Konuyu Değerlendir
  • 0 Oy - 0 Ortalama
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
Enerji bir türden diğerine nasıl dönüşür - Enerji Çeşitleri ve Dönüşümleri
#1
[Resim: 147269928206641.png]

Enerji bir türden diğerine nasıl dönüşür -

Enerji

Fizikte, enerji doğrudan doğruya gözlemlenemeyen fakat kendi konumundan hesaplanabilen fiziksel sistemin geniş ve korunmuş bir özelliğidir. Enerji, fizikte temel önemdedir. Pek çok biçime girebilmesinden dolayı enerjinin kapsamlı bir tanımını yapmak imkansızdır ama en yaygın tanım şudur: Enerji, bir sistemin iş yapma kapasitesidir. Fizikte iş, kuvvetin yer değişim yönündeki bileşeninin etkisinin yerdeğiştirmeyle çarpımı olarak tanımlanır ve enerji, iş ile aynı birimle ölçülür.

Enerjinin 3 temel formülü vardır:


E=Fd

1 Joule enerjisi olan bir madde, 1 metreyi 1 Newton ile gidebilir.

E=mc2

1 kg kütlesi olan bir maddenin ışık hızının karesinin sayısal değeri kadar (Joule) enerjisi vardır.

E=Pt

1 Joule enerjisi olan bir madde, 1 saniye boyunca, 1 Watt'lık güç uygulayabilir.

Fizikte, enerjinin önemi için bir sebep; enerjinin korunma özelliğidir. Enerjinin korunumu yasası şöyle söyler: Enerji ne yaratılabilir ne de yok edilebilir, sadece farklı biçimlere dönüştürülebilir. Enerjinin bir hacim alanı içerisindeki bütün biçimlerinin toplamı sadece o hacme giren ya da o hacimden çıkan enerji miktarı ile değiştirilebilir. Enerjinin önemi için diğer sebep; enerjinin alabileceği farklı biçimlerin sayısıdır. Kinetik enerji (hareket enerjisi) ve potansiyel enerji enerjinin iki temel kategorisidir. Kinetik enerji atılan bir beyzbol topu gibi hareketli bir kütle tarafından taşınan hareketin enerjisidir. Potansiyel enerji kütleçekim alanı, elektrik ya da manyetik alan gibi bir kuvvet alanı içerisindeki objelerin konumları tarafından etkilenen enerjidir. Örneğin; yer çekimine karşı kaldırılan bir nesne içerisinde, eğer düşerse kinetik enerjiye dönüştürülen, kütleçekim potansiyel enerjisi depolar. Işık gibi elektromanyetik dalgaların ışıma enerjisi, katı cisimlerin bozulması ya da esnemesi sonucu elastik enerji, örneğin; bir yakıtın yanmasıyla oluşan kimyasal enerji ve ısı enerjisi, maddeyi oluşturan parçacıkların belirli bir rastgele hareketinin mikroskopik kinetik ve potansiyel enerjileri enerjinin özel biçimlerini içerir.

Ancak, bir sistemdeki toplam enerjinin tamamı işe dönüştürülemez. Bir sistemin enerjisinin işe dönüştürülebilen miktarına kullanılabilir enerji denir. En fazla bozulan ve enerjinin en yüksek entropi biçimi olarak ısı enerjisi özel bir duruma sahiptir. Termodinamiğin ikinci yasası, enerjinin değişik biçimlerine dönüştürülebilen ısı enerjisinin miktarını belirler.

Her cisim durgunken kütleye sahiptir. Buna hareketsiz kütle denir. Eylemsizlik kuvveti, Albert Einstein'ın E=mc2 eşitliği kullanılarak hesaplanabilir.

Enerjinin bir biçimi olan durgun enerji enerjinin başka biçimlerine çevrilebilir. Tüm enerji dönüşümlerindeki gibi, enerjinin toplam miktarı bu durumda da azalmaz ya da artmaz. Bu perspektiften dolayı; evrendeki maddenin miktarı onun toplam enerjisine katkıda bulunur.

