If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Jeżeli jesteś za filtrem sieci web, prosimy, upewnij się, że domeny *.kastatic.org i *.kasandbox.org są odblokowane.

Główna zawartość

Rodzaje energii

Energia oraz to, jak może zmieniać formy. Energia kinetyczna, potencjalna i chemiczna. Tłumaczenie na język polski: Fundacja Edukacja Przyszłości dzięki wsparciu Fundacji HASCO-LEK.

Wprowadzenie

Co to znaczy mieć energię? Pomyśl o tym, jak się czujesz, gdy budzisz się rano. Jeśli masz dużo energii, prawdopodobnie oznacza to, że czujesz się rześki, gotowy do pracy i jesteś w stanie zrobić to, co trzeba zrobić w ciągu dnia. Jeśli nie masz energii (może dlatego, że nie spałeś osiem godzin), możesz nie mieć ochoty wstać z łóżka, ruszać się lub robić rzeczy, które musisz zrobić.
Chociaż ta definicja energii jest potoczna, a nie naukowa, w rzeczywistości ma wiele wspólnego z bardziej formalną definicją energii (i może pomóc w jej zapamiętaniu). Konkretnie, energia jest zdefiniowana jako zdolność do wykonywania pracy – która, dla celów biologicznych, może być uważana za zdolność do wywołania pewnego rodzaju zmiany. Energia może przybierać różne formy: na przykład wszyscy znamy światło, ciepło i energię elektryczną.
W tym miejscu przyjrzymy się niektórym rodzajom energii, które są szczególnie ważne w systemach biologicznych, w tym energii kinetycznej (energii ruchu), energii potencjalnej (energii zależnej od pozycji lub struktury) oraz energii chemicznej (potencjalnej energii wiązań chemicznych) ). Energia nigdy nie zostaje utracona, ale może zostać przekształcona z jednej z tych form w inną.

Energia kinetyczna

Gdy obiekt jest w ruchu, pojawia się energia związana z tym obiektem. Dlaczego tak jest? Ruchome obiekty mogą powodować zmiany, lub inaczej mówiąc, wykonywać pracę. Na przykład, pomyśl o kuli do burzenia. Nawet wolno poruszająca się kula do burzenia może wyrządzić wiele szkód innemu obiektowi, na przykład pustemu domowi. Jednak kula do burzenia, która się nie porusza, nie wykonuje żadnej pracy (nie rozbija żadnych budynków).
Energia związana z ruchem obiektu nazywana jest energią kinetyczną. Pędzący pocisk, chodząca osoba i promieniowanie elektromagnetyczne, takie jak światło, mają energię kinetyczną. Innym przykładem energii kinetycznej jest energia związana z ciągłym, losowym odbijaniem się atomów lub cząsteczek. Nazywa się ją również energią cieplną – im wyższa energia cieplna, tym wyższa energia kinetyczna ruchu atomowego i odwrotnie. Średnia energia cieplna grupy cząsteczek jest tym, co nazywamy temperaturą, a kiedy energia cieplna jest przenoszona między dwoma obiektami, jest zwana ciepłem.

Energia potencjalna

Wróćmy do naszego przykładu z kulą. Nieruchoma kula do burzenia nie ma żadnej energii kinetycznej. Ale co by się stało, gdyby podniesiono ją o dwa piętra do góry za pomocą dźwigu i zawieszono nad samochodem? W tym przypadku kula się nie porusza, ale w rzeczywistości jest z nią związana energia. Energia zawieszonej kuli odzwierciedla jej potencjał do wykonywania pracy (w tym przypadku zniszczenia). Gdyby kula została spuszczona, wykonałaby pracę, tworząc naleśnik z czyjegoś biednego samochodu. A im kula jest cięższa, tym energia z nią związana będzie większa.
Zdjęcie zapory na zbiorniku wodnym.
Źródło: OpenStax Biology, "Dam," by Pascal.
Ten rodzaj energii jest znany jako energia potencjalna i jest to energia związana z obiektem ze względu na jego pozycję lub strukturę. Na przykład energia w wiązaniach chemicznych cząsteczki jest związana ze strukturą cząsteczki i usytuowaniem jej atomów względem siebie. Energia chemiczna, energia zmagazynowana w wiązaniach chemicznych, jest zatem uważana za formę energii potencjalnej. Niektóre codzienne przykłady energii potencjalnej obejmują energię wody zgromadzonej za zaporą lub energię osoby, która ma zamiar skoczyć ze spadochronem z samolotu.

Konwersja energii

Energia obiektu może zostać przekształcona z jednej postaci w drugą. Rozważmy nasz ulubiony przykład, kulę do burzenia. Gdy kula wisi nieruchomo kilka pięter wyżej, nie ma energii kinetycznej, ale ma energię potencjalną. Po spuszczeniu kuli, jej energia kinetyczna zaczyna wzrastać, ponieważ zwiększa się jej prędkość z powodu grawitacji, podczas gdy jej energia potencjalna zaczyna się zmniejszać, ponieważ zmniejsza się jej odległość od ziemi. Tuż przed uderzeniem w ziemię, kula nie ma prawie żadnej energii potencjalnej, ale ma dużą energię kinetyczną.
Wzór oktanu, model pręcikowo-kulkowy oktanu oraz zdjęcie pędzącego samochodu wyścigowego.
Źródło: OpenStax Biology. Dolne zdjęcie, "Car," jest zmodyfikowaną wersją pracy Russell Trow.
Te same rodzaje konwersji są możliwe w przypadku energii chemicznej, widzimy wiele tego przykładów w naszym codziennym życiu. Na przykład oktan, węglowodór znajdujący się w benzynie, ma energię chemiczną (energię potencjalną) związaną ze strukturą molekularną, co pokazano powyżej. Energia ta może zostać uwolniona w silniku samochodowym, gdy benzyna spali się, wytwarzając gazy o wysokiej temperaturze, które poruszają tłokami silnika i ostatecznie napędzają samochód (energia kinetyczna)start superscript, 1, end superscript. Część energii chemicznej jest przekształcana na energię kinetyczną samochodu, podczas gdy część jest zamieniana na energię cieplną jako ciepło wydzielane z silnika.
Energia może zmieniać formy w podobny sposób w organizmach żywych. Na przykład energia zmagazynowana w wiązaniach małej cząsteczki ATP (energia potencjalna) może zasilać ruch białka motorycznego i jego ładunku wzdłuż ścieżki mikrotubulowej, lub skurcz komórek mięśniowych w celu przemieszczenia kończyny (energia kinetyczna).