Selectați nivelul textului:
energia nu poate fi creată sau distrusă, ceea ce înseamnă că cantitatea totală de energie din Univers a fost întotdeauna și va fi întotdeauna constantă. Cu toate acestea, acest lucru nu înseamnă că energia este imuabilă; poate schimba forma și chiar se poate transfera între obiecte.
un exemplu comun de transfer de energie pe care îl vedem în viața de zi cu zi este transferul energiei cinetice—energia asociată mișcării—de la un obiect în mișcare la un obiect staționar prin muncă. În fizică, munca este o măsură a transferului de energie și se referă la forța aplicată de un obiect pe o distanță. Atunci când un club de golf este învârtit și lovește o minge de golf staționară, o parte din energia cinetică a clubului se transferă către minge, deoarece clubul „funcționează” pe minge. Într-un transfer de energie precum acesta, energia se deplasează de la un obiect la altul, dar rămâne în aceeași formă. Un transfer de energie cinetică este ușor de observat și înțeles, dar alte transferuri importante nu sunt la fel de ușor de vizualizat.
energia termică are legătură cu energia internă a unui sistem datorită temperaturii sale. Când o substanță este încălzită, temperatura acesteia crește, deoarece moleculele din care este compusă se mișcă mai repede și câștigă energie termică prin transferul de căldură. Temperatura este utilizată ca o măsurare a gradului de „fierbinte” sau „răceală” a unui obiect, iar termenul de căldură este folosit pentru a se referi la energia termică transferată de la un sistem mai fierbinte la unul mai rece. Transferurile de energie termică au loc în trei moduri: prin conducere, convecție și radiații.
când energia termică este transferată între moleculele vecine care sunt în contact între ele, aceasta se numește conducere. Dacă o lingură de metal este plasată într-o oală cu apă clocotită, chiar și capătul care nu atinge apa devine foarte fierbinte. Acest lucru se întâmplă deoarece metalul este un conductor eficient, ceea ce înseamnă că căldura călătorește prin material cu ușurință. Vibrațiile moleculelor de la capătul lingurii care ating apa se răspândesc în lingură, până când toate moleculele vibrează mai repede (adică., întreaga lingură se încălzește). Unele materiale, cum ar fi lemnul și plasticul, nu sunt conductori buni—căldura nu călătorește cu ușurință prin aceste materiale—și sunt în schimb cunoscute sub numele de izolatori.
convecția are loc numai în fluide, cum ar fi lichide și gaze. Când apa este fiartă pe o sobă, moleculele de apă din partea de jos a vasului sunt cele mai apropiate de sursa de căldură și câștigă mai întâi energie termică. Încep să se miște mai repede și să se răspândească, creând o densitate mai mică de molecule în partea de jos a vasului. Aceste molecule se ridică apoi în partea de sus a vasului și sunt înlocuite în partea de jos cu apă mai rece și mai densă. Procesul se repetă, creând un curent de molecule care se scufundă, se încălzesc, se ridică, se răcesc și se scufundă din nou.
al treilea tip de transfer de căldură—radiația—este esențial pentru viața de pe Pământ și este important pentru încălzirea corpurilor de apă. Cu radiații, o sursă de căldură nu trebuie să atingă obiectul încălzit; radiația poate transfera căldură chiar și prin vidul spațiului. Aproape toată energia termică de pe Pământ provine de la soare și radiază la suprafața planetei noastre, călătorind sub formă de unde electromagnetice, cum ar fi lumina vizibilă. Materialele de pe Pământ absorb apoi aceste valuri pentru a fi utilizate pentru energie sau pentru a le reflecta înapoi în spațiu.
într-o transformare energetică, energia își schimbă forma. O minge așezată în vârful unui deal are energie potențială gravitațională, care este potențialul unui obiect de a lucra datorită poziției sale într-un câmp gravitațional. În general, cu cât este mai mare pe deal această minge, cu atât are mai multă energie potențială gravitațională. Când o forță o împinge în jos pe deal, acea energie potențială se transformă în energie cinetică. Mingea continuă să piardă energia potențială și să câștige energie cinetică până ajunge la fundul dealului.
într-un univers fără frecare, mingea ar continua să se rostogolească pentru totdeauna la atingerea fundului, deoarece ar avea doar energie cinetică. Pe pământ, totuși, mingea se oprește în partea de jos a dealului datorită energiei cinetice transformate în căldură de forța opusă de frecare. La fel ca în cazul transferurilor de energie, energia este conservată în transformări.
în natură, transferurile și transformările de energie se întâmplă în mod constant, cum ar fi într-un mediu de dune de coastă.
când energia termică radiază de la soare, încălzește atât pământul, cât și oceanul, dar apa are o capacitate specifică de căldură ridicată, deci se încălzește mai lent decât Pământul. Această diferență de temperatură creează un curent de convecție, care se manifestă apoi ca vânt.
acest vânt posedă energie cinetică, pe care o poate transfera la boabele de nisip de pe plajă, transportându-le pe o distanță scurtă. Dacă nisipul în mișcare lovește un obstacol, acesta se oprește din cauza frecării create de contact și energia sa cinetică este apoi transformată în energie termică sau căldură. Odată ce se acumulează suficient nisip în timp, aceste coliziuni pot crea dune de nisip și, eventual, chiar un întreg câmp de dune.
aceste dune de nisip nou formate oferă un mediu unic pentru plante și animale. O plantă poate crește în aceste dune prin utilizarea energiei luminoase radiate de la soare pentru a transforma apa și dioxidul de carbon în energie chimică, care este stocată în zahăr. Când un animal mănâncă planta, folosește energia stocată în acel zahăr pentru a-și încălzi corpul și a se deplasa, transformând energia chimică în energie cinetică și termică.
deși s-ar putea să nu fie întotdeauna evident, transferurile și transformările de energie se întâmplă în mod constant în jurul nostru și sunt cele care permit vieții așa cum o știm să existe.