LinkBack URL
About LinkBacks
Alıntı ile CevaplaEnerji
Günlük konuşma dilinde, çok iş yapan ve her an iş yapmaya hazır olan kişilere "enerjik" deriz. Fizik ve mühendislik bilimle*rinde de "enerji" ile "iş" arasında benzer bir ilişki vardır. Çünkü bir işin yapılabilmesi için mutlaka enerji gereklidir.
Enerji, bir yakıtın kimyasal enerjisinden bir pilin ya da başka bir elektrik kaynağının sağladığı elektrik enerjisine kadar çok değişik biçimlerde bulunabilir ve hangi biçimde bulu*nursa bulunsun belirli bir işin yapılmasını sağlayabilir. Örneğin bir lokomotif bir treni çekerek yaptığı işi motorunda yanan dizel yakıtının kimyasal enerjisine, ağır yükleri kaldıran bir vinç ise motorunu çalıştıran elektrik enerjisine borçludur.
Bir cismi iten ya da çeken bir kuvvet de o cismi hareket ettirebiliyorsa mekanik bir iş yapıyor demektir. Ama uygulanan kuvvet cismi yerinden oyna-tamadığı sürece iş yapmış sayılmaz. Sözgelimi ağır bir cismi kaldırıp rafa koyması istenen kişi bunu başarırsa bir iş yapmıştır. Ama yük kaldıramayacağı kadar ağırsa, ne kadar çaba harcamış olursa olsun, yararlı bir iş yaptığı söylenemez.
Cismin kaldırılıp rafa konulması örneğinde, bu işin yapılmasını sağlayan enerji, o kişinin kaslarını çalıştıran kimyasal enerjidir. Üstelik rafa kaldırılmış olan cismin de artık bir potansiyel enerjisi vardır. Çünkü o yükseklik*ten yere düşerek bir iş yapma "gücüne" kavuşmuştur ve yere düştüğü zaman yaptığı iş rafa kaldırılması için yapılmış olan işe denk*tir. Kısacası, o cismi rafa koyan kişi bu işi yaparak kaslarındaki kimyasal enerjiyi cismin potansiyel enerjisine dönüştürmüştür.
Cismin raftan aşağı düştüğünü varsayalım. Bu durumda, cismin kütlesi üzerine etki eden yerçekimi kuvveti cismin giderek daha hızlı düşmesine yol açar . Böylece raftaki cismin potansiyel enerjisi, yerçekimi kuvvetinin etkisiyle harekete geçen kütlenin kinetik enerjisine dönüşmüş olur. (Kinetik sözcüğü hareketle ilgili anlamındaki Yunanca kinesis sözcüğünden türemiştir.)
Görüldüğü gibi enerji bir biçimden başka bir biçime dönüşebilir; bu dönüşümü gerçek*leştiren de yapılan iştir. Enerjinin bir biçim*den başka bir biçime dönüşmesinde, dönüşü*mün sonundaki toplam enerji, dönüşüm ön*cesindeki toplam enerjiye eşittir. Bu, enerji*nin korunumu diye bilinen önemli bir ilkedir. Enerji dönüşümünü gerçekleştirmek için yapılan işin miktarı, yeni bir biçime dönüş*türülen enerjinin miktarına eşittir. İş biri*mi joule'dür (jul); enerji yapılan işle ölçüldü*ğü için enerji de joule'le ölçülür
Potansiyel enerji ile kinetik enerji mekanik enerjinin değişik biçimleridir. Bir cismin yük*selmesinden kaynaklanan potansiyel enerji, cismin kütlesine ve çıkarıldığı yüksekliğe bağ*lıdır. Gerilen bir yayın da potansiyel enerjisi vardır: Eğer gergin bir yaya ağırlık bağlar ve sonra serbest bırakırsanız, yay bu ağırlığı kaldırarak iş yapmış olur.
