Energija

1. 01 - Što je energija?
Energijaje uzroksvemuštose događa oko nas.
Pogledajte krozprozor!Danjusa Sunca dolazi energijazračenja,as njomtoplinai svjetlost.Noćuulične
svjetiljke rabe električnuenergijuzaosvjetljavanje.Autokoji prolazi pokraj naskoristi se energijom
pohranjenomugorivu(benzinu,plinu,nafti) iliuakumulatorskojbateriji. Hranakojujedemosadrži
energijupotrebnuzarad i igranje.
Definicijaenergije danaje uUvodu:
Energijaje sposobnostobavljanjarada.
Energijase pojavljuje urazličitimoblicima.Postoji kemijskaenergija,električnaenergija,toplinska
energija,energijazračenja,mehaničkaenergijai nuklearnaenergija.Važnoje zapamtitidase energijane
može poništiti ni stvoriti,većsamomože promijenitisvoj oblik.
Nagomilani (pohranjeni) i prijelaznioblicienergije
Oblike energijemoguće je svrstati urazličite skupinei podijeliti premarazličitimkarakteristikama.Jedna
od podjelaje podjelananagomilane (skupljene,pohranjene) i prijelazne oblice energije.
Nagomilani se oblicienergijemoguodržati usvojemoblikukrozdulje vremenskorazdoblje,dokse
prijelazni oblici javljajukratkotrajno.Prijelaznase energijapojavljuje kadnagomilanaenergijamijena
svoj oblikili kadnagomilanaenergijaprelazi sjednogsustavanadrugi (sjednogtijelanadrugo).
Nagomilani oblici energije dijele se namehaničkuenergijui unutrašnjuenergiju.Umehaničkuenergiju
ubrajajuse energijamirovanja,potencijalna,kinetička,elastičnai rotacijskaenergija.Energijamirovanja
posljedicaje togašto tijelomase mposjeduje energijujednakumc2kojaje raspoloživazatransformaciju
u druge oblike energije.Unutrašnjaenergijadijeli se nanuklearnuenergiju,kemijskuenergijui
unutrašnjukaloričkuenergiju.Zakemijskuenergijuse može reći daje zapravoelektromagnetska
potencijalnaenergija.
Prijelaznisuoblici energijemehanički rad,toplinskaenergija,električnaenergijai energijakojase troši
zbogtrenja.
Pomoćuolovke možete demonstrirati nekeodpreobrazbi oblikaenergije i navedene dvijevrste energije.
Stavite olovkunarubstolai gurnite je prekorubada padne na pod.U odnosuna podolovkaposjeduje
potencijalnuenergiju.Zavrijeme padaolovke potencijalnase energijaolovkepretvaraunjezinu
kinetičkuenergiju.Utrenutkukadolovkapadne napod,kinetičkase energijapretvarauunutrašnju
kaloričkuenergijukojase pohranjujeuolovci i podu.Zbogmalene mase olovke uodnosunapod,
temperaturaolovke poraste uodnosunatemperaturupoda,dokse,zbogvelikemase poda,njegova
temperaturapraktički ne mijenja.
Razlikau temperaturi olovke i podauzrokovatće prijelaztoplinske energije solovke napod.Budući da
se energijane može stvoriti,toplinskaenergijakojaprelazisolovke napoddobivenaje preobrazbom
unutrašnje kaloričke energije.

2. Naime,unutrašnjase kaloričkaenergije olovke pretvarautoplinskuenergijukojaprelazi solovke napod
(s toplijegtijelanahladnije) dabi se pretvorilauunutrašnjukaloričkuenergijupoda.Prijelaztoplinske
energije,odnosnopreobrazbaunutrašnjekaloričke energije utoplinskui zatimtoplinske uunutrašnju
kaloričkuenergiju,odvijase takodugodokse ne izjednače temperature olovkei poda.Temperaturaće
se olovke pritomsnižavati,apodarasti.
Uzmite sada olovkui vratite je natragna stol.Da biste podigli olovku,svladavaliste silutežu -
gravitacijskuprivlačnusilukojomZemljadjeluje naolovku.Drugimriječima,obavili ste mehanički rad,
"radili ste"!Zapodizanje olovkekoristiliste se vlastitomnagomilanomkemijskomenergijomkojuste u
tijelupohranili unošenjemhrane.
Kakostalnoističemo,energija se ne može poništiti ni stvoriti,većmože samopromijeniti oblik.
Mehanički radkoji ste uložili zapodizanje olovkedobivenje pretvorbomkemijske energijepohranjene u
Vašemtijelui zatimpretvorenupotencijalnuenergijuolovkeutrenutkuvraćanjaolovke nastol.