Benzer bir biçimde, tüm enerji kütlenin bir eşdeğer miktarını gösterir. Güneşimiz (ya da bir nükleer bomba) nükleer potansiyel enerjiyi enerjinin başka biçimlerine dönüştürür; toplam kütlesi haddi zatından dolayı azalır. Çünkü, Güneş büyükçe bir ışık enerjisi olarak hala içerisinde aynı toplam enerjiyi içerir. (Enerji Güneşin çevresinden uzaklaştığı zaman kütlesi azalır.)

Enerjinin tüm egzotik biçimleri boş alanı da içeren tüm uzaya nüfuz eder. Örneğin; tüm uzay sıfır noktası enerjisi olarak adlandırılan bir enerji yoğunluğunu içerir.

Enerji maddelerin değişmesi için gereklidir. Tüm yaşayan şeyler canlı kalabilmek için kullanılabilir enerjiye ihtiyaç duyar. İnsanlar bu enerjiyi oksijen ile birlikte metabolizmanın ihtiyacını karşılayan yiyeceklerden alır. İnsan uygarlığı enerjinin devamlı uygulanışına çalışma gereksinimi duyar. Örneğin; fosil yakıtlar ekonomide ve politikada hayati bir konudur. Dünya'nın iklimi ve ekosistemi ışık enerjisi ile sürdürülür. Dünya ışık enerjisini büyük oranda Güneşten alır ve iklim ile ekosistem alınan enerji miktarı ile hassas bir biçimde değişir.

Enerjinin biçimleri


Enerji birçok biçimde var olabilir:

Doğa bilimlerinin içerisinde, çeşitli enerji biçimleri tanımlanabilir.

Kimyasal enerji: Yemek, pil vb. maddelerdeki depolanmış enerjidir.
Isı enerjisi: Atomların hareketinin enerjisidir.
Potansiyel enerji: Bir maddenin durumuna göre sahip olduğu enerjidir (yokuştaki tekerlek, esnetilmiş lastik veya havada tutulan top gibi).
Kinetik enerji: Bir maddenin bir yerden başka bir yere gitmek veya dönmek için ihtiyaç duyduğu enerji türüdür.
Mekanik enerji: Potansiyel enerji ile kinetik enerjinin toplamıdır.
Elektrik enerjisi: Elektronların hareketlerinden kaynaklanan enerjidir.
Manyetik enerji: Sadece metallerin sahip olabildiği, atomların dizilimine bağlı çekme veya itme hareketine dönüşebilen enerjidir.
Nükleer enerji: Atomların içlerinde sakladıkları enerjidir.
Işık enerjisi: Maddelerden yansıyıp görüntü oluşturan enerjidir.
Ses enerjisi: Canlıların duyma organı tarafından algılanabilen enerji türüdür.

Yukarıdaki liste, enerjinin muhtemel listesi tamamlamak zorunda değildir. Ne zaman doğa bilimcileri enerji korunumu yasası ile çelişen bir olay keşfederlerse, durumu açıklayacak yeni biçimler eklenebilir.

Isı ve iş, sistemin özelliklerini göstermemeleri fakat transfer edilen enerji süreçlerinde olmalarından dolayı özel durumlardır. Genellikle, bir cisimde ne kadar ısı ya da işin bulunduğunu ölçemeyiz fakat bunun yerine belirli yollarla, verilen durumun olduğu sırada, sadece cisimler arasında transfer edilenin ne kadarının enerji olduğudur.

