Energie manifestiert sich auf unterschiedliche Weise und hängt mit der Fähigkeit zusammen, Arbeit zu produzieren
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Es gibt keine genaue Definition für Energie, aber in der Physik ist es ein äußerst wichtiges Konzept, das die Fähigkeit darstellt, Arbeit zu produzieren oder eine Handlung auszuführen. Das Wort wird auch in anderen wissenschaftlichen Bereichen wie Biologie und Chemie verwendet.
Energie spielt in allen Lebensbereichen eine wesentliche Rolle und ist die wichtigste Größe der Physik. Lebewesen sind auf Energie angewiesen, um zu überleben und sie über Nahrung in Form von chemischer Energie zu erhalten. Darüber hinaus erhalten Organismen auch Energie von der Sonne.
Allgemeines Prinzip der Energieeinsparung
In der Physik bezieht sich der Begriff Erhaltung auf etwas, das sich nicht ändert. Dies bedeutet, dass die Variable einer Gleichung, die eine konservative Größe darstellt, über die Zeit konstant ist. Darüber hinaus sagt dieses System, dass Energie nicht verloren geht, nicht gebildet wird und nicht zerstört werden kann: Es ändert sich nur.
Leistungsteile
Die vom Internationalen Einheitensystem definierte Energieeinheit ist das Joule (J), das als die Arbeit einer Newton-Kraft bei einer Verschiebung von 1 Meter definiert ist. Energie kann jedoch auch in anderen Einheiten beschrieben werden:
- Kalorie (Kalk): Die Energiemenge, die erforderlich ist, um die Temperatur eines Gramms Wasser von 14,5 auf 15,5 Grad Celsius zu erhöhen. Ein Joule entspricht 0,24 Kalorien;
- Kilowattstunde (kWh): Wird normalerweise zur Messung des Stromverbrauchs verwendet (1 kWh = 3,6, 106 J).
- BTU ( British Thermal Unit ): Britische Wärmeeinheit 1 BTU = 252,2 Kalorien;
- Elektronenvolt (eV): Dies ist die Menge an kinetischer Energie, die ein einzelnes Elektron (Elektron) gewinnt, wenn es durch eine Differenz des elektrischen Potentials von einem Volt im Vakuum beschleunigt wird (1 eV = 1,6. 10–19 J).
Arten von Energie
Energie ist eine einzigartige Größe, aber je nachdem, wie sie sich manifestiert, erhält sie unterschiedliche Namen. Erfahren Sie mehr über die wichtigsten Energiearten in der Physik:
Kinetische Energie
Kinetische Energie hängt mit dem Bewegungszustand eines Körpers zusammen. Diese Art von Energie hängt von ihrer Masse und ihrem Geschwindigkeitsmodul ab. Je größer die Geschwindigkeit des Körpers ist, desto größer ist die kinetische Energie. Wenn der Körper in Ruhe ist, dh der Geschwindigkeitsmodul ist Null, ist die kinetische Energie Null.
Potenzielle Energie
Potenzielle Energie hängt mit der Position eines Körpers oder der Verformung eines elastischen Systems zusammen. Im ersten Fall wird die potentielle Energie als potentielle Gravitationsenergie bezeichnet, während sie im zweiten Fall als elastische potentielle Energie bezeichnet wird.
Die potentielle Gravitationsenergie hängt von der Masse, der Schwerkraft und der Höhe des Punktes ab, an dem der Körper analysiert wird. Die elastische potentielle Energie ergibt sich aus der Elastizitätskonstante und der Verformung der betreffenden Feder.
Mechanische Energie
Mechanische Energie ist Energie, die durch Kraft übertragen werden kann. Grundsätzlich kann es als die Summe der kinetischen und potentiellen Energie eines Körpers verstanden werden.
Die mechanische Energie bleibt ohne dissipative Kräfte konstant, nur die Umwandlung zwischen ihrer kinetischen und ihrer potentiellen Form erfolgt.
Wärmeenergie
Wärmeenergie oder innere Energie ist definiert als die Summe der kinetischen und potentiellen Energie, die mit den mikroskopischen Elementen verbunden ist, aus denen Materie besteht. Die Atome und Moleküle, die die Körper bilden, zeigen zufällige Bewegungen von Translation, Rotation und Vibration. Diese Bewegung wird als thermisches Rühren bezeichnet. Die Änderung der Wärmeenergie eines Systems erfolgt durch Arbeit oder Wärme.
Theoretisch hängt die Wärmeenergie mit dem Bewegungsgrad subatomarer Teilchen zusammen. Je höher die Temperatur eines Körpers ist, desto größer ist seine innere Energie. Wenn ein Körper mit einer höheren Temperatur mit einem Körper mit einer niedrigeren Temperatur in Kontakt kommt, tritt eine Wärmeübertragung auf.
Elektrizität
Elektrische Energie ist Energie, die aus den elektrischen Ladungen subatomarer Teilchen erzeugt wird. Die Ladungen erzeugen beim Bewegen elektrischen Strom und erzeugen das, was wir Elektrizität nennen.
Licht oder Sonnenenergie
Die Lichtenergie wird durch eine Reihe von Wellen gebildet, die von den Augen erfasst werden können. Darüber hinaus wird es von Pflanzen wahrgenommen, die es bei der Photosynthese verwenden. Die Lichtstrahlen, die eine Form elektromagnetischer Strahlung sind, erreichen unsere Augen, erreichen die Netzhaut und erzeugen ein elektrisches Signal, das über die Nerven zum Gehirn gelangt.
Es kann in thermische oder elektrische Energie umgewandelt und für verschiedene Zwecke eingesetzt werden. Die beiden Hauptnutzungsmöglichkeiten von Solarenergie sind die Erzeugung von elektrischer Energie und die solare Warmwasserbereitung. Zur Erzeugung elektrischer Energie werden zwei Systeme verwendet: das heliothermische, bei dem die Bestrahlung zuerst in Wärmeenergie und später in elektrische Energie umgewandelt wird; und Photovoltaik, bei der Sonnenstrahlung direkt in elektrische Energie umgewandelt wird.
Schall Energie
Schallenergie wird durch die Luft durch eine molekulare Bewegung zwischen zwei oder mehr Objekten übertragen und verursacht eine Schallwelle. Die Schallwelle besteht aus Kompressionsbereichen der Moleküle (nahe Moleküle, höherer Druck) und Verdünnungsbereichen der Moleküle (entfernte Moleküle, niedrigerer Druck). Schall kann erzeugt werden, wenn sich zwei Objekte in entgegengesetzte Richtungen befinden oder wenn sie sich in derselben Richtung befinden, unterschiedliche Geschwindigkeiten haben.
Sprachwellen und andere übliche Geräusche sind komplexe Wellen, die bei vielen verschiedenen Schwingungsfrequenzen erzeugt werden. Beim Erreichen des Ohrs wird die Schallenergie in elektrische Signale umgewandelt, die über die Nerven zum Gehirn gelangen und so den Schall wahrnehmen.
Kernenergie
Kernenergie ist die Energie, die in Kernkraftwerken erzeugt wird. Das Funktionsprinzip einer Kernkraftanlage ist die Nutzung von Wärme zur Stromerzeugung. Die Wärme kommt von der Aufteilung des Kerns der Uranatome in zwei Teile, ein Prozess, der als Kernspaltung bezeichnet wird.
Strahlung wird häufig in der Medizin, in der Röntgenstrahlung und in der Strahlentherapie eingesetzt, ist jedoch auch mit negativen Auswirkungen wie Atombomben und Atommüll verbunden.
