Enerji Nedir, Enerjinin Yapısı, Enerji ve Kütle, Yeryüzündeki Enerji,Enerji Birimleri

Enerji nedir, Enerjinin yapısı, Enerji ve kütle, Yeryüzündeki enerji,Enerji birimleri



Enerji, en geniş bilimsel anlamıyla, iş demektir Sözgelimi, hareketli bir mermi, hızı ile orantılı bir enerji (kinetik enerji) taşımaktadır; hedefe vurduğu anda bu enerji, açığa çıkar ya da dönüşür Mermi enerjisinin bir bölümü iş (hedefin parçalanması ya da biçiminin değiştirilmesi), bir bölümü de ses ve ısı olarak açığa çıkar Hareketsiz mermi enerji taşımaz

Çekim kuvveti etkisinde bulunan bir kütle, potansiyel enerji (yükselti enerjisi) içerir Bu enerji, kütlenin bulunduğu yere göre değişir Kütle, düşmeye bırakılmışsa, potansiyel enerjisinden ötürü bir iş görür; sözgelimi şahmerdanda olduğu gibi, bir yapının temel direklerinin toprağa çakılmasını sağlar
Kinetik ve potansiyel enerjiler, kütlelerin hareket ve durumuna bağlı depolanmış enerji biçimleridir (Bk DİNAMİK) ve mekanik fiziğin temelini oluştururlar Bununla birlikte, enerjinin daha birçok biçimi vardır

Dönüştürülmemiş kimyasal enerji içeren bir varil akaryakıt, kendi başına bırakıldığında enerjisizdir; ama bir DİZEL MOTORU'nda yanmaya başladığında, bir treni yürütebilir Sıvı yakıt, bir uzay aracının fırlatılması için gerekli enerjiyi sağlayabilir
Doğal mıknatısta, depolanmış magnetik enerji vardır; çevresindeki küçük demir parçalarını çekerek, bir iş görebilir Enerji, ışınım yoluyla bir yerden başka bir yere aktarılabilir Bu, ısıl ışınımla olabileceği gibi, ışık ya da ELEKTROMAGNETİK IŞINIM'ın herhangi bir biçimiyle olabilir Dünya, güneş enerjisini bu yolla almaktadır

Enerji, bir biçimden bir başkasına dönüştürülebilir Sözgelimi, bir sarkacın salınımı sırasında, potansiyel ve kinetik enerjiler, sürekli birbirine dönüşür Bazı durumlarda ise, enerjiyi dönüştürmek için, özel olarak yapılmış dönüşüm aygıtlarına gereksinim vardır Sözgelimi, bir elektrik santralında petrol ya da kömürün yanması sonucu açığa çıkan enerji, suyu buharlaştırır Bu da, türbinlerde dönme enerjisine, dolayısıyle de elektrik enerjisine çevrilir (bir ALTERNATÖR ya da DİNAMO yardımıyla)
Bu tür dönüşümlerde hiç bir zaman yüzde yüz verim sağlanmaz Elektrik santrallarında, yakıtın vereceği enerjinin ancak % 40'ı elektrik enerjisine çevrilebilir Verilen enerjinin alınan enerjiye eşit olması gerektiğinden, dönüşüm sistemindeki kayıp enerji, ısı enerjisi olarak ortaya çıkıp dengeyi sağlar Bu, fizikteki enerjinin korunumu yasasıdır (Bk KORUNUM YASALARI)

Enerjinin yapısı:

Temel kavramlarla enerji tanımı yapmak olanaksızdır; çünkü enerji de, tıpkı «zaman İsaac Newton, hareket yasalarını ortaya koyduğu zaman, enerjiden hiç söz etmemişti Enerji terimi (yunanca «iş Kinetik ve potansiyel enerji, mekanik fiziğe girer Bunların ısıl enerji (ISI) ile olan ilişkilerini ise, joule (1818-1889), iki ilginç deney sonucu ortaya koymuştur Joule, bir telden geçen akımın oluşturduğu ısının, akımın karesine bağlı olduğunu gösterdi ve ayrıca mekanik iş sonucu ısı üretilebileceğini kanıtladı 1847'de, düşen bir kütlenin bir pervaneyi döndürmesi sonucu su içindeki sıcaklık yükselmesini ölçerek, ısının mekanik eşdeğerini buldu Joule'dan sonra, enerji dönüşüm ilkeleri, buna bağlı olarak da enerji korunumu kavramı, hızla gelişti