Enerjinin çeşitleri sınıflandırılabilir. Yukarıda sıralananların bazıları listede olanların diğerlerini içerebilir ya da kapsayabilir. Depolanan enerjinin çeşitleri potansiyel enerji olarak adlandırılan doğanın temel kuvvetlerine bağlıdır. Potansiyel enerji, özel bir kuvvet çeşidinin ( kuvvet alanı, alan) etkisi altında olan cisimlerin ya da parçacıkların düzeni içerisinde kaydedilmesidir. Bunlar yer çekimsel enerji ( kütlelerin bir yer çekimsel alan içerisinde toplanması yoluyla depolanan enerji), nükleer enerjinin farklı çeşitleri ( nükleer ve zayıf kuvvetten yararlanarak depolanan enerjidir.), elektriksel enerji ( elektrik alandan...), ve manyetik enerji ( manyetik alandan...).

Diğer alışılmış enerji çeşitleri kinetik ve potansiyel enerjinin karışımının değişimidir. Bir örnek: genellikle makroskobik düzeyde kinetik ve potansiyel enerjinin toplamı mekanik enerjidir. Maddeler içerisindeki elastik enerji ayrıca atomlar ve moleküller arasındaki elektriksel potansiyel enerjiye bağlıdır. Kimyasal enerji elektriksel potansiyel enerji haznesinden salınan ve depolanan ve molekülleri ya da atomik çekirdekleri etkileşime sokan enerjidir.

Klasik mekanik, bir alan içerisindeki konum işlevi olan potansiyel enerji, hızın bir işlevi olan hareket (kinetik) enerji üzerinden hesaplamalar yapar. Konum ve hız bir gözlemci çerçevesinde seçilmelidir. Gözlemci çerçevesini tanımlamak için gerekli olan şeylerden biri sıfır noktasıdır. Bu sıklıkla, Dünya'nın yüzeyinde isteğe bağlı keyfi bir noktadır.

Hareket ya da potansiyel enerjinin bütün biçimleri sınıflandırılmaya girişilmiştir. Richard Feynman şunun altını çizer:

Potansiyel ve hareket enerjisinin bu tanımı uzunluk ölçüsünün tanımına bağlıdır. Örneğin; biri, ısıl potansiyel ve hareket enerjisini içermeyen, makroskobik potansiyel ve hareket enerjisinden bahsedebilir. Ayrıca, kimyasal potansiyel enerji makroskobik bir kavramla adlandırılır. Daha yakın incelemeler atomik ve yarı atomik ölçekte, onun gerçekten potansiyel ve hareket enerjisinin toplamı olduğunu gösterir. Benzer yorumlar nükleer potansiyel enerji ve diğer enerji biçimlerinin en yaygın olanlarına uygulanır. Eğer çeşitli uzunluk ölçekleri ayrıştırılırsa, uzunluk ölçeğindeki bu bağımlılık, genelde olduğu gibi problemli değildir. Fakat, farklı uzunluk ölçekleri gruplandırıldığı zaman karmaşa yükselebilir. Örneğin, sürtünme makroskobik işi mikroskobik ısıl enerjiye dönüştürdüğü zaman böyle olur.

Enerji, çeşitli verimlerde farklı biçimler arasında dönüştürülebilir. Bu arasında dönüştürülen ögelere enerji dönüştürücü denir.
Kavramın kökeni

Enerji kelimesi, Yunanca energeia( ἐνέργεια) kelimesinden gelir. Muhtemelen ilk olarak, milattan önce 4.yy'da Aristotales'in çalışmalarında görülmüştür. (Antik Yunanca:ἐνέργεια-energeia: “etkinlik, faaliyet”)

Enerji kavramı, Gottfried Leibniz tarafından tanımlanan vis visa(canlı kuvvet) fikrinden çıkmıştır. Leibniz, vis visa'yı cismin kütlesiyle hızının karesinin çarpımı olarak tanımladı. Toplam vis visa'nın korunduğuna inandı. Yavaşlamanın sürtünme (Leibniz ısıl enerjinin, maddenin birbirini takip eden parçalarının karışık hareketinden oluştuğunu düşündü.) yüzünden olmasından dolayı, bu görüş Isaac Newton tarafından kabul edilmesine rağmen, bir yüzyıldan daha fazla bir süre boyunca çoğunluk tarafından kabul görmemiştir.

