Energi

Begrebet Energi betyder i hverdagssproget både legemlig og åndelig kraft, eller vitalitet. I fysikken er energi en betegnelse for evnen til at udføre arbejde. Den kan f.eks. opgives i den afledte SI-enhed joule (J). En anden lidt ældre energienhed er kalorie.

Elektrisk energi leveret fra elkraftværkerne måles i (kilo)wattimer (Wh eller kWh). Én kWh er 3,6 MJ, da ét watt-sekund (Ws) per definition er lig 1 joule.

Det kræver samme energi at hejse en spand vand op af en brønd, hvad enten man hejser spanden hurtigt eller langsomt op. Derfor er Effekt somme tider et nyttigt begreb. Effekt er lig energi per tidsenhed og måles i watt.

Energi kan lagres til senere brug. Se f.eks. energilagring.

Table of contents

1 Kort om Energi 2 Definition 2.1 Formler 3 Energiformer 4 Masse 5 Energiforbrug i hverdagen 6 Energireserver 6.2 Fossile energistoffer 6.3 Kerneenergi 7 Vedvarende energikilder 8 Målestokke 9 Se også 10 Eksterne henvisninger 11 Litteratur

Kort om Energi

Energi er knyttet til beregning af, hvor meget arbejde et fysisk system kan bringes til at udføre. Det kræver energi at arbejde, og derfor begrænser energibeholdningen i et system den mængde arbejde, som systemet kunne tænkes at udføre.

Det bør bemærkes, at det ikke er al energien i et system, der er opbevaret på en måde, så det kan udføre arbejde. Derfor kan det i praksis være en meget mere begrænset mængde energi, der er til rådighed, end den totale mængde i systemet.

Energibegrebet gør det også muligt at lave tværfaglige forudberegninger. Hvis man f.eks. antager, at man er i et lukket system (dvs. i et system, hvor loven om energiens konstans gælder), kan man forudsige hvor hurtigt et hvilende legeme kan bringes til at bevæge sig, hvis en præcis mængde varme blev fuldstændig omdannet til bevægelse i legemet (Altså: hvor langt vil kanonkuglen nå ud, når man bruget 1 kg krudtladning?) Tilsvarende kan man beregne, hvor meget varme der vil komme ud af at ophæve nogle bestemte, kemiske bindinger. (Altså: hvor meget varme vil det give, hvis gæren slår 100 g sukker i stykker?)

Formler

• Beliggenhedsenergi er lig med masse gange tyngdeacceleration gange højde.
• Elektrisk energi er lig med spænding gange strømstyrke gange tid
• Energien i en partikel er lig med masse gange lystets hastighed i 2.
• Kvanteenergi er lig med det Planckske virkningskvant gange frekvensen (betegnes med det græske bogstav "nu")

Energiformer

Energi kan omdannes til forskellige typer. Man skelner mellem følgende:

• Mekanisk energi
  • Bevægelsesenergi: Energi, som befinder sig i en genstand, der er i bevægelse (i forhold til et miljø, der bevæger sig anderledes). Bevægelsesenergi er den energiform, som er knyttet til legemers bevægelse. (Altså: hvor meget mere energi er der i en bil, der kører 60 km/t end i en, der overholder trafikbestemmelserne?)
  • Potentiel energi: Energien i en genstand, der befinder sig i et potentiale, f.eks. Jordens tyngdefelt. Potentiel energi er energi, der er knyttet til muligheden for at overgå til en lavere energitilstand. En masse, der bliver sluppet over jorden, har en potentiel energi, der skyldes at trækket fra jordens tyngdekraft omsættes til bevægelsesenergi. (Altså: hvor dybt skal vandet være, hvis jeg vil overleve at lave hovedspring fra 3 m højde?)
• Elektrisk energi F.eks. en elektron i et elektrisk felt.
• Kemisk energi: Egentlig potentiel energi på det atomare plan. Under kemiske reaktioner bliver denne energi forvandlet til andre. Kemisk energi er egentlig en form for potential energi, der hænger sammen med danne eller bride kemiske bindinger. (Altså: hvor meget sukker kan planten danne, når den har opfanget 10 fotoner i bølgelængden 470 nm?)
• Strålingsenergi: Potentiel energi på det subatomare plan. Se elektromagnetisk stråling.
• Varmeenergi (begrebet termisk energi er bedre, for varme er en processtørrelse, mens energi er en tilstandstørrelse): Bevægelse hos molekyler og atomer i alle stoffer ud over den temperaturgivne, termiske energi. Varme er knyttet til den indre bevægelsesenergi i en masse, ’’men den er ikke en egentlig energiform’’. Varmen har mere med arbejde at gøre, for den er et udtryk for energiskift. Når man siger, at varme repræsenterer et skift henviser præcist til den energi, så er udtrykket forbundet med den tilfældige bevægelse ved faseskift hos atomer og molekyler i en kendt masse. Den konstante mængde af varme og arbejde i et lukket system udtrykkes i termodynamikkens 1. lov. (Altså: når drinken bliver ved med at være 0 grader varm, så længe der er en stump af isterningen tilbage, så skyldes det energiforbruget ved vandmolekylernes overgang fra fast fase til flydende fase).

Efter Albert Einstein ved man, at masse og energi kann omveksles til hinanden efter den berømte formel:

Når man ser bort fra kernespaltning ved fusionskraftværkerne, og de forskellige eksperimenter vedrørende kvantefysik, er masseforskellen i forbindelse med energiforandringer dog langt under målenøjagtigheden.

Energiforbrug i hverdagen

• Opvarmning som kemisk energi, der bliver forvandlet fra brændstoffets kemiske energi til termisk energi og frigivet fra systemet som varme.
• Elektrisk strøm som transporteret elektrisk energi.
• Brændstof som bærer af kemisk energi, der bruges til fremdrift efter forvandling til bl.a. bevægelsesenergi.

Fossile energistoffer

• Kul (Stenkul, Brunkul)
• Tørv
• Mineralolie
• Oliesand/Olieskifer
• Naturgas

Kerneenergi

• Uran
• Thorium

• Bioenergi er kemisk energi
• Geotermisk energi er termisk energi
• Tidevandskraft er for det meste potentiel energi
• Solenergi er også strålingsenergi
• Vandkraft er for det meste potentiel energi
• Bølgeenergi er potentiel energi
• Vindenergi er bevægelsesenergi

; 10⁰ J = 1 J = 1 Ws = 1Nm : potentiel energi, som bliver oplagret i et stykke chokolade (ca. 100 g), når man løfter det ca. 1 m. ; 2,5*10⁶ J = 2500 kJ : et menneskes daglige energibehov. ; 3,6*10⁶ J = 3600 kJ = 3600 kWs = 1kWh : Afregningsenhed for strøm/gas osv.

Se også

Eksterne henvisninger

• Robert P Crease, "What does energi really mean?", Physics World, July 2002
  • Online version: http://www.physicsweb.org/article/world/15/7/2
• 16/02-2003, zero.no: De fornybare energikildene - Zero Emission Resource Organisation
• http://www.energycamp.dk/

• Feynman, Richard. Six Easy Pieces: Essentials of Physics Explained by Its Most Brilliant Teacher. Helix Book. See the chapter "conservation of energi" for Feynman's explanation of what energi is, and how to think about it.
• Dieter Heinrich og Manfred Hergt, Munksgaards Økologiatlas ISBN 87-16-107756

Denne artikel er fra Wikipedia. Læs artiklen hos Wikipedia.