انرژی

انرژی

در محیط اطراف ما چیزهایی در حال حركت و جابجایی هستند. موادی تغییر می كنند و خاصیت آنها عوض می شود .

در تمام این پدیده ها، عامل مشتركی وجود دارد.

.:: انرژی ::.

انرژی را توانایی انجام كار گویند.
انرژی عاملی است كه باعث حركت یا تغییراتی در مواد می شود.
یكای اندازه گیری انرژی به افتخار دانشمند به نام جیمز ژول ، ژول نامیده شده است.
دسته بندی انرژی به دو صورت انجام می گیرد.

الف: بر اساس صورتهای انرژی
ب : بر اساس انواع انرژی

الف: صورت های انرژی

1) انرژی شیمیایی:

صورتی از انرژی است كه در مولكول های بعضی از مواد ذخیره شده است. انرژی موجود در مواد غذایی، انرژی سوخت هایی چون نفت و بنزین و ...

این صورت انرژی را نمی توان از روی ظاهر آن تشخیص داد و برای آزاد كردن این انرژی ، یك تغییر شیمیایی لازم است.
در هر گرم از غذایی كه ما می خوریم و یا سوختی كه در ماشین می ریزیم، مقداری انرژی شیمیایی ذخیره شده است.
این انرژی را با واحد كیلوژول بر گرم بیان می كنند. به طور مثال انرژی شیمیایی نفت 9/47 كیلوژول بر گرم است یعنی در هر گرم نفت مقدار 9/47 كیلوژول (47900 ژول) انرژی شیمیایی ذخیره شده است.
یكی از مشكلات بسیار مهم استفاده از سوخت ها، آلوده كردن هوا به علت تولید گازهای كربن دی اكسید و گوگرد دی اكسید است.

2) انرژی گرمایی :

صورتی از انرژی است كه به جنبش مولكول ها بستگی داد.
هرچه تعداد مولكول های یك جسم بیشتر و جنبش مولكول های آن بیشتر باشد. انرژی گرمایی آن بیشتر است.
از این انرژی در پختن غذا، گرم كردن خانه و ... استفاده می شود.

3) انرژی نورانی:

صورتی از انرژی است كه از جایی به جای دیگر منتقل می شود.

4) انرژی الكتریكی:

یكی از صورتهای انرژی است كه در زندگی روزمره بیشترین استفاده را دارد.
زیرا این انرژی به راحتی منتقل شده و به آسانی به صورتهای دیگر انرژی تبدیل می شود.
انرژی الكتریكی را می توان از طرق باد، آبهای جاری و سوزاندن سوختها به دست آورد.

5) انرژی صوتی:

این صورت انرژی باعث حركت مولكول های هوا شده و به آسانی از یك نقطه به نقطه دیگر منتقل می شود.

6) انرژی مكانیكی:

تمام اجسام در حال حركت دارای انرژی مكانیكی هستند.

7) انرژی هسته ای (اتمی):

در هسته بعضی از اتم های سنگین مانند اتم اورانیوم و توریم انرژی قابل ملاحظه ای ذخیره شده است.
این انرژی مانند انرژی شیمیایی از روی ظاهر آن قابل تشخیص نیست و برای آزاد كردن آن یك واكنش هسته ای لازم است.
اگر هسته اتم های سنگین شكافته شود مقدار قابل ملاحظه ای انرژی بخصوص گرما تولید می كند. از این انرژی برای به كار انداختن توربین های بخار برای تولید برق استفاده می شود.
شما در سالهای آینده با این انرژی و راههای آزاد كردن انرژی هسته ای به طور كامل آشنا خواهید شد.

ب) انواع انرژی

1) انرژی پتانسیل :

انرژی ذخیره شده در اجسام را انرژی پتانسیل می گویند.
وقتی فنری كشیده یا فشرده می شود و یا وزنه ای از سقف آویزان می شود دارای انرژی ذخیره شده است.
این انرژی به صورتهای مختلف در مواد ذخیره می شود، بنابراین انرژی پتانسیل انواع گوناگونی دارد.

الف) انرژی پتانسیل گرانشی:

شخصی كه روی پله نردبانی ایستاده است. جسمی كه بر روی طاقچه قرار دارد. سنگی كه بالای كوه قرار دارد.

همه دارای انرژی ذخیره شده هستند.
این نوع انرژی كه جسم فقط به علت ارتفاعش از سطح زمین دارد، انرژی پتانسیل گرانشی نام دارد.
یكای اندازه گیری انرژی پتانسیل گرانشی( U ) ، ژول (j) می باشد.

عوامل موثر بر انرژی پتانسیل گرانشی:
1) جرم جسم(m)

یكای اندازه گیری: كیلوگرم(kg)
هرچه جرم جسم بیش تر باشد، انرژی بیش تری در جسم ذخیره می شود.

2) ارتفاع جسم از سطح زمین(h)

یكای اندازه گیری: متر(m)
هرچه ارتفاع جسم از سطح زمین بیشتر باشد، انرژی پتانسیل گرانشی نیز بیشتر خواهد بود.

3) شتاب گرانش زمین (g)

یكای اندازه گیری: متر بر مجذوز ثانیه ( )
شتاب گرانشی بر روی سطح زمین معادل 10 است.
(در فصل بعد - نیرو - با این مفهوم بیشتر آشنا خواهید شد.)
انرژی پتانسیل گرانشی به روش زیر محاسبه می شود:

ب)انرژی پتانسیل كشسانی:

اگر فنری را كشیده یا فشرده كنیم مقداری انرژی در فنر ذخیره می شود.
هر چه فنر بیشتر كشیده یا فشرده شود ، انرژی ذخیره شده در آن بیشتر است.
انرژی ذخیره شده در فنر را انرژی پتانسیل كشسانی می گویند.