1807'de, Thomas Young günümüzdeki anlamında enerji kavramını vis visa yerine ilk kullanan kişidir. Gustave-Gaspard Coriolis, 1829'da hareket enerjisini; William Rankine 1853'te potansiyel enerjiyi günümüzdeki anlamında tanımlamıştır.

Enerjinin korunumu yasası'nın ilk olarak 19.yy'ın başlarında varsayıldığı ve her yalıtılmış sistemde uygulandığı kabul edilir. Noether'in kuramına göre; enerji korunumu fiziğin yıllar boyu değişmeyen yasalarının bir sonucudur. 1918'den beri, enerji korunumu yasası, enerjinin çoklu bileşiminin, zaman olarak bilinen ötelemsel eşbakışımının matematiksel olarak uygulanmasının bir sonucudur.

Enerjinin bir madde ya da momentum gibi yalnızca fiziksel bir büyüklük olup olmadığı yıllarca tartışıldı. 1845'te, James Prescott Joule matematiksel iş ve ısı üretimi arasındaki bağıntıyı keşfetti. Bu enerji korunumu kuramına ve termodinamiğin ilk kuralının gelişimine öncülük etmiştir.

Sonuçta William Thomson(Lord Kelvin); Rudolf Clausius, Josiah Willard Gibbs ve Walther Nernst'in katkılarıyla, kimyasal projelerin çabuk gelişiminin açıklamaları, bu keşifleri ısı bilgisi yasaları bünyesinde birleştirdi. Thomson ayrıca, Clausius tarafından ortaya atılan entropiyi ve Jozef Stefan tarafından ortaya atılan ışıma enerjisinin başlangıç yasalarını da içeren matematiksel bir formüle öncülük etti.

Kalifornya teknoloji enstitüsünde, 1961 sırasında, yüksek okul öğrencileri için bir derste, ünlü fizik öğretmeni Richard Feynman ve Nobel Laureate enerjinin kavrami hakkında şöyle söyledi:

Tarih olarak bilinen, bütün doğal olayları düzenleyen, uzun zamandır kesin olarak bildiğimiz bir etki – ya da dilerseniz yasa da diyebilirsiniz- vardır. Bu yasa enerji korunumu yasası olarak bilinir. Bu, enerji olarak adlandırdığımız, doğada benzeri pek çok yerde görülen belirli bir büyüklüktür. Bu en soyut iddiadır çünkü; herhangi bir şey olduğunda değişmeyen, belirli bir büyüklük olduğunu söyleyen matematiksel bir ilkedir. Enerji korunumu yasası bir mekanizmanın ya da herhangi bir somutlamanın tanımı değildir; Sadece, bazı sayılarla hesaplayabileceğimiz ve bitirdiğimizde doğanın oyunlarına katlanacağımız ve tekrar hesaplayacağımız gizemli bir etkidir. O aynıdır. (Feynman'ın fizik dersleri)
Ölçü birimi

Enerji, kütle gibi nicel bir büyüklüktür. Joule Uluslararası birim sisteminde enerjinin ölçü birimidir. O da; bir Newton'luk kuvvetin bir metre mesafe boyunca uygulandıkça artan (ya da işe yarayan) enerjiye eşittir. Ancak, enerji erg, kalori, İngiliz ısı Birimi, kilowatt-saat ve kilokalori gibi başkaca birimlerle de tanımlanabilir. Bu birimler için SI biriminde daima tartışmalı bir faktör vardır. Örneğin; bir kWh 3,6 milyon Joule'a eşittir.
Çeşitli Konular İçerisinde Enerji
Klasik Mekanik
Tarihçe (Zaman Çizelgesi)

Enerjinin bir formu olarak iş kuvvet-yol çarpımıdır.

