Energie

De la Wikipedia, enciclopedia liberă

Acest articol are nevoie de ajutorul dumneavoastră! Puteţi contribui la dezvoltarea şi îmbunătăţirea lui apăsând butonul "modifică pagina".

Cuvântul energie (din limba greacă veche, ενέργεια (energhia) - activitate, "εν" având semnificaţia "în" şi "έργον" având semnificaţia "lucru") desemnează o folosire uzuală şi una ştiinţifică.

• În sensul uzual de folosire, cuvântul energie este un substantiv feminin, având singular şi plural (o energie, două energii). Semnificaţia cuvântului poate fi:
  • forţă, vigoare, putere, tărie, capacitate de a acţiona; sau
  • fermitate, decizie, hotărâre în acţiunile întreprinse.

La nivelul actual de cunoştinţe şi dezvoltare tehnologică, se consideră că Universul care ne înconjoară există sub două forme: de substanţă (materie) şi câmp de forţe. Materia este caracterizată prin două mărimi fundamentale: masa şi energia. Masa este măsura inerţiei şi a gravitaţiei, iar energia este măsura scalară a mişcării materiei. Cuvântul ENERGIE are o răspândire foarte largă, dar, cu toate acestea, conţinutul concret al noţiunii nu este la fel de răspândit sau riguros analizat, datorită îndeosebi unor particularităţi mai subtile, caracteristice anumitor forme de energie. Cea mai generală definiţie, prezintă energia ca măsură a mişcării materiei. Această formulare, deşi corectă, prezintă inconvenientul unei exprimări mai puţin explicite, având în vedere diversitatea mare a formelor de mişcare a materiei.

Energia este o funcţie de stare şi nimic altceva: energia este o mărime de stare a unui sistem fizic. Energia defineşte calitatea schimbărilor şi proceselor care au loc în Univers, începând cu deplasarea în spaţiu şi terminând cu gândirea. Unitatea şi legătura formelor de mişcare a materiei, capacitatea lor inepuizabilă de transformare reciprocă, a permis măsurarea diferitelor forme ale materiei printr-o măsură comună: ENERGIA.

Energia este unul dintre cele mai importante concepte fizice descoperite de om. Înţelegerea corectă a noţiunii de energie constituie a condiţie necesară pentru analiza sistemelor energetice şi a proceselor energetice.

• În sensul folosit în fizică, sau, mai general, în ştiinţă, tehnică şi tehnologie, cuvântul energie, în fizică este un substantiv feminin defectiv de plural - energie, la singular, fără articolul nehotărât o, respectiv, pentru plural, se foloseşte expresia forme de transfer energetic şi nu forme de energie, cum este adeoseri folosit în mod evident incorect.

Denumirea formelor de energie este legată de:

• modul de manifestare a energiei (de exemplu: energie mecanică, energie electrică, energie luminoasă)
• purtătorul de energie (de exemplu: energie termică)
• provenienţa energiei (de exemplu: energie nucleară, energie hidraulică, energie eoliană, energie geotermică, energie solară).

Câteva principii generale pot fi enunţate:

• Energia este o abstracţie matematică, o măsură a mişcării în fenomenele de transformare a formelor în mişcare.

• Energia disponibilă nu este întotdeauna sub forma dorită. Pentru a obţine forma dorită, trebuie procedat la conversie. Uzual, nu toată energia disponibilă poate fi transformată într-o altă formă de energie.

• Cantitatea totală de energie rămâne neschimbată în orice transformare a formelor în mişcare - legea conservării energiei. Această lege permite deducerea modului de funcţionare a sistemului în care au loc transformări, dacă cunoaştem expresiile matematice ale diferitelor forme de energie.

• Deoarece energia nu poate fi creată sau distrusă, suma energiilor care intră în proces trebui să fie egală cu suma energiilor care rezultă din proces.

• Utilizarea diferitelor forme de energie implică cunoaşterea transformărilor dintr-o formă de energie în alta. S-a descoperit astfel, legea fundamentală privind ireversibilitatea în timp a fenomenelor reale, ce ne permite să aflăm câtă energie disponibilă avem. Astfel s-a introdus noţiunea de entropie (evoluţie) a cărei creştere în timpul proceselor fizice determină ireversibilitatea.

• Energia defineşte calitatea proceselor, entropia defineşte sensul evoluţiei proceselor. Cunoaşterea proprietăţilor sistemelor fizice şi a legilor de desfăşurare a proceselor se face folosind noţiunile şi principiile termodinamicii (care sunt exprimările matematice ale legii conservării şi legii entropiei). Se consideră că reprezentările macroscopice constituie un sistem teoretic destul de cuprinzător pentru înţelegerea generală a lucrurilor.