ج) انرژی پتانسیل الكتریكی:

انرژی ذخیره شده در بارهای الكتریكی را می گویند.
با این انرژی در سال های آینده به طور كامل آشنا خواهد شد.

2) انرژی جنبشی:

انرژی كه جسم به علت حركت خود دارد، انرژی جنبشی گفته می شود.
باد، آب جاری، اتومبیل در حال حركت، پرنده ی در حال پرواز و ... دارای انرژی جنبشی هستند.

عوامل موثر بر انرژی جنبشی:

الف) جرم جسم(m)

یكای اندازه گیری : كیلو گرم(kg)
هرچه جرم جسم متحرك بیشتر باشد، انرژی جنبشی آن نیز بیشتر است.

ب) مجذور سرعت

یكای اندازه گیری: (متر بر ثانیه)
هرچه جسم با سرعت بیشتری حركت كند، انرژی جنبشی آن بیشتر خواهد بود.

انرژی جنبشی (k) را به روش زیر می توان محاسبه كرد:

مثال: شخصی به جرم 50 كیلو گرم با سرعت 2 متر بر ثانیه در حال حركت است . انرژی جنبشی این شخص را محاسبه كنید.

نكته: انرژی از هر صورتی كه باشد ممكن است از نوع جنبشی یا پتانسیل باشد.
انرژی گرمایی ، نورانی، الكتریكی از نوع جنبشی و انرژی شیمیایی و هسته ای از نوع پتانسیل هستند.
انرژی مكانیكی هم به شكل انرژی جنبشی و هم به شكل انرژی ذخیره شده(پتانسیل ) می تواند باشد.

مثال:
انرژی وزنه آویخته شده، فنر كشیده شده مكانیكی از نوع پتانسیل است.

انرژی وزنه رها شده، فنر رها شده مكانیكی از نوع جنشی است.

گلوله در نقطه 1 دارای انرژی پتانسیل مكانیكی است. زیرا گلوله از سطح زمین ارتفاع دارد.
گلوله در نقطه 3 دارای انرژی مكانیكی جنبشی است . زیرا گلوله در حال حركت است.

تبدیل انرژی:

در شرایط مناسب انرژی را می توان از یك صورت به صورت دیگر یا از یك نوع به نوع دیگر تبدیل كرد.

چند مثال برای تبدیل انرژی:

مكانیكی انرژی الكتریكی

گرما انرژی الكتریكی

انرژی جنبشی انرژی پتانسیل

نورانی و گرمایی انرژی الكتریكی

انرژی نورانی انرژی شیمیایی

نكته: منبع اصلی تمام صورتها و انواع انرژی ، خورشید است.

به طور مثال انرژی موجود در مواد غذایی ، انرژی شیمیایی است.
گیاهان سبز با استفاده از انرژی نورانی خورشید عمل فتوسنتز(غذاسازی) را انجام می دهند. در این عمل انرژی نورانی خورشید به انرژی شیمیایی تبدیل می شود. این انرژی در گیاهان ذخیره می شود . با خوردن این گیاهان و یا حیواناتی كه از این گیاهان تغذیه كرده اند، این انرژی به بدن ما منتقل می شود. در هنگام فعالیت های روزمره این انرژی آزاد شده و به صورت های مختلفی به خصوص گرما و مكانیكی تبدیل می شود.

پایستگی انرژی :
قانون پایستگی انرژی بیان می كند كه انرژی نه خود به خود به وجود می آید و نه خود به خود نابود می شود، بلكه از صورتی به صورت دیگر یا از نوعی به نوع دیگر تبدیل می شود. معمولاً وقتی می خواهیم یك صورت انرژی را به صورت دیگر تبدیل كنیم، مقداری از انرژی اولیه به صورت های دیگری كه مورد نظر ما نیست تبدیل می شود.

مثال 1:

یك ماشین اسباب بازی را در نظر بگیرید كه به طور كامل كوك شده است اگر آنر ا رها كنید. انرژی پتانسیل كشسانی آن آزاد شده و به انرژی جنبشی مكانیكی تبدیل می شود ولی بعد از توقف اسباب بازی چرخ های آن نیز گرم شده است. یعنی بخشی از انرژی پتانسیل به انرژی گرمایی نیز تبدیل شده است.
این انرژی گرمایی در اثر اصطكاك چرخ ها با زمین و اصطكاك مولكول های هوا با بدنه اسباب بازی بوجود آمده است.

مثال 2:

وقتی یك خودرو حركت می كند . انرژی شیمیایی ذخیره شده در بنزین به انرژی مكانیكی (حركتی) تبدیل می شود، اما بخشی از این انرژی به گرما تبدیل می شود به همین دلیل و قتی خودرو را روشن می كنیم، پس از مدتی موتور آن داغ می شود.

میدانیم منبع اصلی تمام انرژی ها ، خورشید است.
در مثال 1 ، انرژی موجود در اسباب بازی چگونه از خورشید تأمین می شود؟

انرژی

مطالب مشابه :

فیزیک سال اول دبیرستان

نمونه سوال فیزیک اول دبیرستان فصل اول با جواب

نمونه سوال فصل 1 و 2 و 4 فیزیک اول دبیرستان

مطالبی درمورد نور

انرژی

جزوه ی مختصر از فصل 4 فیزیک دوم دبیرستان (کار و انرژی)

جزوه کمک درسی

انرژی(فصل 1)

دانلود آموزش فصل اول فیزیک دوم دبیرستان