W = ∫ C F ⋅ d s {\displaystyle W=\int _{C}\mathbf {F} \cdot \mathrm {d} \mathbf {s} } {\displaystyle W=\int _{C}\mathbf {F} \cdot \mathrm {d} \mathbf {s} }

Bu denklem; işin, bir C yolu boyunca uygulanan F kuvvetinin çizgi tümlevine eşit olduğunu söyler.

Sonuçta, iş ve enerji bu çerçevede birbirine bağımlıdır.
Kimya

Kimyanın içeriğinde, enerji bir maddenin atomik, moleküler ya da bütün yapısının bir özelliğidir. Maddenin içerdiği enerji daima bir enerji artışına ya da azalışına eşlik eder. Çünkü; bir kimyasal değişime bunun gibi bir ya da birden fazla yapının değişimi tarafından eşlik edilir. Bazı enerjiler çevre ve tepkimenin bileşenleri arasında, ışık ya da ısı formunda transfer edilir. Böylece, bir tepkimenin ürünleri, tepkime bileşenlerinden daha çok ya da daha az enerjiye sahip olabilir. Eğer son durumda ilk durumdakinden daha az enerji varsa, tepkimenin ısıveren (egzotermik) olduğu söylenebilir. Isıalan (endotermik) tepkimelerde bu durumun tersi gözlenir. Bileşenler etkinleşme enerjisi olarak bilinen bir enerji sınırını aşamazsa; kimyasal tepkimeler her zaman gerçekleşmez. Bir kimyasal tepkimenin hızı (verilen T sıcaklığında) Boltzmann'ın populasyon çarpanıyla e−E/kT ilgilidir. (Yani; verilen sıcaklıkta molekülün etkinleşim enerjisinden daha büyük ya da ona eşit olma ihtimalidir.) Bir tepkimeyi bu üstel bağımlılığını sıcaklığa oranlama Arrhenius eşitliği olarak bilinir. Etkinleşim enerjisi ısıl enerji formunda olabilen bir kimyasal tepkime için gereklidir.
Biyoloji

Biyolojide, enerji biyosferden en küçük canlı organizmalara bütün biyolojik sistemin bir özelliğidir. Bir organizmanın içinde, enerji bir biyolojik hücrenin ya da biyolojik bir organizmanın bir organelinin büyüme ve gelişmesinden sorumludur. Bu yüzden enerjinin genelde, solunum içerisindeki oksijen ile tepkimeye giren karbonhidratlar(şeker içeren), yağlar ve proteinler gibi maddenin yapı taşları tarafından depolanmış olduğu söylenir. İnsan açısından- verilen enerji tüketimi miktarı için, insani denklik(İ-d)(insani enerji dönüşümü), insan metabolizması için ihtiyaç olan bağıl enerji miktarını gösterir.(Ortalama bir insanın enerji tüketiminin günde 12,500kJ olduğunu ve bazal metabolik oranın 80 Watt olduğunu var sayarsak...) Örneğin, eğer vücudumuz ortalama 80 Watt ile çalışırsa, 100 Watt'ta çalışan bir lamba 1.25 insan denkliğidir(100/80=1.25 İ-d). Bir insan, sadece birkaç saniye süren zor bir iş için, binlerce Watt'ın üzerine çıkabilir. Birkaç dakika süren işler için, normal bir insan yaklaşık 1,000 Watt kullanabilir. Bir saat boyunca sürdürülmek zorunda olan bir etkinlik için çıkış gücü yaklaşık 300 Watt kullanılırken; tüm gün süren bir etkinlik için, maksimum 150 Watt güç harcanır. İnsan denkliği insanda enerji birimleri olarak tanımlanan fizikte ve biyolojik sistemlerdeki enerji akışını anlamayı desteklemek için oluşturulmuş bir birimdir: verilen enerji miktarı kullanımı anlamak için bir his sağlar.
Yer bilimleri

