Enerji təkcə planetimizdə deyil, həm də Kainatda həyatı mümkün edən şeydir. Bununla belə, çox fərqli ola bilər. Beləliklə, istilik, səs, işıq, elektrik, mikrodalğalı sobalar, kalorilər müxtəlif enerji növləridir. Ətrafımızda baş verən bütün proseslər üçün bu maddə lazımdır. Yerdə mövcud olan enerjinin çoxu Günəşdən alınır, lakin onun başqa mənbələri də var. Günəş onu planetimizə köçürür, 100 milyona qədər ən güclü elektrik stansiyası eyni anda istehsal edə bilər.
Enerji nədir?
Albert Eynşteynin irəli sürdüyü nəzəriyyə maddə və enerji arasındakı əlaqəni öyrənir. Bu böyük alim bir maddənin digərinə çevrilmə qabiliyyətini sübut edə bilmişdir. Eyni zamanda məlum oldu ki, enerji cisimlərin mövcudluğunda ən mühüm amildir, maddə isə ikinci dərəcəlidir.
Enerji, ümumiyyətlə, bəzi işləri görmək qabiliyyətidir. O, tərəfdarıdırcismi hərəkət etdirə bilən və ya ona yeni xüsusiyyətlər verən qüvvə anlayışı. "Enerji" termini nə deməkdir? Fizika müxtəlif dövrlərdən və ölkələrdən olan bir çox alimlərin həyatlarını həsr etdiyi fundamental elmdir. Hətta Aristotel də “enerji” sözünü insan fəaliyyətinə aid etmək üçün istifadə edirdi. Yunan dilindən tərcümədə "enerji" "fəaliyyət", "güc", "hərəkət", "güc" deməkdir. İlk dəfə bu söz yunan aliminin "Fizika" adlı traktatında keçib.
Hazırda ümumi qəbul edilən mənada bu termin ingilis fiziki Tomas Yanq tərəfindən irəli sürülüb. Bu əlamətdar hadisə hələ 1807-ci ildə baş verdi. XIX əsrin 50-ci illərində. İngilis mexaniki Uilyam Tomson "kinetik enerji" anlayışını ilk dəfə istifadə etdi və 1853-cü ildə Şotland fiziki William Rankin "potensial enerji" terminini təqdim etdi.
Bu gün bu skalyar kəmiyyət fizikanın bütün sahələrində mövcuddur. Bu, müxtəlif hərəkət formalarının və maddənin qarşılıqlı təsirinin vahid ölçüsüdür. Başqa sözlə, bu, bir formanın digər formaya çevrilməsinin ölçüsüdür.
Ölçülər və təyinatlar
Enerji miqdarı joul (J) ilə ölçülür. Bu xüsusi bölmənin enerji növündən asılı olaraq müxtəlif təyinatları ola bilər, məsələn:
- W sistemin ümumi enerjisidir.
- Q - termal.
- U – potensial.
Enerji növləri
Təbiətdə çoxlu müxtəlif enerji növləri var. Əsas olanlar bunlardır:
- mexaniki;
- elektromaqnit;
- elektrik;
- kimyəvi;
- termal;
- nüvə (atom).
Enerjinin başqa növləri də var: işıq, səs, maqnit. Son illərdə artan sayda fiziklər sözdə "qaranlıq" enerjinin mövcudluğu fərziyyəsinə meyllidirlər. Bu maddənin əvvəllər sadalanan növlərinin hər biri öz xüsusiyyətlərinə malikdir. Məsələn, səs enerjisi dalğalar vasitəsilə ötürülə bilər. İnsanların və heyvanların qulağında qulaq pərdələrinin titrəməsinə kömək edirlər, bunun sayəsində səslər eşidilə bilər. Müxtəlif kimyəvi reaksiyalar zamanı bütün orqanizmlərin həyatı üçün lazım olan enerji ayrılır. İstənilən yanacaq, qida, akkumulyatorlar, batareyalar bu enerjinin anbarıdır.
Ulduzumuz Yerə elektromaqnit dalğaları şəklində enerji verir. Yalnız bu yolla o, Kosmosun genişliklərini aşa bilər. Günəş panelləri kimi müasir texnologiya sayəsində biz ondan maksimum effekt əldə edə bilərik. İstifadə olunmamış artıq enerji xüsusi enerji anbarlarında toplanır. Yuxarıda göstərilən enerji növləri ilə yanaşı, termal bulaqlar, çaylar, okeanların axması və axınları da tez-tez bioyanacaqlardan istifadə olunur.
