Przemiany energii to procesy, które przekształcają energię z jednego rodzaju (np. energia kinetyczna, potencjalna grawitacyjna, chemiczna) w inny. Każdy rodzaj wykorzystania energii musi obejmować jakiś rodzaj transformacji energii.
Energia musi być zgodna z prawami termodynamiki.
Termodynamika jest nauką o tym, jak energia zmienia się z jednego rodzaju w inny. Prawa termodynamiki odnoszą się do energii i jej przemian.
Pierwsze prawo termodynamiki:
główny artykuł
Energii nie można stworzyć ani zniszczyć (co nazywamy zasadą zachowania energii); jednak można ją przekształcić z jednego rodzaju w inny. W rzeczywistości, każdy użyteczny proces przekształca energię z jednej formy w inną. Istnieje wiele różnych form lub typów energii. Niektóre przykłady codziennych transformacji energii to:
| Scenariusz | Zaangażowane przemiany energii |
|---|---|
| Pocieranie rąk, aby je ogrzać | Energia kinetyczna w energię cieplną |
| Używanie latarki zasilanej bateriami | Korzystanie z latarkienergii chemicznej na energię elektryczną (w baterii) Energia elektryczna na energię promieniowania (w żarówce) |
| Obiekt przyspieszający w górę podczas spadania | Grawitacyjna energia potencjalna do energii kinetycznej |
Drugie prawo termodynamiki:
główny artykuł
Niektóre formy energii są bardziej użyteczne niż inne. Wykorzystanie energii zawsze czyni ją mniej użyteczną, nawet jeśli żadna energia nie jest w rzeczywistości niszczona.
Energia kinetyczna i elektryczność są najbardziej użytecznymi formami. Są one „wysokiej jakości”, ponieważ mogą być przekształcone prawie całkowicie w każdy inny rodzaj energii. Energia elektryczna, na przykład, może być łatwo wykorzystana do generowania ciepła (energia termiczna) lub światła (energia promieniowania), zerwania wiązań chemicznych (energia chemiczna), poruszania obiektów (energia kinetyczna) lub podnoszenia obiektów (grawitacyjna energia potencjalna).
Najmniej użyteczną formą energii jest energia termiczna o niskiej temperaturze. Może być ona przekształcona z powrotem w formę o wyższej jakości, ale użyteczna energia jest zawsze tracona w tym procesie. Przekształcając energię w mniej użyteczną formę, a następnie próbując pracować wstecz, nigdy nie otrzymamy 100% użytecznej energii z powrotem.
Na przykład, kiedy samochód pracuje, silnik staje się gorący (energia termiczna). Ciepło silnika nie pomaga samochodowi poruszać się lub jechać szybciej. Ta zmarnowana energia jest nieuniknionym produktem ubocznym konwersji paliwa (energia chemiczna) w ruch (energia kinetyczna „wysokiej jakości”), ale może być potencjalnie wykorzystana do ogrzewania kabiny samochodu, aby nieznacznie zwiększyć ogólną wydajność energetyczną. Wyzwaniem dla wszystkich form wytwarzania energii jest zminimalizowanie strat energii i bycie tak wydajnym, jak to tylko możliwe.
PhET: Formy i Zmiany Energii
Uniwersytet Kolorado łaskawie pozwolił nam na użycie następującej symulacji PhET. Kliknij, aby uruchomić interaktywną symulację w celu zbadania przemian pomiędzy typami energii. W szczególności, ta symulacja zajmuje się przemianami pomiędzy formami energii mechanicznej, elektrycznej, chemicznej i świetlnej.
Do dalszej lektury
- Drugie prawo termodynamiki
- Zachowanie energii
- Wydajność
- Kogeneracja
- Wydajność Carnota
- Albo zbadaj losowo wybraną stronę
.