Jeoloji, kıtasal sürüklenme, sıra dağlar, volkanlar ve depremler Dünya'nın içsel enerji transferi olarak açıklanabilecek olaylardır. Diğer taraftan, rüzgar, yağmur, dolu, kar, aydınlanma, hortumlar, fırtınalar gibi meteorolojik olaylar güneş enerjisinin ve Dünya'nın atmosferinin meydana getirdiği enerji transferinin bir sonucudur.
Kozmoloji

Kozmoloji ve astronomide; yıldız, nova, süpernova, gökcisimleri ve gama ışık patlaması olayları maddenin enerji transferlerinin en yüksek evrensel üretimidir. Yıldızlarla ilgili Güneşi de içeren bütün olaylar çeşitli enerji transferleri tarafından yürütülür. Bu tür enerji transferleri ya astronomik nesnelerin çeşitli sınıflarında (yıldızlar, beyaz cüceler vs.) maddenin yer çekimsel hareketidir ya da ışıksal elementlerin, öncelikli hidrojenin nükleer füzyonundan dolayıdır.
Enerji ve yaşam
Enerjinin insan yaşamında ki yeri

Dünya'da yaşayan neredeyse her organizma Güneş'ten dışsal bir enerji ışınıma (radyasyonuna) bağımlıdır. Yeşil bitkiler bu şekilde gelen enerjiyi farklı biçimlerde kimyasal bileşiklere çevirirler. Bitkiler dışındaki canlıların neredeyse tamamı bu kimyasal enerjiyi büyüyebilmek ve yenilenebilmek için kullanır. Yetişkin bir insana oksijen ve besin moleküllerinin(bunlar daha çok glukoz (C6H12O6) ve stearin (C57H110O6) gibi karbonhidratlar ve yağlardır.) İnsana, bitkilerin ürettiği bu enerjiden farklı biçimlerde günlük 1500-2000 kalori(6-8 MJ) enerji alması önerilir. Besin molekülleri mitokondride su ve karbondioksite oksitlendirilir.

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O
C57H110O6 + 81.5O2 → 57CO2 + 55H2O

Ve bu enerjinin bir kısmı ADP'yi ATP'ye çevirmek için kullanılır.

ADP + HPO42− → ATP + H2O

Karbonhidrat ya da yağın içindeki kimyasal enerjinin geriye kalan kısmı ısıya dönüştürülür: ATP bir tür enerji birimi olarak kullanılır ve bölündüğü ve su ile tepkimeye girdiği zaman içerdiği kimyasal enerjinin bir kısmı başka metabolizma için kullanılır.( metabolik yolların her aşamasında bir miktar kimyasal enerji ısıya dönüştürülür.) Gerçek kimyasal enerjinin sadece küçük bir bölümü iş için kullanılır:

Bir 100 m yarışı sırasında bir koşucunun kullandığı kinetik enerji: 4 kJ
Yerden 2 metre kaldırılan 150 kg bir kütlenin kazandığı yer çekimsel potansiyel enerji: 3kJ
Normal bir yetişkinin aldığı günlük besin: 6–8 MJ

Yaşayan organizmaların aldıkları(kimyasal ya da ışıma enerjisi) enerjiyi kullanmada verimsiz(fiziksel anlamda) oldukları görülecektir ve gerçek makinelerin çoğunun daha verimli olduğu doğrudur. Büyüyen organizmalarda, ısıya dönüşen enerji hayati bir amaç sunar: organizma dokularının inşa edildikleri moleküller bakımından oldukça düzenli olmalarına izin verir. Termodinamiğin ikinci yasasına göre: enerji(ve madde) evren karşısında daha düzgün olarak yayılma eğilimindedir: özel bir alanda enerji(ya da madde) toplamak için; evrende(çevrede)4 kalan enerjinin daha büyük bir miktarını yaymak gerekir. Basit organizmalar daha karmaşık olanlardan daha fazla enerjiye ulaşabilir ama karmaşık organizmalar daha küçük bileşenlerine ayrışamayan ekolojik hücreyi işgal edebilir. Kimyasal enerjinin bir kısmının bir metabolik yolun her aşamasında ısıya dönüşümü ekolojide gözlenen biyokütle piramidinin arkasındaki fiziksel bir sebeptir: Besin zincirinin ilk aşamasından alınan karbonun(Fotosentezle sabitlenmiş 124.7 Pg/a karbon olarak hesaplanmıştır.) 64.3 Pg/a(%52)'si yeşil bitkilerin5 metabolizması için kullanılır, kalanı da karbondioksite ve ısıya geri dönüştürülür.
Enerji transferi