Mexaniki Enerji
Bu enerji növü fizikanın "Mexanika" adlı bölməsində öyrənilir. E hərfi ilə işarələnir. Joul (J) ilə ölçülür. Bu enerji nədir? Mexanika fizikası cisimlərin hərəkətini və onların bir-biri ilə və ya xarici sahələrlə qarşılıqlı təsirini öyrənir. Bu halda cisimlərin hərəkətindən qaynaqlanan enerji deyilirkinetik (Ek ilə işarələnir), cisimlərin və ya xarici sahələrin qarşılıqlı təsiri nəticəsində yaranan enerjiyə potensial (Ep) deyilir. Hərəkət və qarşılıqlı təsirin cəmi sistemin ümumi mexaniki enerjisidir.
Hər iki növü hesablamaq üçün ümumi qayda var. Enerji miqdarını müəyyən etmək üçün cismin sıfır vəziyyətindən bu vəziyyətə keçməsi üçün lazım olan işi hesablamaq lazımdır. Üstəlik, nə qədər çox iş olarsa, orqanizm bu vəziyyətdə bir o qədər çox enerjiyə sahib olar.
Növlərin müxtəlif meyarlara görə ayrılması
Enerji mübadiləsinin bir neçə növü var. Müxtəlif meyarlara görə, o, bölünür: xarici (kinetik və potensial) və daxili (mexaniki, istilik, elektromaqnit, nüvə, qravitasiya). Elektromaqnit enerjisi öz növbəsində maqnit və elektrik enerjisinə, nüvə enerjisi isə zəif və güclü qarşılıqlı təsirlərin enerjisinə bölünür.
Kinetik
Hər hansı hərəkət edən cisimlər kinetik enerjinin olması ilə fərqlənirlər. Tez-tez belə adlanır - sürücülük. Hərəkət edən cismin enerjisi yavaşladıqda itir. Beləliklə, sürət nə qədər yüksək olarsa, kinetik enerji də bir o qədər çox olar.
Hərəkət edən cisim stasionar cisimlə təmasda olduqda, kinetik cismin bir hissəsi sonuncuya keçir və onu hərəkətə gətirir. Kinetik enerji düsturu aşağıdakı kimidir:
Sözlə bu düstur aşağıdakı kimi ifadə edilə bilər: cismin kinetik enerjisikütləsinin yarısının çarpımı sürətinin kvadratına çevrilir.
Potensial
Bu enerji növünə bir növ güc sahəsində olan cisimlər malikdir. Beləliklə, bir obyekt maqnit sahəsinin təsiri altında olduqda maqnit meydana gəlir. Yer üzündəki bütün cisimlərin potensial cazibə enerjisi var.
Tədqiqat obyektlərinin xüsusiyyətlərindən asılı olaraq onlar müxtəlif növ potensial enerjiyə malik ola bilərlər. Beləliklə, uzana bilən elastik və elastik cisimlər elastiklik və ya gərginlik potensial enerjisinə malikdirlər. Əvvəllər hərəkətsiz olan hər hansı düşən cisim potensialını itirir və kinetik olur. Bu halda, bu iki növün dəyəri ekvivalent olacaqdır. Planetimizin qravitasiya sahəsində potensial enerji düsturu belə görünəcək:
Sözlə desək, bu düstur belə ifadə oluna bilər: Yerlə qarşılıqlı təsirdə olan cismin potensial enerjisi onun kütləsinin, cazibə sürətinin və yerləşdiyi hündürlüyün hasilinə bərabərdir.
Bu skalyar qiymət potensial qüvvə sahəsində yerləşən və sahə qüvvələrinin işi nəticəsində kinetik enerji əldə etmək üçün istifadə olunan maddi nöqtənin (cismin) enerji ehtiyatının xarakteristikasıdır. Bəzən koordinat funksiyası adlanır ki, bu da sistemin Lanqrangianında termindir (dinamik sistemin Laqranj funksiyası). Bu sistem onların qarşılıqlı əlaqəsini təsvir edir.
Potensial enerji üçün sıfıra bərabərdirkosmosda yerləşən cisimlərin müəyyən konfiqurasiyası. Konfiqurasiya seçimi sonrakı hesablamaların rahatlığı ilə müəyyən edilir və "potensial enerjinin normallaşdırılması" adlanır.
Enerjinin saxlanması qanunu
Fizikanın ən əsas postulatlarından biri enerjinin saxlanması qanunudur. Onun fikrincə, enerji heç bir yerdən görünmür və heç yerdə yoxa çıxmır. Daim bir formadan digərinə dəyişir. Başqa sözlə, yalnız enerjidə dəyişiklik var. Beləliklə, məsələn, fənər batareyasının kimyəvi enerjisi elektrik enerjisinə, ondan isə işığa və istiliyə çevrilir. Müxtəlif məişət texnikası elektrik enerjisini işığa, istiliyə və ya səsə çevirir. Çox vaxt dəyişikliyin son nəticəsi istilik və işıqdır. Bundan sonra enerji ətrafdakı boşluğa gedir.
