Vælg Tekstniveau:
energi kan ikke skabes eller ødelægges, hvilket betyder, at den samlede mængde energi i universet altid har været og altid vil være konstant. Dette betyder dog ikke, at energi er uforanderlig; det kan ændre form og endda overføre mellem objekter.
et almindeligt eksempel på energioverførsel, som vi ser i hverdagen, er overførslen af kinetisk energi—energien forbundet med bevægelse—fra et bevægeligt objekt til et stationært objekt via arbejde. I fysik er arbejde et mål for energioverførsel og henviser til den kraft, der påføres af et objekt over en afstand. Når en golfklub svinges og rammer en stationær golfbold, overføres noget af klubbens kinetiske energi til bolden, da klubben “fungerer” på bolden. I en energioverførsel som denne bevæger energi sig fra et objekt til et andet, men forbliver i samme form. En kinetisk energioverførsel er let at observere og forstå, men andre vigtige overførsler er ikke så lette at visualisere.
termisk energi har at gøre med et systems indre energi på grund af dets temperatur. Når et stof opvarmes, stiger dets temperatur, fordi molekylerne, det er sammensat af, bevæger sig hurtigere og får termisk energi gennem varmeoverførsel. Temperatur bruges som en måling af graden af “varme” eller “kulde” af et objekt, og udtrykket varme bruges til at henvise til termisk energi, der overføres fra et varmere system til et køligere. Termiske energioverførsler sker på tre måder: gennem ledning, konvektion og stråling.
når termisk energi overføres mellem nabomolekyler, der er i kontakt med hinanden, kaldes dette ledning. Hvis en metalske placeres i en gryde med kogende vand, bliver selv enden, der ikke rører ved vandet, meget varm. Dette sker, fordi metal er en effektiv leder, hvilket betyder, at varmen bevæger sig gennem materialet med lethed. Vibrationerne af molekyler i slutningen af skeen, der berører vandet, spredes gennem skeen, indtil alle molekylerne vibrerer hurtigere (dvs., hele skeen bliver varm). Nogle materialer, såsom træ og plast, er ikke gode ledere—varme rejser ikke let gennem disse materialer—og er i stedet kendt som isolatorer.
konvektion forekommer kun i væsker, såsom væsker og gasser. Når vand koges på en komfur, er vandmolekylerne i bunden af gryden tættest på varmekilden og får først termisk energi. De begynder at bevæge sig hurtigere og spredes ud, hvilket skaber en lavere tæthed af molekyler i bunden af potten. Disse molekyler stiger derefter til toppen af gryden og erstattes i bunden af køligere, tættere vand. Processen gentages, hvilket skaber en strøm af molekyler, der synker, opvarmes, stiger, køler ned og synker igen.
den tredje type varmeoverførsel—stråling—er kritisk for livet på jorden og er vigtig for opvarmning af vandområder. Med stråling behøver en varmekilde ikke at røre ved det objekt, der opvarmes; stråling kan overføre varme selv gennem rumets vakuum. Næsten al termisk energi på jorden stammer fra solen og udstråler til overfladen af vores planet og rejser i form af elektromagnetiske bølger, såsom synligt lys. Materialer på jorden absorberer derefter disse bølger, der skal bruges til energi eller reflekterer dem tilbage i rummet.
i en energitransformation dannes energiændringer. En bold, der sidder på toppen af en bakke, har gravitationspotentiel energi, hvilket er et objekts potentiale til at udføre arbejde på grund af dets position i et tyngdefelt. Generelt set, jo højere på bakken denne bold er, jo mere gravitationspotentiel energi har den. Når en kraft skubber den ned ad bakken, omdannes den potentielle energi til kinetisk energi. Bolden fortsætter med at miste potentiel energi og få kinetisk energi, indtil den når bunden af bakken.
i et friktionsløst univers ville bolden fortsætte med at rulle for evigt, når den nåede bunden, da den kun ville have kinetisk energi. På jorden stopper bolden imidlertid i bunden af bakken på grund af den kinetiske energi, der omdannes til varme af den modsatte friktionskraft. Ligesom med energioverførsler bevares energi i transformationer.
i naturen sker energioverførsler og transformationer konstant, såsom i et kystklitmiljø.
når termisk energi udstråler fra solen, opvarmer den både land og hav, men vand har en særlig høj varmekapacitet, så det opvarmes langsommere end land. Denne temperaturforskel skaber en konvektionsstrøm, som derefter manifesterer sig som vind.
denne vind besidder kinetisk energi, som den kan overføre til sandkorn på stranden ved at bære dem en kort afstand. Hvis det bevægelige sand rammer en forhindring, stopper det på grund af friktionen skabt af kontakten, og dens kinetiske energi omdannes derefter til termisk energi eller varme. Når nok sand opbygges over tid, kan disse kollisioner skabe klitter og muligvis endda et helt klitfelt.
disse nydannede klitter giver et unikt miljø for planter og dyr. En plante kan vokse i disse klitter ved at bruge lysenergi udstrålet fra solen til at omdanne vand og kulsyre til kemisk energi, som opbevares i sukker. Når et dyr spiser planten, bruger det den energi, der er lagret i det sukker, til at opvarme sin krop og bevæge sig rundt og omdanne den kemiske energi til kinetisk og termisk energi.
selvom det måske ikke altid er indlysende, sker energioverførsler og transformationer konstant rundt omkring os og er det, der gør det muligt for livet, som vi kender det, at eksistere.