Hareket eden bir cismin kinetik enerjisi ise kütlesine ve hızına bağlıdır. Cismin kütlesi iki katına çıkarsa kinetik enerjisi de iki katına çıkar; bu nedenle bir beyzbol topunu durdur*mak, bir tenis topunu durdurmak için gerekli olandan daha çok güç harcamayı gerektirir. Ama, hareket eden cismin hızı iki katına çıkarsa kinetik enerjisi dört katına çıkar. Bunu bilimsel bir anlatımla söylersek, kinetik enerji hızın karesiyle doğru orantılıdır. Saatte 100 km hızla yol alan bir otomobilin fren yapınca durma uzaklığı, saatte 50 km hızla giden otomobilin fren yapınca durabileceği uzaklığın dört katıdır.
Bir ırmağın suyu yüksek bir barajın ardında toplanırsa potansiyel enerji kazanır; önünde*ki set yıkılırsa büyük bir hızla vadiye akar ve önüne çıkan her şeyi sürükleyip götürür. Baraj gölünde toplanan su borularla aşağıya akıtılırsa, potansiyel enerji bu hareketle kine*tik enerjiye dönüşür. Bir türbini döndürerek mekanik bir iş yapan bu suyun kinetik enerji*si, türbine bağlı bir dinamo yardımıyla elek*trik enerjisine dönüştürülebilir. Böylece me*kanik iş, barajdaki suyun potansiyel enerjisini önce kinetik enerjiye dönüştürmüş, sonra bu kinetik enerji gene mekanik iş yardımıyla elektrik enerjisine dönüştürülmüş olur.
Yakın zamanlara kadar ısı da bir enerji biçimi sayılıyordu. Ama bugün bilim adamları bu konuda farklı düşünüyorlar ve ısıyı moleküler enerjinin bir cisimden başka bir cisme aktarıldığı bir süreç olarak kabul ediyorlar. Bir gazocağının üstündeki tencere, moleküllerinin mekanik enerjisi arttığı için ısınır. Yanan gazın kimyasal enerjisi açığa çıkar ve bu enerji gaz moleküllerinin daha yüksek hızla hareket etmesine, böylece daha çok mekanik enerji kazanmasına yol açar. Bu mekanik enerji ısı yoluyla tencerenin ve içindeki suyun moleküllerine aktarılır. Hem iş, hem ısı enerjiyi aktardığı ya da başka bir enerji biçimine dönüştürdüğü için iş ve ısı eşdeğer süreçler olarak kabul edilebilir.
Suyu yüksek bir depoya çıkarmak için, elektrik motoruyla çalışan bir pompa kullan*dığımızı ve böylece elektrik enerjisini potansi*yel enerjiye dönüştürdüğümüzü varsayalım. Kullanılan elektrik enerjisinin tümü suyun potansiyel enerjisine dönüşmez. Bir bölümü sese dönüşür; oldukça büyük bir bölümü de ısı yoluyla motorun tellerindeki, makine par*çalarındaki ve sudaki moleküler enerji kaza-nımına dönüşerek onları ısıtır. Bu olayda kullanılmış olan enerjide hiçbir kayıp olma*mış, yalnızca enerjinin bir bölümü "istenme*yen" biçimlere dönüşmüştür. Buna "enerji kaybı" denebilir. Enerji kaybının en önemli nedeni ısıdır. Bir elektrik ampulü kullanılan elektrik enerjisinin ancak beşte birini ışığa dönüştürür; geri kalanı ısı yoluyla yok olur. En verimli içten yanmalı motorlarda bile kullanılan yakıtın enerjisinin beşte üçü boşa gider.
Motorların çoğunda görülen bu enerji sa*vurganlığı çevre kirliliğine ve zaten kısıtlı olan doğal enerji kaynaklarının hızla tükenmesine yol açtığı için kaygı vericidir . Su, rüzgâr ve güneş enerjisi her zaman boldur; ama kömür, ham petrol ve doğal gaz gibi enerji kaynakları kısıtlıdır. Bilim adamları dünyadaki enerjiden yararla*nabilmenin yeni yollarını arıyorlar. Maddeyi oluşturan atomların içindeki çok büyük ener*jiyi açığa çıkarmak bu konuda atılmış önemli bir adımdır . Ama gü*nümüzde nükleer enerji üretiminde kullanı*lan uranyum kaynakları da bir gün tükene*cektir.
İnsan vücudu da sindirdiği besinlerdeki kimyasal enerjiyi yanmaya benzer bir süreçle kullanır
