Energia i jej rodzaje

około 10 minut
W tej lekcji1/14

Przyjrzyj się swojemu dzisiejszemu porankowi: budzik zagrał, czajnik zagotował wodę, autobus ruszył spod przystanku, a ty wbiegasz po schodach do klasy. Za każdym z tych zdarzeń stoi to samo — coś, czego nie widać, nie da się dotknąć ani zważyć, a mimo to kupujemy to w sklepie razem z bateriami i płacimy za to rachunki. Fizycy nazywają to energią. Czym właściwie jest?

Energia w liczbach

Znasz już z poprzednich lekcji pracę mechaniczną i moc. Teraz pora na pojęcie, które spina cały ten dział.

Energia to zdolność do wykonania pracy

Ciało ma energię wtedy, gdy potrafi coś popchnąć, podnieść, rozpędzić albo ogrzać — czyli gdy może wykonać pracę. Dlatego energię mierzymy w tej samej jednostce co pracę: w dżulach (J).

Energii nie widać — widać jej skutki

Energii nie widać. Naciągnięty łuk wygląda prawie tak samo jak luźny, a naładowana bateria identycznie jak rozładowana. Widać za to skutki energii: strzała leci, ekran świeci, woda w czajniku wrze.

Fizyk poznaje, że ciało ma energię, po tym, że coś może się wydarzyć — łuk zaraz wystrzeli, a cegła na skraju rusztowania może spaść i wbić gwóźdź w deskę.

Rodzaje energii — jedna energia, wiele przebrań

Energia występuje w wielu postaciach. Zacznijmy od trzech, które wynikają z ruchu i z ułożenia ciała:

Energia zmagazynowana, płynąca i wypromieniowana

Pozostałe postacie energii kryją się w samej substancji, w prądzie albo w świetle — większość z nich mijasz codziennie:

Postacie energii przechodzą jedna w drugą

A teraz najważniejsza wiadomość: te postacie przechodzą jedna w drugą. Energia chemiczna baterii staje się w telefonie elektryczną, elektryczna w ekranie — świetlną.

Śledzimy energię: od śniadania do zjazdu z górki

  1. 1

    Rano jesz kanapkę i pijesz kakao. W jedzeniu zmagazynowana jest energia chemiczna — organizm uwalnia ją podczas trawienia i przekazuje mięśniom.

    EchemicznaE_{\text{chemiczna}}
  2. 2

    Wsiadasz na rower i pedałujesz. Mięśnie wykonują pracę: energia chemiczna ze śniadania zamienia się w energię kinetyczną — ty i rower nabieracie prędkości.

    EchemicznaEkinetycznaE_{\text{chemiczna}} \rightarrow E_{\text{kinetyczna}}
  3. 3

    Wjeżdżasz na górkę i zwalniasz. Nic nie przepada: część energii kinetycznej zamienia się w energię potencjalną ciężkości, bo jesteś teraz wyżej niż na starcie.

    EkinetycznaEpotencjalnaE_{\text{kinetyczna}} \rightarrow E_{\text{potencjalna}}
  4. 4

    Zjeżdżasz w dół bez pedałowania. Wysokość maleje, prędkość rośnie — energia potencjalna wraca do postaci kinetycznej.

    EpotencjalnaEkinetycznaE_{\text{potencjalna}} \rightarrow E_{\text{kinetyczna}}
  5. 5

    Na dole hamujesz i rower staje. Energia nie zniknęła: tarcie klocków hamulcowych o koło zamieniło energię kinetyczną w cieplną. Dotknij po ostrym hamowaniu obręczy — jest cieplejsza.

    EkinetycznaEcieplnaE_{\text{kinetyczna}} \rightarrow E_{\text{cieplna}}
Wszystkie kroki za Tobą!

Wszystkie 5 kroków odsłonięte.

Twoja kolej

W której z tych rzeczy zmagazynowana jest energia chemiczna?

Pułapka! Zużyta energia wcale nie znika

Mówimy potocznie: telefon zużył całą energię z baterii, a my na treningu zużywamy energię ze śniadania. Łatwo przez to pomyśleć, że energia po prostu przestała istnieć.

