Energija

Za druge pomene glejEnergija (razločitev).

Energíjaje sestavljenafizikalnakoličina. Je neusmerjena (skalarna) veličina in je povezana s sposobnostjo opravljanjadelain/ali prenosatoplote.Poimenovanje izhaja izstarogrškegastarogrškoἐνέργεια:energeia –dejavnost,oziromastarogrškoἐνεργός:energos –dejaven,delaven.Pozakonu o ohranitvi energijese skupna energija sistema spremeni natanko za prejeto ali oddano delo oziroma toploto. Energije se torej ne da ustvariti ali uničiti – če se je na primer, na račun oddanega dela zmanjšala skupna energija opazovanega sistema, se je za natanko toliko na račun prejetega dela povečala energija njegove okolice. Možnost pretvarjanja energije v delo opisujedrugi zakon termodinamike.

V življenju se energijo povezuje s sposobnostjo teles, da opravljajo delo.Energijske izgubevtehnikiin širše predstavljajo vloženo energijo, ki se je ne rabi za koristen namen. V fiziki je energija povezana s stanjem sistema. Energija, ena najpomembnejših fizikalnih količin, nastopa venergijskem zakonu:spremembapolne energijesistema je enaka vsoti dovedenega dela in dovedene toplote.

Polno energijo sestavljajokinetična energija,ki jo ima telo zaradi svojegagibanja,potencialna energija,ki jo ima telo zaradi svoje lege glede na druga telesa, delujoča nanj z gravitacijsko (težnostna potencialna energija) ali električno silo (električna potencialna energija), energija električnega polja, ki jo imaelektrično polje,energijamagnetnega polja,ki jo ima magnetno polje,notranja energija,ki jo ima telo zaradi svojega stanja inlastna energija,ki jo ima telo zaradi svoje lastne mase.

Enota za merjenje energije jejoule,poleg tega se rabijo še njene izpeljanke (kJ, MJ, PJ, itd.) Običajno je bolj poznana druga oblika enote Ws (wattsekunda, 1J = 1Ws) in izpeljanke, kot so Wh,kWh,MWh. Druge enote za energijo so šeelektronvolt,kalorija,erginBTU.

Kinetična energija

Kinetična energijaje energija, ki jo imatelozaradi svojega gibanja. Gibanje je lahkotranslacijsko,s čimer je povezanatranslacijska kinetična energija:

$W_{\rm {k}}={\frac {1}{2}}mv^{2}\!\,.$

Pri tem jemmasatelesa,vpa njegovahitrost.

Telesa, ki nisotočkasta,se lahko tudivrtijookrog svojeosi.S tem je povezanavrtilnaalirotacijska kinetična energija:

$W_{\rm {k}}={\frac {1}{2}}J\omega ^{2}\!\,.$

Pri tem jeJvztrajnostni momenttelesa, ω pa njegovakotna hitrost.

V splošnem se lahko vsako gibanjetogega telesarazstavi na translacijsko gibanje ter vrtenje okrog lastne osi, zato se lahko njegovo kinetično energijo izračuna kot vsoto translacijske kinetične energijetežiščater rotacijske kinetične energije pri vrtenju okrog osi, ki prebada težišče.

Potencialna energija

Potencialna energijaje energija, ki jo ima telo vpolju sil.Telo z danomasomima tako vgravitacijskem poljudoločenotežnostno potencialno energijo:

$W_{\rm {p}}=mgh\!\,,$

kjer jegtežni pospešek,hpa višina telesa glede na izbrano ničelno ravnino, kjer je po dogovoru potencialna energija enaka nič.

Telo z danim električnim nabojem ima v električnem polju električno potencialno energijo.

Potencialno energijo se lahko vpelje v kateremkoli polju sil, če so sile konservativne.

Pogosto se vsota kinetične in potencialne energije imenuje tudimehanska energija.

Notranja energija

Notranja energijaje energija, ki jo ima telo zaradi svojega stanja. Stanje sistema se navadno opredeli stermodinamskimi spremenljivkami,kot sotemperatura,tlakaliprostornina.Posebej enostaven zgled za odvisnost notranje energije od stanja sistema jeidealni plin.