Enerji qanunu bir çox fiziki hadisələri izah edə bilər. Alimlər iddia edirlər ki, onun kainatdakı ümumi həcmi daim dəyişməz qalır. Heç kim enerjini yenidən yarada və ya onu məhv edə bilməz. Onun növlərindən birini inkişaf etdirərək insanlar yanacağın, axan suyun, atomun enerjisindən istifadə edirlər. Eyni zamanda, onun formalarından biri digərinə çevrilir.
1918-ci ildə elm adamları sübut edə bildilər ki, enerjinin saxlanması qanunu zamanın tərcümə simmetriyasının riyazi nəticəsidir - konyuqat enerjinin dəyəri. Başqa sözlə, fizika qanunlarının müxtəlif vaxtlarda fərqlənməməsi səbəbindən enerji saxlanılır.
Enerji Xüsusiyyətləri
Enerji bədənin iş görmək qabiliyyətidir. Bağlı vəziyyətdəfiziki sistemlər, o, bütün vaxt ərzində qorunur (sistem bağlı olduğu müddətcə) və hərəkət zamanı dəyəri saxlayan üç əlavə hərəkət inteqralından biridir. Bunlara daxildir: enerji, bucaq momentumu, impuls. Fiziki sistem zaman baxımından homojen olduqda "enerji" anlayışının tətbiqi məqsədəuyğundur.
Cismlərin daxili enerjisi
Molekulyar qarşılıqlı təsirlərin enerjilərinin və onu təşkil edən molekulların istilik hərəkətlərinin cəmidir. Birbaşa ölçülə bilməz, çünki bu, sistemin vəziyyətinin birmənalı funksiyasıdır. Sistem hər hansı bir vəziyyətdə özünü tapdıqda, sistemin mövcudluğundan asılı olmayaraq, onun daxili enerjisi özünəməxsus dəyərə malikdir. Bir fiziki vəziyyətdən digərinə keçid zamanı daxili enerjinin dəyişməsi həmişə onun son və ilkin vəziyyətlərdəki dəyərləri arasındakı fərqə bərabərdir.
Qazın daxili enerjisi
Bərk cisimlərdən başqa qazların da enerjisi var. Atomları, molekulları, elektronları, nüvələri əhatə edən sistemin hissəciklərinin istilik (xaotik) hərəkətinin kinetik enerjisini təmsil edir. İdeal qazın daxili enerjisi (qazın riyazi modeli) onun hissəciklərinin kinetik enerjilərinin cəmidir. Bu, sərbəstlik dərəcələrinin sayını, yəni molekulun kosmosdakı mövqeyini təyin edən müstəqil dəyişənlərin sayını nəzərə alır.
Enerji istifadəsi
Hər il bəşəriyyət daha çox enerji resursları istehlak edir. Çox vaxt enerji üçünEvlərimizin işıqlandırılması və isidilməsi, nəqliyyat vasitələrinin və müxtəlif mexanizmlərin işləməsi üçün zəruri olan kömür, neft və qaz kimi fosil karbohidrogenlərdən istifadə edilir. Onlar bərpa olunmayan mənbələrdir.
Təəssüf ki, planetimizin enerjisinin yalnız kiçik bir hissəsi su, külək və günəş kimi bərpa olunan mənbələrdən gəlir. Bu günə kimi onların enerji sektorunda payı cəmi 5% təşkil edir. Daha 3% insan atom elektrik stansiyalarında istehsal olunan nüvə enerjisini alır.
Bərpa olunmayan resursların aşağıdakı ehtiyatları var (joul ilə):
- nüvə enerjisi - 2 x 1024;
- qaz və neft enerjisi – 2 x 10 23;
- planetin daxili istiliyi - 5 x 1020.
Yerin bərpa olunan resurslarının illik dəyəri:
- günəş enerjisi - 2 x 1024;
- külək - 6 x 1021;
- çaylar - 6, 5 x 1019;
- dəniz gelgitləri - 2,5 x 1023.
Yalnız Yer kürəsinin bərpa olunmayan enerji ehtiyatlarının istifadəsindən bərpa olunan enerji ehtiyatlarına vaxtında keçidlə bəşəriyyətin planetimizdə uzun və xoşbəxt yaşama şansı var. Ən qabaqcıl inkişafları həyata keçirmək üçün dünya üzrə elm adamları enerjinin müxtəlif xüsusiyyətlərini diqqətlə öyrənməyə davam edirlər.
