Fiziksel Enerji

24 Ocak 2015 tarihinde tarafından eklendi.
  • İlk insanlar, hayvanlar gibi sadece kas enerjilerinden yararlanıyorlardı. Günümüzde ise su, güneş, atom enerjilerinden faydalanma yollan bilinmektedir. Artık enerji bir yerden bir yere nakil edilebilmekte, bir türden diğer türe dönüştürülebilmekte ve değişik şekillerde üretilebilmektedir.
  • Bazı cisimler, sadece hızlarının fonksiyonu olan bir enerji türü ihtiva ederler. Söz gelimi bir silah kurşununun, kinetik enerji adı verilen ve zaten yüksek olan kurşunun hızından da büyük olan bir enerjisi vardır. Bu kinetik enerji, kurşunun 50 cm. topraktan, 20-30 cm. tahtadan, birkaç milimetre çelikten geçmesini sağlar ve o kurşunu alan cismin, kurşunun girişine gösterdiği direnci yenmesi için gereklidir. Ok ile atılan yayda, el ile fırlatılan çakıl taşında hep kinetik enerjiden söz edilir.
  • Bir cismin ihtiva ettiği potansiyel enerji, uzaydaki durumu gereğincedir. Bu enerji, bir çığ karında bulunan ve geçtiği tüm yerleri tahrip etmesini sağlayan enerjidir. Bu enerji türü ilk hızsız büyük yüksekliklerden bırakılan tüm cisimlerde söz konusudur. Bir uçaktan yere bırakılan bozuk para, sahip olduğu potansiyel enerji sebebiyle toprağa ulaştığında, toprakta 20-30 santimetrelik bir oyuk meydana getirir. Yüksek bir şelalenin veya sel suyunun potansiyel enerjisi daha ilgi çekicidir. Birkaç yüz metreden düşen su, kuvvetlendirilmiş bir gidiş ile elektrik üreten türbin; kanatlarını harekete geçirebilir.
  • Yere sıçrayan, şekli bozulmaz kabul edilen bir merminin enerjisini inceleyelim. Sıfır hızla ve belli bir potansiyel enerji taşıdığı topraktan bir metre yükseklikten bırakalım. Yere ulaştığında, potansiyel enerjisi sıfır olur. Yere göre durumunun fonksiyonunda artık hiçbir iş üretemez. Hızı ise artık sıfır değildir ve belli bir kinetik enerji saklar. Bu mermi ideal olarak rijid (sert) ve şekli bozulmaz kabul edilirse, başlangıç potansiyel enerjisine eşit potansiyel enerjiye sahip olacağı bir metrelik bir yüksekliğe sıçrar. İniş esnasında potansiyel enerji kinetik enerjiye, sıçrayış esnasında da kinetik enerji potansiyel enerjiye dönüşmüştür.
  • Başlangıç pozisyonu ve yer arasında, mermi hem kinetik, hem de potansiyel enerjiye sahiptir ve belirli bir anda bu iki enerjinin toplamının sabit olduğu gösterilebilir. Bu merminin pozisyonuna bağlı değildir. Ve bu toplam merminin mekanik enerjisi olarak adlandırılır. Rijid kabul edilen merminin hareketi merminin mekanik enerjisini korur. Bu sonuç fizikte önemli bir prensibi açıklar: Hareket halindeki her sistem sadece esnek çarpmalara maruz kalıp, hiçbir sürtünmeye uğramadığında sabit bir mekanik enerjiye sahiptir. Buna mekanik enerjinin korunum prensibi adı verilir.Runner StnMtn
  • Kalorilik veya ısısal enerji bilinen en eski enerji türlerinden biridir. İnsanoğlunun ateşi bulmasından itibaren, ısı silah üretiminde ve yiyeceklerin ısıtılmasında kullanılmıştır. Kalorilik enerjinin sıklıkla kullanılmasının sebebi diğer, enerji türlerine kolayca dönüşebilmesidir. Mongolfier balonlarının sıcak gazlar ile şişirilip,yükseltilmesinde, buhar makinalarında pistonun hareketlendirilmesinde ve makinaya belirli miktarda kinetik enerji sağlanmasında hep kalorifik enerjiden yararlanılır. Bir motor aracılığıyla elektrik santrallerinde kalorifik enerji, elektrik enerjisine dönüştürülebilir.