Za razliko od kinetične in potencialne energije, ki se nanašata na »zunanje« stanje sistema – ali se telo kot celota giblje, kakšna je lega njegovegamasnega središča– se knotranji energijiprišteva prispevke, ki se nanašajo na »notranje« stanje snovi. Taka je po eni strani na primer kinetična energija gradnikov snovi, po drugi pa tudi vrsta prispevkov, ki imajo naravopotencialne energije:energija kemijskih vezi, energija jedrskih vezi ipd.

Prožnostna energija

Prožnostna energijaje energija, ki jo imaprožno deformiranotelo. Prožnostna energija napete vijačnevzmeti,za katero veljaHookov zakon,je tako enaka:

$W_{\rm {pr}}={\frac {1}{2}}kx^{2}\!\,.$

Pri tem jexraztezek,kpakonstanta vzmeti.

Prožnostno energijo imajo napeta ali stisnjena prožna telesa (vzmet, elestika,...). Telesa so prožna, če se po prenehanju delovanja sil povrnejo v prvotno obliko. Napeto ali stisnjeno telo, je zmožno opravljati delo, zato se mu pripisuje posebno obliko energije – prožnostno energijo. Prožnostna energija vzmeti je sorazmerna s kvadratom spremembe njene dolžine. Enaka je polovičnemu produktu koeficienta vzmeti in kvadrata njenega raztezka ali skrčka.

Toplotna energija

Snov se kemijsko ne spremeni, če se ji spremenitoplotna energija.Zgledi: hladna – vroča voda, voda – vodna para, stisnjen zrak,...

Kemijska energija

Kemijska energija je energija, povezana z nastankom in razgradnjokemijskih vezivmolekulah.Pri vezaviatomovv molekule se lahko nekaj energije sprosti, če gre zaeksotermno reakcijo.Nasprotno je treba za razgradnjo kemijske vezi, s katero so povezani atomi v molekuli, priendotermnih reakcijahvložiti nekaj energije.

Kemijska energija predstavlja največji delež tehnično izrabljene energije: kemijsko energijopremoga,mazutaalizemeljskega plinase pretvarja vtoplotoza ogrevanje, kemijsko energijo premoga, mazuta ali zemeljskega plina se pretvarja vtermoelektrarnahvelektrično energijo,kemijsko energijo različnihnaftnih derivatovse pretvarja vavtomobilskih,letalskihaliladijskih motorjihv kinetično energijo ipd.

Snov se kemijsko spremeni, če se ji spremeni kemijska energija. Zgledi: poln – prazen električniakumulator,drva – pepel, bencin – izpušni plini,...

Jedrska energija

Podobno kot so vezaniatomivmolekuli,so vezani tudinukleonivatomskem jedru,le da te povezujemočna jedrska sila.Pri procesih, pri katerih se jedra preoblikujejo, se lahko del te energije sprosti kotjedrska energija.

Prijedrski reakcijise spremenijo atomi. Zgledi:²³⁸U -²³⁹Np -²³⁹Pu,²³²Th -²³³Pa -²³³U

Lastna energija

Posebna teorija relativnostiponuja zvezo medlastnooziromainvariantnooziromamirovno energijotelesa in njegovomaso:

$E=mc^{2}\!\,.$

Pri tem jemmirovna masatelesa,cpahitrost svetlobevpraznem prostoru.

Prehodne, tekoče, kratkotrajne

Te vrste energije se pojavijo za krajši ali daljši čas, ko ena izmed neprehodnih oblik energije menja lego, sistem ali obliko. Teh oblik se ne da shranjevati kot takšnih; so kratkotrajne narave.

Energija električnega toka

Na primer deloenofaznega izmeničnega toka

$W_{\rm {el}}=UIt\!\,,$

kjer je:

• $U\!\,$–električna napetost
• $I\!\,$–električni tok
• $t\!\,$– čas

Toplota

Na primer količinatoplote,ki jo sprejme ali odda snov:

$Q=mc\Delta t\!\,,$

kjer je:

• $c\!\,$–specifična toplota
• $\Delta t\!\,$– temperaturna razlika

Delo

Na primerdelosileF,ki deluje na potis:

$A=Fs\!\,,$

kjer je:

• $F\!\,$– sila
• $s\!\,$– pot

Glej tudi

• energija
• energetika
• termodinamika
• sončna energija
• eksergija
• karakteristična energija