Drugimriječima,kemijskase energijapohranjenauljudskomtijelu,posredstvommehaničkograda,
pretvorilaupotencijalnuenergijuolovke.Posredstvomprijelaznogoblikaenergije jedanse od
nagomilanihoblikaenergije pretvorioudrugi i "prešao"s jednognadrugotijelo.
Kakomjerimoenergiju?
Energijase mjeri namnoštvonačina.
Osnovnajedinicazaenergijuje džul (joule),nazvanapremaengleskomfizičaruJamesuPrescottuJouleu
(1818-1889). On je otkrioda je toplinajednavrsta(oblik) energije.Obilježavase slovom"J".
Jedandžul je energijapotrebnazaradobavljensilomodjednognjutna(newton,"N") kadse njezino
hvatište pomakne za1 metaru smjerusile.Jedandžul je takođeri energijadjelovanjasnage odjednoga
vata (wat,kraticaW) u trajanjuod jedne sekunde:J= Ws.
Za veće se iznose energijeupotrebljavajujedinice kilodžul(kJ) i megadžul(MJ)."Kilo"označavatisuću,a
"mega"milijun.Izgaranjemjedne šibice oslobodise otprilike1000 J toplinskeenergije,dokje za
spravljanje jedne šalice kave potrebnootprilike2milijunadžula(MJ) energije.
Energijase može izražavati i u drugimjedinicama,primjerice ukalorijama,kilovat-satimaili britanskim
toplinskimjedinicama.Omjerizmeđurazličitihjedinicazaenergijuje stalan:jednakalorija(cal) je 4,18J;
jedankilovat-sat(kWh)odgovara3,6 milijunadžula(3,6MJ);a 1055 džulaodgovarajednoj britanskoj
toplinskoj jedinici (Btu).Jednačašacoca-cole (240 g) sadrži 170 kJ odnosno40 kcal energije.Istukoličinu
energije sadrži i jednajabuka(100g).
Komadkruha namazanogmaslacemsadrži oko315 kJ energije.Taenergijaje dostatnaza:
6 minutatrčanjaili
10 minutavožnje biciklomili
15 minutašetnje ili
vožnjuauta7 sekundi pri brzini od80 kilometaranasatili
rad žarulje od100 W tijekomjednogsataili

3. podizanje teretaod50 kg na 1 m visine 650 puta.
Pretvorbe oblikaenergije
Jedanoblikenergije može se pretvoritiudruge oblike energije.Primjerice,diokemijske energije
pohranjene ubateriji pretvarase usvjetlostkadauključimobaterijskusvjetiljku.
Hrana također sadrži kemijskuenergiju.Kadatijelokoristi tupohranjenukemijskuenergijuonase,i opet
samo dijelom,pretvaraumehaničkuenergijui/ili mehaničkirad.
Kada se prejedete,energijaizhrane se akumulira,tj.pohranjenaje kaokemijskaenergijauobliku
masnihstanica.
Kada razgovaramoprekotelefonazvukse pretvarauelektričnuenergiju,kojase dalje prenosiprekožice
(ili krozzraku oblikuelektromagnetskeenergije).Nadrugoj strani telefonpretvaraelektričnuenergijuu
zvukprekozvučnika.
Automobil se koristi pohranjenomkemijskomenergijomgorivazakretanje.Motors unutrašnjim
izgaranjemtransformirakemijskuenergijuuunutrašnjukaloričkuenergiju,dabi se unutrašnjakalorička
energijapretvorilazatimutoplinskui mehanički rad.
Slično,utosteruse električnaenergijatransformiranajprije uunutrašnjukaloričkuenergiju,aovazatim
u toplinui svjetlost.(Pogledate li uunutrašnjosttosteravidjetćete užarene žice koje svijetle.).
Televizortransformiraelektromagnetskuenergijuusvjetlosti zvuk.
Toplinskaenergija
Toplinaje prijelazni oblikenergije.Koristimoje zapunotoga,primjerice zazagrijavanje prostorijai
pripremanje hrane.
Prijelaztoplinskeenergije izmeđutijelarazličitihtemperaturaodvijase nadvafizikalnorazličitanačina:
prvi je vođenjemi prenošenjem,adrugi toplinskimzračenjem.Prvi je vezanzamateriju,adrugi je
posljedicaelektromagnetskogzračenja.
Vođenje se događakadatoplinskaenergijaprelazisjednogtijelanadrugoprilikomizravnogkontakta.
Kada dotaknemoprstomvrući predmettoplinaprelazinaprstprovođenjemi zagrijavaga.Toplina
prelazi spredmetakoji imavišutemperaturunapredmetkoji imanižutemperaturu.
Metal je izvrstan vodičtoplinske energije.Drvoi plastikanisudobri vodiči topline."Loši"vodiči nazivaju
se izolatorima.Zbogtogase kuhinjske posuderade odmetalaa drške odplastike.
