válasszon Szövegszintet:
az energiát nem lehet létrehozni vagy megsemmisíteni, ami azt jelenti, hogy az univerzumban az energia teljes mennyisége mindig állandó volt és mindig is állandó lesz. Ez azonban nem jelenti azt, hogy az energia megváltoztathatatlan; megváltoztathatja a formát, sőt átviheti a tárgyakat.
az energiaátadás gyakori példája, amelyet a mindennapi életben látunk, a kinetikus energia—a mozgáshoz kapcsolódó energia—átadása egy mozgó tárgyról egy álló tárgyra munka útján. A fizikában a munka az energiaátadás mértéke, és az objektum által a távolságon kifejtett erőre utal. Amikor egy golfklub megfordul, és eltalál egy álló golflabdát, a klub kinetikus energiájának egy része átkerül a labdára, amikor a klub “dolgozik” a labdán. Egy ilyen energiaátadásban, mint ez, az energia egyik tárgyról a másikra mozog, de ugyanabban a formában marad. A mozgási energia átvitelét könnyű megfigyelni és megérteni, de más fontos transzfereket nem olyan könnyű vizualizálni.
a hőenergia a hőmérséklet miatt a rendszer belső energiájához kapcsolódik. Amikor egy anyagot melegítenek, annak hőmérséklete emelkedik, mert a molekulák, amelyekből áll, gyorsabban mozognak, és hőátadással hőenergiát nyernek. A hőmérsékletet egy tárgy “forróságának” vagy “hidegségének” mértékének mérésére használják, a hő kifejezés pedig arra utal, hogy a hőenergia egy forróbb rendszerből egy hűvösebbbe kerül. A hőenergia-transzferek háromféleképpen fordulnak elő: vezetés, konvekció és sugárzás révén.
amikor a hőenergia átkerül a szomszédos molekulák között, amelyek érintkeznek egymással, ezt vezetésnek nevezzük. Ha egy fém kanalat forrásban lévő vízbe helyeznek, akkor még a víz nem érintkező vége is nagyon felforrósodik. Ez azért történik, mert a fém hatékony vezető, ami azt jelenti, hogy a hő könnyedén áthalad az anyagon. A kanál végén lévő molekulák rezgései, amelyek érintik a vizet, elterjednek a kanálban, amíg az összes molekula gyorsabban rezeg (pl., az egész kanál felforrósodik). Egyes anyagok, mint például a fa és a műanyag, nem jó vezetők—a hő nem könnyen halad át ezeken az anyagokon -, és inkább szigetelőként ismertek.
a konvekció csak folyadékokban, például folyadékokban és gázokban fordul elő. Amikor a tűzhelyen vizet forralnak, az edény alján lévő vízmolekulák a legközelebb vannak a hőforráshoz, és először hőenergiát nyernek. Gyorsabban mozognak és szétszóródnak, kisebb molekulasűrűséget hozva létre az edény alján. Ezek a molekulák ezután az edény tetejére emelkednek, alul pedig hűvösebb, sűrűbb víz váltja fel őket. A folyamat megismétlődik, létrehozva a molekulák áramát, amelyek süllyednek, felmelegednek, emelkednek, lehűlnek, majd ismét süllyednek.
a hőátadás harmadik típusa—a sugárzás—kritikus fontosságú a földi élet szempontjából, és fontos a víztestek melegítéséhez. Sugárzással a hőforrásnak nem kell megérintenie a fűtött tárgyat; a sugárzás a tér vákuumán keresztül is átviheti a hőt. A Földön szinte minden hőenergia a napból származik, és bolygónk felszínére sugárzik, elektromágneses hullámok, például látható fény formájában. A földön lévő anyagok elnyelik ezeket a hullámokat, hogy energiát használjanak, vagy visszaverjék őket az űrbe.
egy energiaátalakítás során az energia megváltozik. A domb tetején ülő golyónak gravitációs potenciális energiája van, amely egy tárgy gravitációs mezőben elfoglalt helyzete miatt képes munkát végezni. Általánosságban elmondható, hogy minél magasabb a dombon ez a labda, annál nagyobb gravitációs potenciális energiája van. Amikor egy erő lenyomja a dombon, ez a potenciális energia kinetikus energiává alakul. A labda folyamatosan elveszíti a potenciális energiát és kinetikus energiát nyer, amíg el nem éri a domb alját.
egy súrlódásmentes univerzumban a labda örökké gurulna, amikor eléri az alját, mivel csak mozgási energiája lenne. A földön azonban a labda a domb alján áll meg, mivel a kinetikus energiát az ellentétes súrlódási erő hővé alakítja. Csakúgy, mint az energiaátadásoknál, az energia konzerválódik az átalakulások során.
a természetben az energiaátadások és-átalakítások folyamatosan történnek, például a part menti dűnék környezetében.
amikor a hőenergia a napból sugárzik, mind a szárazföldet, mind az óceánt felmelegíti, de a víznek különlegesen magas hőkapacitása van, ezért lassabban melegszik fel, mint a szárazföld. Ez a hőmérsékletkülönbség konvekciós áramot hoz létre, amely szélként nyilvánul meg.
ez a szél mozgási energiával rendelkezik, amelyet rövid távolságra szállítva átvihet a tengerparton lévő homokszemekbe. Ha a mozgó homok akadályba ütközik,az érintkezés által létrehozott súrlódás miatt megáll, mozgási energiája pedig hőenergiává vagy hővé alakul. Ha elegendő homok halmozódik fel az idő múlásával, ezek az ütközések homokdűnéket, sőt akár egy egész dűnemezőt is létrehozhatnak.
ezek az újonnan kialakult homokdűnék egyedülálló környezetet biztosítanak a növények és állatok számára. Ezekben a dűnékben egy növény nőhet a napból kisugárzott fényenergia felhasználásával, hogy a vizet és a szén-dioxidot kémiai energiává alakítsa, amelyet a cukor tárol. Amikor egy állat megeszi a növényt, a cukorban tárolt energiát arra használja, hogy melegítse a testét és mozogjon, átalakítva a kémiai energiát kinetikus és hőenergiává.
bár ez nem mindig nyilvánvaló, az energiaátadások és átalakulások folyamatosan történnek körülöttünk, és ezek teszik lehetővé az általunk ismert élet létezését.