  • Enerjinin dönüşüm şekillerini inceleyen termodinamik, fiziğin önemli bölümlerinden birini oluşturur. Termodinamiğin iki önemli kanunu vardır: Bunlardan birincisi enerji korunumudur. 1842‘de Mayer’in ortaya attığı bu kanuna göre kullanılan sistem ne olursa olsun, ısının işe veya işin ısıya dönüşümünde, iş ve ısı arasındaki değişimler esnasında sabit bir oran mevcuttur.
  • İkinci termodinamik kanunu Carnot-Clausius prensibi olarak da adlandırılır. Ve ısı enerjisinin mekanik enerjiye hangi şartlarda dönüşebileceğini gösterir. Isının işe dönüştürülmesi için farklı sıcaklıklarda iki sistem gereklidir ve yalnızca en sıcak olan sistem tarafından üretilen ısı miktarının bir kısmı iş haline dönüşebilir.
  • Bütün bu dönüşümler miktar olarak birbirine eşit değildir: Isı tamamıyla hiçbir diğer enerji türüne dönüştürülemez. Araba motorlarının ve buhar makinalarının iyi randıman ile çalışamamaları bu yüzdendir. Diğer tür enerjiler miktar bakımından ısıya dönüştürülebilirler. Bir tür enerjiden diğer türe dönüşüm hiçbir zaman tam değildir, her zaman ısı oluşumu gözlenir. Isı tamamıyla dönüşüme uğratılamadığından, enerjinin bozunmuş şekli olarak kabul edilir. Buna rağmen ısının kullanım alanı çok geniştir.
  • Bir iletken telden elektrik akımının geçişi teli ısıtır (kalorifik enerji). Manyetik bir alan içine yerleştirilmiş iletken üzerinden akım geçtiğinde hareket eder (mekanik enerji). Enerjinin diğer bir özel hali de elektrik enerjisidir. Bu enerji, bir tarafta akümülatör ve pillerde olduğu gibi depo edilebilir.Diğer yanda yüksek gerilimli tellerde olduğu gibi alternatif akım halinde bir yerden diğer bir yere kolayca nakledilebilir. Bu enerjinin harcanımı ani olarak gerçekleşir. Bu yüzden şehirler arası elektrik ağlan birbiri arkasına bağlantılı.bir çok elektrik santralı tarafından beslenir. Almanya ve Fransa elektrik alışverişinde bulunurlar. Hangi saat hangi ülkeye daha fazla enerji gerekiyorsa diğer ülke ona elektrik enerjisi verir. Aynı şekilde kendine lazım olduğu anda bu enerjiyi geri alır. Elektrik enerjisinin kullanım alanı her geçen gün genişlemektedir.
  • Bir çok madde kimyasal olarak etkilemeye girmeye elverişlidir. Bu etkilemeye yalnız veya bir diğer madde ile birlikte girer. Mesela trinitrotoluen (TNT) çok güçlü bir patlayıcıdır. Ufak bir çarpma bile büyük patlamalara sebep olarak, büyük tahribatlar meydana getirir. TNT maden ocaklarında ve taş ocaklarında kayalık cidarların kırılması amacıyla kullanılır.
  • Ancak sıklıkla karşılaşılan iki cismin kimyasal etkileşimlerinden enerjinin ortaya çıkmasıdır. Söz gelişi, benzin yanar, yani havanın oksijeni ile tepkimeye girerek ısı oluşturur. Otomobillerdeki patlamalı motorlarda oksijen benzin buharı karışımının kimyasal enerjisi ısı ve mekanik bir iş oluşturur. Patlama, endirekt olarak otomobilin tekerleklerini harekete geçiren pistonu ister.
  • Aynı şekilde, oksijende yanan hidrojen su buharı ve ısı oluşturur. Bu füzelerin fırlatılmasında kullanılan bir karışımdır. Kimyasal enerjiyi günlük hayatımızda da kullanırız: Kömür, fuel, bütan, propan ile ısıtmalarda bu yanıcıların kimyasal enerjisinden faydalanılır. Kimyasal enerji kolaylıkla dönüşüme uğrayabilen, kolay birikebilen ve uzun süre kullanılırlığını muhafaza eden bir enerji türüdür. Petrolden çıkarılan damarlarda ve kömür damarlarında bulunan bu kimyasal enerji milyonlarca seneden beri kullanılmaktadır.
