به صورت صدا نمود پیدا می‌کند.
بنا بر این انرژی صوتی ناشی از نوسان مولکول‌های هوا است.