[modifică] Energia fizică

Măsura generală a diferitelor forme de mişcare a materiei, energia exprimă capacitatea unui sistem fizic de a efectua lucru mecanic atunci când suferă o transformare dintr-o stare într-alta (a se vedea articolul Energie (în fizică)). La mijlocul secolului al XIX-lea s-a stabilit experimental că formele calitativ deosebite al mişcării se transformă una în alta, în raporturi cantitative strict determinate. Ori de câte ori, în cursul interacţiunii materiale a corpurilor, "dispare" o anumită cantitate echivalentă de mişcare sub altă formă dată, "apare" o cantitate echivalentă de mişcare sub altă formă. Acest fapt a dovedit unitatea şi indestructibilitatea mişcării materiei şi a permis introducerea noţiunii de energie, adică măsurarea diferitelor forme de mişcări printr-o mărime comună. Diferitelor forme ale mişcării le corespund diferite tipuri de energie (mecanică, electromagnetică, termică, chimică, nucleară, etc.) iar echivalenţa diferitelor tipuri de energii, transformarea lor reciprocă în raporturi determinate şi-a găsit expresia în legea conservării şi transformării energiei, care este un caz particular al legii mult mai generale de conservare a materiei, şi anume Legea conservării materiei.

Energia este o calitate intrinsecă a materiei, a oricărui sistem fizic, indiferent dacă acesta constă din substanţă, din câmp sau le conţine pe ambele.

În sensul folosit în fizică, sau, mai general, în ştiinţă, tehnică şi tehnologie, cuvântul energie este un substantiv feminin defectiv de plural - energie, la singular, fără articolul nehotărât o, respectiv, pentru plural, se foloseşte expresia forme de transfer energetic şi nu forme de energie, cum este adeoseri folosit, în mod evident incorect.

[modifică] Definiţie

[modifică] Definiţia generală din mecanică şi termodinamică

Energia, definită în fizica clasică, în mecanică, respectiv în termodinamică, este starea unui sistem fizic oarecare de a efectua lucru mecanic între două poziţii diferite ale respectivului sistem fizic în spaţiu.

Folosind notaţiile comune în fizică, se poate scrie:

Adică, lucrul mecanic (notat cu L) efectuat de un sistem oarecare este dat de integrala produsului dintre forţa (notată cu F) cu care sistemul fizic acţionează pe elementul de distanţă, care aici este reprezentat infinitezimal ca o diferenţială, ds.

[modifică] O altă definiţie, folosită în mecanică

Folosind conceptul de vector, expresia energiei ca lucrul mecanic efectuat de un sistem fizic ce acţionează cu o anumită forţă, pe o anumită distanţă, este un produs scalar a doi vectori, vectorul forţă şi vectorul deplasare.

L = F * d = F x d x cos (F ; d)

unde prin notaţia: L, F şi d se înţeleg scalarii respectivi, adică valorile numerice ale respectivelor mărimi fizice, respectiv prin F şi d se înţeleg mărimi vectoriale corespunzătoare, adică valorile numerice ale forţei şi deplasării, dar orientate spaţial în mod unic determinabil.

[modifică] Unitatea de măsură a energiei, dimensiunea energiei

Unitatea de măsură a energiei în Sistemul Internaţional (sau SI, pe scurt) este 1 Joule, sau 1 J. Ceea ce se poate scrie:

< E > = < L > = < F > x < d > = 1 N x 1 m = 1 kg x 1m x s^-2 x 1 m = 1 kg x 1m² x 1s^-2 = 1 J

Deci 1 J este, în termeni de mărimi fizice fundamentale: 1 kg x 1 m² x 1 s^-2.

Dimensional, relaţia de mai sus devine:

[ E ] = M x L ⁺² x T ^-2

[modifică] Forme de transfer energetic

• Se poate vedea şi articolul special dedicat formelor de tranfer energetic.

Energia nu are forme diferite, aşa după cum se foloseşte în vorbirea curentă în mod greşit, pentru că energia este o proprietate intrinsecă, fundamentală a materiei. Însuşi în sens gramatical, cuvântul energie este defectiv de plural.

Ceea ce este variabil, este modul concret în care energia se transferă de la un sistem fizic la altul. În acest sens, există diferite moduri specifice în care energia este transferabilă, forme de transfer energetic, care sunt toate mărimi fizice distincte, depinzând de procesul transferului de energie, dar, având toate aceeaşi unitate de măsură, 1 Joule, denumită astfel în cinstea fizicianului James Prescott Joule.

