Enerji

İş ve Enerji

• Fiziksel anlamda iş: Kuvvetin cismi kendi doğrultusunda hareket ettirmesi: W = F·x (joule). Kuvvet uygulandığı hâlde cisim hareket etmiyorsa ya da hareket kuvvete dikse fiziksel anlamda iş yapılmaz (çanta taşıyarak yatay yürümek).
• Enerji: İş yapabilme yeteneği; birimi joule. Güç: Birim zamanda yapılan iş, P = W/t (watt).

Enerji Türleri

• Kinetik enerji: Hareketli cisimlerin enerjisi; E_k = (1/2)mv²; kütle ve süratle artar.
• Potansiyel enerji: Çekim potansiyel enerjisi (E_p = mgh; kütle ve yükseklikle artar) ve esneklik potansiyel enerjisi (sıkıştırılmış/gerilmiş yay, lastik, ok yayı).
• Diğer türler: Isı (termal), ışık, ses, elektrik, kimyasal (besinler, yakıtlar, piller), nükleer enerji.

Enerji Dönüşümleri ve Korunumu

• Enerjinin korunumu: Enerji yoktan var edilemez, var olan yok edilemez; yalnız bir türden başka türe dönüşür. Sürtünmesiz ortamda mekanik enerji (kinetik + potansiyel) korunur (salıncak, sarkaç, lunapark treni).
• Sürtünmenin etkisi: Sürtünme mekanik enerjinin bir kısmını ısıya dönüştürür; toplam enerji yine korunur.
• Dönüşüm örnekleri: Fotosentez (ışık → kimyasal), pil (kimyasal → elektrik), elektrik motoru (elektrik → hareket), jeneratör/dinamo (hareket → elektrik), ampul (elektrik → ışık + ısı), hidroelektrik santral (potansiyel → kinetik → elektrik), güneş paneli (ışık → elektrik).
• Verim: Yararlı enerjinin harcanan enerjiye oranı; LED lambalar akkor lambalara göre çok daha verimlidir.

Isı ve Sıcaklık

• Sıcaklık: Taneciklerin ortalama hareket enerjisinin göstergesi; termometreyle ölçülür (°C, K, °F). Isı: Sıcaklık farkı nedeniyle aktarılan enerji; kalorimetre kabıyla ölçülür (joule, kalori). Isı sıcak cisimden soğuk cisme akar; ısıl dengede sıcaklıklar eşitlenir.
• Öz ısı: 1 g maddenin sıcaklığını 1 °C artırmak için gereken ısı; Q = m·c·ΔT. Suyun öz ısısı büyüktür; denizlerin karalardan geç ısınıp geç soğumasını açıklar.
• Hâl değişimi: Erime, donma, buharlaşma, yoğuşma, süblimleşme, kırağılaşma (geri süblimleşme). Saf maddelerde hâl değişimi sırasında sıcaklık sabit kalır; erime ve kaynama noktaları ayırt edici özelliktir. Kaynama noktası dış basınçla değişir.
• Isı iletim yolları: İletim (katılarda; metaller iyi iletkendir), konveksiyon (akışkanlarda madde hareketiyle; kalorifer peteği, meltemler), ışıma (boşlukta da; Güneş'ten Dünya'ya). Isı yalıtımı: Çift cam, yalıtım malzemeleri (strafor, cam yünü), termos.
• Genleşme ve büzülme: Maddeler ısınınca genleşir, soğuyunca büzülür; genleşme miktarı madde cinsine bağlıdır (ayırt edici özellik). Demiryolu raylarındaki boşluklar, köprü dilatasyon derzleri, termometrelerin çalışması. Suyun 0-4 °C arasındaki anormal genleşmesi göllerin üstten donmasını sağlar.

Enerji Kaynakları

• Yenilenemez kaynaklar: Fosil yakıtlar (kömür, petrol, doğal gaz; sera gazı salımı, hava kirliliği, asit yağmurları), nükleer enerji (uranyum; radyoaktif atık sorunu).
• Yenilenebilir kaynaklar: Güneş, rüzgâr, hidroelektrik, jeotermal, biyokütle, dalga ve gelgit enerjisi; çevre dostu ama süreklilik ve maliyet sorunları olabilir.
• Enerji tasarrufu: Yalıtım, verimli cihazlar (enerji etiketleri; A sınıfı), toplu taşıma, gereksiz aydınlatmanın kapatılması; sürdürülebilir kalkınma.