Energija ir darbas
Jau minėjome, kad, norint ledą paversti skystu vandeniu, reikia ener̃gijos. Kas yra energija? Šį žodį dažnai girdite. Pavyzdžiui, sakoma: „Šiandien esu labai energingas.“ Ką reiškia šis žodis? Tam, kad išsiaiškintume, prisiminkime, kaip ledas virsta skystu vandeniu. Kylant aplinkos temperatūrai, lede esančios vandens molekulės pradeda greičiau judėti ir taip suardo tarpusavio ryšius. Šildydami ledą, suteikiame jam energijos. Šitą energiją molekulės naudoja tam, kad gautų daugiau laisvės ir atsiplėštų vienos nuo kitų (4.1.1 pav.).
Dažnai vaikystėje žaisdavome su žaislais, kurie pradėdavo judėti atleidus suspaustą spyruoklę (4.1.2 pav.). Taigi, suspausta spyruoklė yra energijos šaltinis. Atleidžiamos spyruoklės sukaupta energija perduodama žaislui, todėl žaislas ima judėti.
Žodis energija yra kilęs iš graikų kalbos ir reiškia „veikimas“. Šis žodis pirmą kartą paminėtas maždaug III a. pr. Kr. Aristotelio veikale „Fizika“. Energija – tai kūnų savybė. Mūsų aplinkoje yra daug energijos perdavimo pavyzdžių. Medžių šakų judėjimas, upelio čiurlenimas, Saulės švytėjimas – visa tai reiškiniai, vykstantys dėl perduodamos energijos. Visa gyvybė Žemėje priklauso nuo energijos, ji nuolat gaunama iš Saulės. Ar įsivaizduojate, kad vos per 9 minutes Žemė iš Saulės gauna tiek energijos, kiek visa žmonija pagamina per metus? O kas nutiktų, jei Saulė staiga užgestų? Visa gyvybė pražūtų.
Yra daug energijos rūšių: mechaninė, cheminė, elektros, saulės, vėjo, vandens, šilumos (4.1.3 pav.). Mes energijos gauname valgydami maistą – maisto medžiagose sukauptą cheminę energiją.
- a
- b
- c
Ener̃gija – tai gebėjimas atlikti darbą.
Pavyzdžiui, arklio, žmogaus ir automobilio energija atitinka darbą, kurį atitinkamai gali atlikti arklys, žmogus ir automobilis (4.1.4 pav.). Žmogus, įveikdamas 1 kilometro atstumą, gali nunešti daug mažesnės masės krovinį, negu nugabena arklys arba automobilis. Vadinasi, arklys turi daugiau energijos už žmogų, o automobilis – už arklį.
Energija žymima raide E ir matuojama džáuliais (J):
[E] = 1 J.
Šis matavimo vienetas yra pavadintas anglų mokslininko Džeimso Preskoto Džaulio (James Prescott Joule, 4.1.5 pav.) garbei, nes jis atrado, kad šiluma yra viena iš energijos rūšių.
O kiek energijos yra vienas džaulis? Daug ar mažai? Labai nedaug. Apytiksliai tiek energijos reikėtų 20 lašelių vandens temperatū̃rai pakelti 1 Celsijaus láipsniu (1 °C). Yra ir kitas energijos matavimo vienetas. Jis vadinamas kalòrija ir žymimas santrumpa cal.
1 cal – tai šilumos energija, reikalinga 1 gramo vandens temperatūrai pakelti 1 °C.
1 cal = 4,187 J.
1000 cal = 1 kcal = 4187 J.
Kalorijomis dabar paprastai nurodoma maisto produktų energinė vertė – kiek energijos jie suteikia. Pavyzdžiui, sumuštinis su „Daktariška“ dešra turi 206 kcal, arba 206 000 cal. Paverskime šias kalorijas džauliais: E = 206 000 cal × 4,187 = 862 522 J. Vidutinės (tarkim, 32 kg) kūno masės vienuolikmečiui toks sumuštinis suteikia energijos, reikalingos nueiti 2,7 km.
Klausimai ir užduotys
- Kur dingsta energija, kurią suteikėme ledui?
- Kokias žinote energijos rūšis?
- Savais žodžiais apibūdinkite energiją.
- Įsivaizduokite, kad į puodelį įpylėte karštos arbatos. Po 5 minučių arbata atvėso. Kaip manote, kur dingo šilumos energija?
- Internete paieškokite informacijos apie maisto energinę vertę kalorijomis. Apskaičiuokite, kiek šiandien suvartojote kalorijų ir kokį atstumą nuėjote. O dabar apskaičiuokite, kiek iš tikrųjų galėjote nueiti suvartoję tokį kiekį kalorijų, ir pamąstykite, ar pakankamai daug judate.
Ko išmokome?
- Iš graikų kalbos kilęs žodis energija reiškia „veikimas“.
- Energija – gebėjimas atlikti darbą.
- 1 cal – tai šilumos energija, kurios reikia 1 g vandens temperatūrai pakelti 1 °C. Viena kalorija prilyginama 4,187 J.
- Service provided by UAB "Biznio mašinų kompanija" and "Star Cloud OÜ"