Energia (Fizyka) co to jest?

Energia (Fizyka)

Każdy rodzaj energii można przeliczyć lub zamienić na inny. W programie nauczania na pewno będziecie mieli omawiane (lub już mieliście) zamianę energii potencjalnej na kinetyczną. Energia kinetyczna to postać energii, którą można dość łatwo zaobserwować lub zmierzyć, gdy widzimy obiekt poruszający się to najczęściej możemy zmierzyć jego prędkość i masę, co w prosty sposób daje wartość energii kinetycznej \(E_k=\dfrac{1}{2}mv^2\). Jednak, nie wiemy ile energii jest zmagazynowane w tym obiekcie w innych postaciach. Temperatura obiektu jest objawem energii. Im większa temperatura, tym wyższa energia zgromadzona w obiekcie. Gdy ciało osiąga temperaturę zera absolutnego (bezwzględnego), jego energia termodynamiczna osiąga wartość zero. Zanikają wtedy wszystkie drgania. Jest wiele teorii o tym, co się dzieje z obiektem, którego temperatura jest mniejsza niż zero bezwzględne.

Na początku 2013 roku prawie wszystkie gazety na świecie pisały o eksperymencie fizyków z Ludwig Maximilian University w Monachium i Instytutu Maxa Plancka z Garching, w którym stworzyli gaz i za pomocą laserów i pola magnetycznego obniżyli jego temperaturę o kilka miliardowych stopnia poniżej zera bezwzględnego. Kto wie może w przyszłości poziom energii jakiegoś obiektu będzie mógł być ujemny?

Jakie są sposoby magazynowania energii?

W codziennym życiu do magazynowania energii służy najczęściej bateria, akumulator. Jednak tak naprawdę, częściej korzystamy z innych postaci energii. Gdy pijemy gorącą herbatę to przekazujemy energię cieplną z herbaty do naszego organizmu. Wszystkie pokarmy to pojemniki z energią, które po zjedzeniu są przekazywane do mięśni, powodują, że rośniemy lub tyjemy. Tłuszcz to też magazyn energii, który w chwilach lekko podwyższonego długotrwałego wysiłku zaczyna być przetwarzany na energię. Są to przykłady przekazywania energii cieplnej i chemicznej.

Przykładem zmagazynowanej energii potencjalnej jest obiekt podniesiony na pewną wysokość, może on spaść i wykonać pewną pracę np. wbić gwóźdź. Najefektywniejszym i największym magazynem i rodzajem energii jest energia atomowa. Z kilku gramów można wytworzyć tyle energii, co z wielu ton węgla. Zgodnie z najbardziej znanym fizycznym wzorem na świecie \(E=mc^2\) można powiedzieć, że masa jest formą energii.

Zasada zachowania energii

W inercjalnym układzie odniesienia (odizolowanym, na który nie działają żadne czynniki zewnętrzne) całkowita energia układu jest stała.

Oznacza to, że jedno ciało może przekazać energię np. elektryczną drugiemu ciału i zamienić ją na energię cieplną, ale suma energii zawsze będzie taka sama.

Wszystko, co nas otacza, składa się w pewien sposób z energii. Światło słoneczne jest energią, ciepło jest energią, elektrony w atomie tworzą energię elektryczną, ruch jest przejawem energii kinetycznej. Energia to coś co nas otacza, co zgodnie z definicją: charakteryzuje zdolność do wykonywania pracy.

Centrum badań nad energią jest CERN, w którym prowadzi się badania dotyczące fizyki wysokich energii. To tam w kwietniu 2013 roku odkryto cząstkę Bozon Higgsa.