Nie „zniknęła”, tylko „rozproszyła się”

Skoro nic nie znika, to dlaczego w ogóle mówimy o zużywaniu? Bo energia trafia w końcu do postaci, z której trudno ją odzyskać: rozprasza się jako ciepło po całym pokoju i całej okolicy. Tego ciepła nie da się pozbierać z powrotem do baterii — jest rozrzucone jak konfetti po imprezie.

Latarka — podróż energii z baterii do twoich oczu

bateriawłącznikżaróweczka
Obwód latarki: bateria, włącznik i żaróweczka
  1. 1

    W baterii latarki czeka zmagazynowana energia chemiczna. Dopóki latarka jest wyłączona, nic się nie dzieje — energia po prostu tam jest, gotowa do użycia.

    EchemicznaE_{\text{chemiczna}}
  2. 2

    Wciskasz włącznik. Reakcje chemiczne w baterii zaczynają pchać prąd przez obwód — energia chemiczna zamienia się w elektryczną.

    EchemicznaEelektrycznaE_{\text{chemiczna}} \rightarrow E_{\text{elektryczna}}
  3. 3

    Prąd dopływa do żaróweczki i tam zamienia się w energię świetlną — snop światła oświetla drogę przed tobą.

    EelektrycznaEsˊwietlnaE_{\text{elektryczna}} \rightarrow E_{\text{świetlna}}
  4. 4

    Część energii elektrycznej zamienia się po drodze w ciepło — dlatego żarówka po dłuższym świeceniu jest gorąca. Ta część nie oświetla drogi, ale też nie zniknęła.

    EelektrycznaEcieplnaE_{\text{elektryczna}} \rightarrow E_{\text{cieplna}}
Wszystkie kroki za Tobą!

Wszystkie 4 kroków odsłonięte.

Twoja kolej

Łucznik trafia w sam środek tarczy. Oto łańcuch przemian energii z brakującym ogniwem:

śniadanie łucznika (energia chemiczna) → praca mięśni naciągających cięciwę → ? → energia kinetyczna lecącej strzały.

Jaka energia kryje się pod znakiem zapytania, gdy łuk jest już napięty, a strzała jeszcze nie wystrzelona?

Ściąga do zapamiętania

Czym jest energia i jakie ma rodzaje?

ENERGIA to zdolność do wykonania pracy. Jednostka: dżul (J), 1 kJ = 1000 J — ta sama co jednostka pracy. Energii nie widać, ale widać jej skutki. RODZAJE: kinetyczna (ruch — jadący rower), potencjalna ciężkości (wysokość — plecak na szafie), potencjalna sprężystości (napięcie — naciągnięty łuk), wewnętrzna czyli cieplna (gorąca herbata), chemiczna (jedzenie, paliwo, bateria), elektryczna (prąd), świetlna (Słońce, latarka), jądrowa (jądra atomów). NAJWAŻNIEJSZE: energia zmienia postać, ale NIGDY nie znika i nie bierze się znikąd. Przykładowy łańcuch: śniadanie (chemiczna) → pedałowanie (kinetyczna) → hamowanie (cieplna). Potoczne zużycie energii to naprawdę jej rozproszenie w postaci ciepła, którego nie umiemy już wykorzystać.

Sprawdź się!

Odpowiedziano na 0 z 5 pytań

Skróty klawiszowe quizu: klawisze od 1 do 4 wybierają odpowiedź, Enter sprawdza, a po sprawdzeniu przechodzi do następnego pytania. Każdy przycisk możesz też wybrać Tabem i Spacją.

1

Co to znaczy, że ciało ma energię?

2

W jakiej jednostce mierzymy energię — każdą, niezależnie od rodzaju?

3

Kanapka, benzyna w baku i bateria telefonu mają ze sobą coś wspólnego. Jaki rodzaj energii jest w nich zmagazynowany?

4

Łucznik naciągnął cięciwę i celuje — strzała jeszcze nie leci. Jaką energię ma teraz napięty łuk?

5

Telefon rozładował się do zera po całym dniu. Co stało się z energią, która rano była w baterii?

Następny temat
Energia potencjalna ciężkości