Prenošenjeje gibanjeplinovaili tekućinaodtoplijihpremahladnijimmjestima.Ukolikoje posudaza
juhuprozirna,moguće je vidjeti gibanje strujeprenošenja.Topli se dijelovijuhe gibajupremagore,dalje
od zagrijavanogdijelaposude nadnu,premahladnijemdijeluposudenavrhu.Hladniji diojuhe
istovremenose gibatakodazauzme mjestotoplijegdijelajuhe.Gibanje je kružnogoblikaunutar
posude.
Strujanje zrakau atmosferi čestoje rezultatvođenjatoplineprenošenjem.Dobarprimjerje vjetarkoji
gotovouvijekpuše ublizinimora.Topli zrakje lakši odhladnogzrakai stoga se diže.Kopnose zagrijava

4. brže od mora, pa je za vrijeme sunčanogdanakopnotoplijeodmora.Topli zrakiznadkopnase diže,a
nadomještagahladniji zrakiznadmora.To gibanje zrakaosjećamokaoljetni povjetarac.
EnergijaoslobođenanaSuncunazivase Sunčevomenergijom.Toje energijakojanastaje uunutrašnjosti
Sunca termonuklearnomfuzijom.Spajanjemčetirijujezgaravodikauhelij oslobađase energijaod
1,17?10-18 kWh za svakujezgruhelija.Tase energijaprenosi kondukcijompremapovršini Suncaskoje
se emitirau Svemir(3,3?1027kWh godišnje) uoblikuelektromagnetnihvalova,odnosno,kakose još
govori,zračenja:radiovalovi,infracrveno,vidljivo,ultraljubičasto,rendgenskoi gamazračenje.
Većinaenergije saSunca,međutim,štodopire doZemljeje energijaultraljubičastogi infracrvenog
zračenja.Naime,tase energijane može prenijeti doZemlje provođenjemili prenošenjemtopline zbog
gotovopraznogprostora izmeđuSuncai Zemlje.Kakone postoji materijakojabi prenijelatuenergiju,
ona se prenosi zračenjempomoćuelektromagnetnihvalovaodnosnopomoćuelektromagnetnog
zračenjarazličitihduljina.
Od energije emitirane saSuncadoZemlje dopire tekmilijarditidio(1,556 1018 kWhgodišnje).Odte
energije,kojadopire dovrhaZemljine atmosfere,oko30% reflektirase natragu svemir,oko47%
pretvarase u toplinui emitirakaoinfracrvenozračenje,oko23% troši se na isparavanje vode i oborinski
ciklusuatmosferi,asamo se mali diopretvarau energijuvjetra,troši nafotosintezui sl.
Kada svjetlostdođe doZemlje,tuse apsorbiraili reflektira.Tamnijepovršine višeapsorbiraju,asvjetlije
površine više reflektirajuelektromagnetskozračenje.Dakle,ljeti će nambiti manje vruće ukolikose
odjenemousvjetlijuodjeću.
Energijahrane
Energijamijenjaoblikusvakomkorakuhranidbenoglanca.Toćemoopisati na primjerujednogklipa
kukuruza.
Fotosintezaje procesukojemse svjetlosnaenergijapretvaraukemijskuenergijupohranjenuuglukozi.
Za fotosintezuje potrebnasvjetlosnaenergija,kloroplast,vodai ugljični dioksid.Dokje izložena
svjetlosti,biljkaapsorbiraugljični dioksid,aispuštakisik.Tijekomfotosinteze biljkakrozkorijenuzima
hranjive tvari izzemlje.
Kukuruzraste i razvijaklipove ?vlastitosjeme.Energijasvjetlosti,posredstvomfotosinteze,pohranjena
je u biljci.Zrnakukuruzapunasu energije uoblikušećerai škroba.Obrani kukuruzsluži kaohrana
pilićimai drugimživotinjama.Pilićikoriste hranudabi rasli i kretali se.Dioenergije spremajukaotkivo
mišića- proteine,i kaomasnotkivo.
Da bi piletinastigladotrgovine potrebnaje energijakodobrade,transportai zamrzavanja.Kodpripreme
jelatakođerse troši energija.
Mi jedemohranuza rast,pokretanje i pohranu.Kadase naše tijelokoristi energijomizhrane,potreban
mu je kisikkoji udiše izzraka.Kaodioprodukatakemijskihprocesaunašemtijeluizdišemougljični
dioksid.Ugljičnidioksidopetmogukoristiti biljkezarast.Dakle,to je veliki krugživota!
U ovomste poglavljunaučili što je toenergijai osnovnepodjeleoblikaenergije.Idući odlomakdonosi
više oposebnomoblikuenergije - električnoj energiji i odgovaranapitanje "Štoje to električnastruja?".