انواع فرم های مختلف انرژی

   در طول روز، خورشید انرژی نوری و انرژی حرارتی تولید می كند. در شب، لامپ های خیابان از انرژی الكتریكی برای روشن كردن مسیرها استفاده می كنند. در خودرو، توان بنزین كه به صورت انرژی شیمیایی ذخیره شده است سبب حركت خودرو می گردد. غذایی كه خورده می شود حاوی انرژی است كه از آن برای كار و فعالیت استفاده می گردد. انرژی، ماشین های صنعتی را به كار می اندازد، سرمایش و گرمایش منزل را تامین می كند، آهنگ را می نوازد و تصویرهای تلویزیونی را ایجاد می كند.

   با توجه به مطلب بیان شده می توان فهمید انرژی فرم های مختلفی دارد و از منابع مختلفی به دست می آید. اما تمام فرم های انرژی را می توان به دو صورت عمده دسته بندی و تقسیم كرد:

   انرژی جنبشی: انرژی جابجایی و حركت

   انرژی پتانسیل: انرژی ذخیره شده

   انرژی جنبشی، انرژی حركت است. حركت آب و باد مثال های بسیار خوبی از انرژی جنبشی هستند. یك توپ مادامی كه در هوا معلق باشد به خاطر حركت نسبی خود نسبت به سطح زمین دارای انرژی جنبشی است. – توپ توانایی انجام كار دارد چرا كه می تواند بر روی جسمی كه با آن برخورد می كند كنش و كار انجام دهد (چه به صورت حركت دادن آن و چه به صورت آسیب رساندن به آن). انرژی الكتریكی نیز نوعی از انرژی جنبشی است. با وجود اینكه نمی توان انرژی الکتریکی را به طور ملموس دید اما جریان الكتریسیته در واقع الكترون هایی است که در اجسام هادی در حال حركت هستند و این حرکت الکترون ها خود نوعی انرژی جنبشی است.

   انرژی پتانسیل انرژی ذخیره شده در اجسام است كه اجسام به خاطر موقعیت مكانی و وضعیت پیكربندی خود دارا می باشند. روغن درون بشكه یا آب درون بركه درون كوهستان مثال هایی از انرژی پتانسیل هستند. فنجان روی میز هم بخاطر ارتفاع خود از سطح زمین دارای انرژی پتانسیل است. در صورتی كه فنجان از روی میز بیفتد، جاذبه به آن شتاب داده و انرژی پتانسیل آن به انرژی جنبشی تبدیل می گردد.

   به این نوع انرژی، پتانسیل گفته می شود زیرا در صورتی كه آزاد شود قابلیت انجام كار زیادی دارد.

شکل (1). انرژی جنبشی و انرژی پتانسیل

   با بیان شدن هر دو نوع انرژی جنبشی و پتانسیل، می توان خاصیت تبدیل یك فرم انرژی به فرم دیگر را با مثال خوبی نشان داد. Roller Coaster در مسیر حرکتی خود زمانی كه به سمت بالا حركت می كند، تا زمانی كه در حال حركت است از انرژی جنبشی استفاده می كند. مادامی كه به سمت بالا حرکت می کند رفته رفته انرژی جنبشی آن به پتانسیل تبدیل می شود. در بالاترین نقطه مسیر ل نرژی جنبشی به انرژی پتانسیل تبدیل می گردد. مجددا زمانی كه به سمت پایین می آید رفته رفته انرژی پتانسیل آن به انرژی جنبشی تبدیل می شود.ن به طور كلی در طول مسیر از تبدیل انرژی جنبشی به پتانسیل و برعكس استفاده می كند.

   همین تبدیل انرژی را می توان در حرکت آونگ نیز مشاهده نمود که تصویر متحرک آن در پیوست مطالب ارائه شده است.

سایر فرم های انرژی

شکل (2). انواع انرژی و مثال های تصویری از هر یک

   همانطور كه بیان شد انرژی فرم های مختلفی دارد اما باید توجه داشت كه همه آن ها باید شرایط مشخصی همانند قابلیت تبدیل به سایر فرم های انرژی، پیروی از قانون بقا و ایجاد تغییر نسبی در جرم اجسام درگیر را داشته باشند. سایر فرم های معمول انرژی شامل موارد زیر می باشد:

• انرژی نوری كه توسط نور و سایر امواج الكترومغناطیس تولید می شود.
• انرژی مكانیكی كه در تجهیزات در حال حركتی كه كار انجام می دهند وجود دارد.
• انرژی گرمایی كه سبب افزایش حركت ذرات درون جسم و سیستم می گردد.
• انرژی شیمیایی كه در مواد مختلف ذخیره می باشد.
• انرژی الكتریكی كه در اثر حركت الكترون ها منتقل می شود.
• انرژی گرانشی كه در اثر نیروی جاذبه ایجاد می شود.
• انرژی ذاتی كه به طور ذاتی درون جرم مواد ساكن وجود دارد.
• انرژی هسته ای كه در اثر واكنش های هسته ای اتم های ماده آزاد می گردد.
• انرژی صوت و موج مكانیكی كه ناشی از نوسان و ارتعاش مواد می باشد.
• انرژی الاستیك كه از تغییر شكل مواد جامد به دست می آید.

   در قرن اخیر، دانشمندان بیان كرده اند كه جرم و انرژی رابطه بسیار نزدیكی با هم دارند. آلبرت انیشتین این مساله كه معادله جرم-انرژی (تئوری نسبیت) نامیده می شود، را با رابطه معروف خود بیان كرد، E = mc2، كه در آن E نمایانگر انرژی، m نشانگر جرم و c سرعت نور می باشد. بیان انیشتین بدین معنی است كه ماده به طور ذاتی خود فرمی از انرژی است و ماده می تواند به انرژی تبدیل شود. جایگذاری اعداد در رابطه نسبیت انیشتین این واقعیت را نشان می دهد كه یك تكه كوچك از ماده حاوی مقدار زیادی انرژی است. برای لمس این واقعیت كافی است كه قدرت تخریب یك بمب اتمی را در ذهن خود تداعی كنید!!!

   اگر تمام 1 کیلوگرم ماده متلاشی شده و به انرژی تبدیل شود از رابطه انیشتین مقدار انرژی آزاد شده به صورت زیر بدست می آید:

   هر 1 تن TNT نیز در موقع انفجار 18/4 گیگاژول انرژی آزاد می کند. با مقایسه اعداد بیان شده می توان دریافت که برای تولید انرژی توسط TNT به مقداری برابر با انرژی 1 کیلوگرم جرم متلاشی شده، به حدود 21500 کیلوتن TNT نیاز است.