Enerji ve kütle:

Einstein'm (1879-1955), görecelik kuramını açıklamasına kadar, enerjinin korunumu kavramı tartışmasız kabul edildi Bu kavramla birlikte, maddenin korunumu ilkesi de gelişti: Madde, başka bir yapıya dönüştürülebilir, ama yok edilemez Einstein'm kuramı, bu iki temel kavramda değişiklik yapılmasına yolaçtı Einstein, ne tür olursa olsun, bütün fiziksel oluşumların tam olarak belirtile-bilmesi için, mutlaka bulundukları yerin ve zamanın bilinmesi gerektiğini gösterdi Fiziksel olaylar artık yalnızca üç boyutlu uzamda değil, dördüncü boyutta, yani «zaman Burada sınırlayıcı bir etmen vardır: Hiç bir kütle, ışık hızından daha hızlı hareket edemez Bu hıza yaklaşıldığında, gözlenen kütle ve enerji, sonsuz büyüklüğe ulaşır Buna dayanarak Einstein, hareketsiz bir cismin m kütlesinin, m x c2 (c = ışık hızı) formülüyle verilen enerji niceliğine eşdeğer olduğunu göstermiştir Hareket halinde ise, etkin kütle (dolayısıyle etkin enerji), ışık hızına bağlı olarak, cismin hızı arttıkça fazlalaşmaktadır
Böylece ortaya konan kütle enerji denklemi, çeşitli biçimlerde doğrulanmaktadır: RADYOAKTİFLİK olayı; ATOM BOMBASI'nın patlatılması; fizyon enerjisinin üretilmesi Söz konusu tepkimelerde, toplam kütlenin azalmasına karşılık, korkunç bir enerji açığa çıkmaktadır Yıldızlardan yayılan çok büyük enerjinin nedeni, kütlelerinden çok küçük bir niceliğin ışınıma dönüşmesidir

Yeryüzündeki enerji:

Enerji, yok edilememe özelliğine karşılık, genellikle kullanılmaz halde bulunur Kullanılabilmesi, yani iş görebilmesi için, bir yerden ötekine iletilebilmesi, akabilmesi gerekir Bu iletim işlemi durduğunda, enerji kullanılmaz olur
Bütün sıcak kütlelerin soğuması ve bütün soğuk kütlelerin ısınması sonucunda, giderek ortak bir sıcaklığa ulaşılır Bir ısı makinası, ancak sıcaklık farkları olduğu zaman çalışır; çünkü, ancak o zaman ısı enerjisi akabilmektedir Zamanla evrendeki bütün enerjinin düşük dereceli ısıya dönüşeceğinden ve insanların bundan yararlanma olanağını yitireceğinden korkulmaktadır -
Dünya ilk oluştuğu zaman, atomlarının potansiyel enerjisi, dönmesinin yarattığı kinetik enerji ve içindeki ısı enerjisi dolayısıyle, çok büyük bir enerji deposu durumundaydı Ayrıca, oluşumundan günümüze kadar güneşten sürekli enerji almaktadır ve bunun bir bölümü, geçmişte kömür, petrol, doğal gaz yataklarında, daha yakın zamanda ise orman ve bitki örtülerinde depolanmıştır Tarihöncesi'nden kalma büyük kaynaklar, düşük dereceli ısıya dönüştürülüp tükenene kadar kullanılabilir Yeni kaynaklar ise güneşe bağlıdır ve tümünün kullanılması bile, günümüzün gereksinimlerinin karşılanmasına yetmez

Enerji birimleri: Tarihsel gelişimle birlikte çeşitli fizik dallarının ortaya çıkışı, çeşitli bilimsel ve yasal enerji birimlerinin kullanılmasına yolaçmıştır: Sözgelimi, ısı birimi için kalori, elektrik enerjisi için watt-saat, mekanik enerji için kilogram-metre, mıknatıs endüstrisinde ise gauss-oersted birimleri kullanılmaktadır Çağdaş enerji birimi anlayışı ve bir takım sayısal dönüşüm faktörlerinden kurtulma isteği, yalın bir temel birimin kabul edilmesine yolaçmıştır: «frul (XIX yüzyıl ortalarında enerji eşdeğerliğini gösteren Joule'un adından)