Välj textnivå:
energi kan inte skapas eller förstöras, vilket innebär att den totala mängden energi i universum alltid har varit och alltid kommer att vara konstant. Detta betyder emellertid inte att energi är oföränderlig, det kan ändra form och till och med överföra mellan objekt.
ett vanligt exempel på energiöverföring som vi ser i vardagen är överföringen av kinetisk energi—energin i samband med rörelse—från ett rörligt objekt till ett stationärt objekt via arbete. I fysik är arbete ett mått på energiöverföring och hänvisar till den kraft som appliceras av ett objekt över ett avstånd. När en golfklubb svängs och träffar en stationär golfboll överförs en del av klubbens kinetiska energi till bollen när klubben ”fungerar” på bollen. I en energiöverföring som den här rör sig energi från ett objekt till ett annat, men förblir i samma form. En kinetisk energiöverföring är lätt att observera och förstå, men andra viktiga överföringar är inte lika lätta att visualisera.
termisk energi har att göra med den inre energin i ett system på grund av dess temperatur. När ett ämne värms upp stiger dess temperatur eftersom molekylerna som den består av rör sig snabbare och får termisk energi genom värmeöverföring. Temperatur används som ett mått på graden av ”hethet” eller ”kyla” hos ett objekt, och termen värme används för att hänvisa till termisk energi som överförs från ett varmare system till en svalare. Värmeenergiöverföringar sker på tre sätt: genom ledning, konvektion och strålning.
när termisk energi överförs mellan angränsande molekyler som är i kontakt med varandra kallas detta ledning. Om en metallsked placeras i en kruka med kokande vatten blir även slutet som inte rör vattnet mycket varmt. Detta händer eftersom metall är en effektiv ledare, vilket innebär att värmen färdas genom materialet med lätthet. Vibrationerna av molekyler i slutet av skeden som rör vattnet sprids genom skeden tills alla molekyler vibrerar snabbare (dvs., hela skeden blir varm). Vissa material, som trä och plast, är inte bra ledare—värme färdas inte lätt genom dessa material—och kallas istället isolatorer.
konvektion sker endast i vätskor, såsom vätskor och gaser. När vatten kokas på en spis är vattenmolekylerna längst ner i potten närmast värmekällan och får först termisk energi. De börjar röra sig snabbare och sprida sig, vilket ger en lägre densitet av molekyler i botten av potten. Dessa molekyler stiger sedan till toppen av potten och ersätts i botten av svalare, tätare vatten. Processen upprepas, vilket skapar en ström av molekyler som sjunker, värmer upp, stiger, kyler ner och sjunker igen.
den tredje typen av värmeöverföring—strålning – är avgörande för livet på jorden och är viktigt för uppvärmning av vattenkroppar. Med strålning behöver en värmekälla inte röra vid föremålet som värms upp, strålning kan överföra värme även genom rymdens vakuum. Nästan all termisk energi på jorden härstammar från solen och strålar ut till ytan på vår planet och reser i form av elektromagnetiska vågor, såsom synligt ljus. Material på jorden absorberar sedan dessa vågor för att användas för energi eller reflekterar dem tillbaka i rymden.
i en energiomvandling förändras energiformen. En boll som sitter på toppen av en kulle har gravitationspotentialenergi, vilket är ett objekts potential att göra arbete på grund av sin position i ett gravitationsfält. Generellt sett, ju högre på kullen denna boll är, desto mer gravitationspotential energi har den. När en kraft skjuter den nerför backen förvandlas den potentiella energin till kinetisk energi. Bollen fortsätter att förlora potentiell energi och få kinetisk energi tills den når botten av kullen.
i ett friktionslöst universum skulle bollen fortsätta rulla för alltid när den når botten, eftersom den bara skulle ha kinetisk energi. På jorden stannar dock bollen längst ner på kullen på grund av att den kinetiska energin omvandlas till värme av den motsatta friktionskraften. Precis som med energiöverföringar bevaras energi i transformationer.
i naturen sker energiöverföringar och omvandlingar ständigt, till exempel i en kustnära miljö.
när termisk energi strålar ut från solen värmer den både land och hav, men vatten har en specifik hög värmekapacitet, så det värms upp långsammare än land. Denna temperaturskillnad skapar en konvektionsström, som sedan manifesterar sig som vind.
denna Vind har kinetisk energi, som den kan överföra till sandkorn på stranden genom att bära dem på kort avstånd. Om den rörliga sanden träffar ett hinder stannar den på grund av friktionen som skapas av kontakten och dess kinetiska energi omvandlas sedan till termisk energi eller värme. När tillräckligt med sand byggs upp över tiden kan dessa kollisioner skapa sanddyner och eventuellt till och med ett helt sandfält.
dessa nybildade sanddyner ger en unik miljö för växter och djur. En växt kan växa i dessa sanddyner genom att använda ljusenergi utstrålad från solen för att omvandla vatten och koldioxid till kemisk energi, som lagras i socker. När ett djur äter växten använder det den energi som lagras i det sockret för att värma sin kropp och röra sig och omvandla den kemiska energin till kinetisk och termisk energi.
även om det kanske inte alltid är uppenbart, sker energiöverföringar och omvandlingar ständigt runt omkring oss och är det som gör det möjligt för livet som vi känner det att existera.