  • Işın enerjisi görünüşte çok az kullanılır, buna rağmen en önemli enerjilerden biridir. Güneşten bize ulaşan ışınlar, dünyayı ısıtarak, bitkilere ve bizlere hayat verir. Bitkiler kimyasal enerji rezervi oluştururlar. Bu yüzden güneş dolaylı veya dolaysız olarak çok önemli bir enerji kaynağı oluşturur. Petrol ve maden kömürü güneşten gelen ışın enerjisini kimyasal enerji olarak depo ederler. Günümüzde bunlardan özellikle uydularda yararlanılır. Uzayda, maksimum sayıda bilimsel gereç için minimum ağırlık eldesine çalışılmaktadır. Bunu sağlayacak enerjiyi üretmek için yan iletkenlerin (fotovoltaik hücreler) kullanımı düşünülmektedir. Bu yan-iletkenler aydınlatıldıklarında, elektrik enerjisi üretmeye elverişlidirler. Bu hücrelerin pek çoğu toplanarak, güneş ile aydınlatıldıklarında, güneş elektrik akımını oluşturacak yeterli enerjiyi onlara taşır.
  • Foto-elektrik selül (hücre) ışın enerjisinin doğrudan elektrik haline dönüşümünü gerçekleştirir ve otomatik kumandalı bir çok devrede kullanılır. Güneş fırınlarında ise güneş ışınlan, kendisini absorblayarak ısınan bir cisim üzerinde yoğunlaştınr. Böylece fasılalı bir kaynak elde edilmiş olur.
  • Enerji türlerinin en son olarak ortaya çıkarılanı nükleer enerjidir. Nükleer enerji ile A ve H atom bombalarında olduğu gibi çok kısa sürede, çok büyük enerji miktarları ortaya çıkar. Bu büyük enerji nereden kaynaklanmaktadır. Einstein, madde ile enerji arasında bir denge olduğunu göstermiştir. Daha genel olarak ifade edilmek istenirse, m kütleli bir madde yok olduğunda E=mc2 formülü gereği E enerji miktarı ortaya çıkar, c ile gösterilen ışık hızı çok büyük bir sayıdır. Bu yüzden çok ufak miktarda bir maddenin yok oluşunda, çok büyük miktarlarda enerji açığa çıkar.
  • En büyük zorluk, maddede bulunan bu büyük enerji miktarının serbest hale geçirilmesidir. Uranyum 235 ve plütonyumda olduğu gibi bazı atom çekirdekleri nötronlar ile bombardıman edildiklerinde patlarlar ve kütleleri başlangıçtaki çekirdekten daha az olan parçalara bölünürler. Bu kütleler farkı atom çekirdeklerinin dezintegrasyonu (soysuzlaşma) esnasında kaybolan madde miktarıdır. Bu olay “fizyon” olarak adlandırılır. Bu olay çok sayıda çekirdek için bir anda oluştuğunda,bir bomba elde edilir. Nükleer reaktörlerde bu olay sınırlandırılmak amacıyla kontrol altında tutulmaktadır. Üretilen büyük enerji, elektrik enerjisi üretecek bir cismi ısıtmak için kullanılr.
  • Enerji türlerinin kullanımında, tarihi bir gelişim gözleyebiliriz.Eskilerde tahta yerine kömürün tercih edilmesi gibi, günümüzde de kömür yerine petrol tercih edilmektedir. Jeolojik süreçler boyunca güneşin aktardığı tabii kaynaklar yavaş yavaş sona ermektedir. Beyaz maden kömürü tarafından üretilen enerji hem pahalı, hem de sınırlıdır. Bu yüzden, nükleer enerji üzerinde yapılan çalışmalar geliştirilmektedir. Tükenmez olan madde, nükleer enerjinin kaynağını oluşturur.

Etiketler:

Yorumlar

Henüz yorum yapılmamış.