• • Câteva din cele mai cunoscute forme de transfer energetic sunt următoarele mărimi fizice distincte, prezente în diferite domenii ale fizicii, având desigur aceeaşi dimensiune fizică, M x L ⁺² x T ^-2:

• Căldura (în Termodinamică)
• Energia cinetică (în Mecanică)
• Energia internă (în Termodinamică)
• Energia potenţială (în Mecanică)
• Energie, în relativitate (în Teoria relativităţii)
• Lucrul mecanic (în Mecanică)
• Momentul forţei (în Mecanică)

Fiecare din aceste forme de transfer al energiei are câte un articol special dedicat.

[modifică] Conservarea energiei

Una din calitaţile esenţiale ale conceptului de energie este conservarea sa. De fapt, materia, cu cele două forme ale sale distincte, dar interschimbabile, de existenţă, substanţa şi câmpul, şi deci energia se conservă, după cum Antoine Lavoisier remarca în 1778, într-una din lucrările sale: "În natură, nimic nu se pierde, nimic nu se câştigă, totul se transformă."

Această frază concisă, devenită celebră în ştiinţă, a fost scrisă de către Lavoisier cu ocazia publicării lucrării Considérations Générales sur la Nature des Acides (Consideraţii generale asupra naturii acizilor în limba română), lucrare în care, printre altele, savantul francez a demonstrat direct, cantitativ, şi pentru prima oară explicit în ştiinţa modernă, legea conservării materiei.

Materia, cu formele sa interschimbabile, substanţa şi câmpul, respectiv cu toate proprietăţile sale intrinseci, aşa cum ar fi energia, se conservă întotdeuna.

Câteva exemple relativ cunoscute din fizică ar putea fi: legea conservării energiei unui pendul, legea conservării energiei în cazul unei maşini termice, legea conservării energiei în cazul unei explozii, legea conservării masei şi energiei în cazul unei explozii nucleare, etc..

Această constatare, a conservării totale a materiei, care astăzi ni se pare firească, sau aproape firească, a avut nevoie de un timp îndelungat, precum şi de nenumăraţi gânditori, filozofi, oameni de ştiinţă, pentru a ajunge în forma sintetică, cunoscută azi ca Legea conservării materiei.

• A se vedea şi articolele:

• • Explozie chimică
  • Explozie nucleară
  • Legea conservării energiei,
  • Legea conservării materiei,
  • Legi de conservare.
  • Pendul fizic

[modifică] Tipuri de energii fizice

• Energie cinetică
• Energie a combustibililor
• Energie de deformaţie
• Energie electromagnetică
• Energie eoliană
• Energie hidraulică
• Energie internă
• Energie liberă
• Energie luminoasă
• Energie magnetică
• Energie mecanică
• Energie nucleară
• Energie de rezonanţă
• Energie sonoră
• Energie termică
• Energie de zacământ

[modifică] Energia solară

Energia solară este energia emisă de Soare în întreg domeniul radiaţiei sale electromagnetice. Pământul primeşte două calorii pe centimetru pătrat la distanţa medie Pământ-Soare în afara atmosferei (perpendicular pe direcţia razelor solare) şi pe minut primeşte constanta solară, ceeea ce revine la o emisiune de energie de 3,9 ori 10 la puterea 33 sau la o pierdere de masă a soarelui de 4 000 000 de tone pe secundă.

[modifică] Energia chimică

Este energia care se degajează sau se absoarbe în reacţiile chimice. Este determinată de componenţa şi structura chimică a substanţelor. se exprimă ca diferenţa dintre energia produselor iniţiale intrate în reacţia chimică şi energia produselor de reacţie.

[modifică] Energie regenerabilă

Vezi: Energie regenerabilă

[modifică] Energia germinativă

Însuşire a seminţelor exprimată prin procentul de seminţe germinate normal în 1/3 - 1/2 din timpul stabilit pentru determinarea facultăţii germinative.

[modifică] Energia specifică organelor de simţ

Teorie idealist-subiectivă, formulată de naturalistul german J.P. Muller de pe poziţiile idealismului fiziologic. Potrivit ei, activitatea organelor de simţ nu este determinată de realitate obiectivă, ci de o energie proprie, ruptă în mod metafizic de lumea exterioară.

[modifică] Legături externe

http://universulenergiei.educatia.ro/intrebari/universul/ Ce este Universul Energiei? http://universulenergiei.educatia.ro/intrebari/energia/ Ce este energia?