Enerji olgusu ve transferi en doğal olayı açıklama ve tahmin etmede hayati önem taşır. Enerjinin bir biçimi sık sık isteyerek bir diğerine dönüştürülebilir. Örneğin; bir batarya kimyasal enerjiden elektrik enerjisine; bir baraj, yer çekimsel potansiyel enerjiden hareket eden suyun kinetik enerjisine ve sonunda elektrik jeneratörü aracılığıyla elektrik enerjisine dönüşür.

Enerjinin emek ve ısının iki temel kanunuyla – Carnot teoremi ve termodinamiğin ikinci kanunu- nasıl etkili bir şekilde diğer biçimlere dönüştürüleceği konusunda katı sınırlar vardır. Bir motor çalışması için kullanıldığında bu sınırlar özellikle kanıt olacaktır. Bazı enerji transferleri oldukça etkili olabilir.

Enerji transferinin yönü ( hangi enerji türü hangi enerji türüne dönüşür) genellikle entropi ( var olan tüm serbestlik derecesi içinde eşit enerji dağılımı) göz önünde tutularak tarif edilir. Pratikte bütün enerji dönüşümleri küçük ölçekte imkanlıdır fakat belirli büyük dönüşümler imkanlı değildir çünkü enerji ya da maddenin rastgele daha konsantre biçimlere ya da küçük alanlara taşınacağı istatiksel açıdan pek mümkün değildir.

Big Bang’den bu yana var olan çeşitli potansiyel enerji türleri, tetikleyici bir mekanizma var olduğunda sonradan “ serbest bırakılmış” olan ( kinetik ya da radyan enerji gibi daha aktif enerji türlerine dönüştürülmüş) evrendeki enerji dönüşümlerinin karakterini oluşturmuştur. Uranyum ve toryum gibi ağır izotoplarda saklı bulunan enerjinin nükleosentez yoluyla açığa çıkarıldığı radyoaktif çözülme bu sürecin örneklerinden biridir. Nükleosentez, ağır elementlerin Güneş sistemi ve Dünya’ya dahil edilmesinden önce, süpernova yer çekimi çöküşünden çıkan yer çekimsel potansiyel enerjiyi ağır elementlerin yaratılmasında depolayan bir süreçtir. Bu enerji nükleer fisyon bombalarında ya da sivil nükleer enerji üretiminde tetiklenir ve serbest bırakılır.

Benzer olarak, kimyasal patlama durumunda, kimyasal potansiyel enerji çok kısa bir zaman diliminde kinetik ve ısıl enerjiye dönüşür. Buna başka bir örnek ise sarkaçtır. Sarkacın en yüksek noktasında kinetik enerji sıfırdır ve yer çekimsel potansiyel enerjisi en yüksek düzeydedir. En aşağı noktasında ise kinetik enerjisi maksimumdur ve potansiyel enerjisindeki azalmaya eşittir. Eğer sürtünme ve diğer kayıplar göz ardı edilirse,bu süreçler arasında enerji dönüşümü kusursuz olacaktır ve sarkaç sonsuza kadar salınımına devam edecektir.
Transferde kütlenin ve enerjinin korunumu

Transferde Enerjinin Korunumu ve Kütle Enerji ölçülebildiği yerde sıfır ivmeyle bir sisteme hapsedildiğinde bir ağırlık yaratır. Bu ağırlık kütleye denktir ve bu kütle ağırlıkla her zaman ilişkilidir. Kütle ayrıca enerjinin belirli miktarına denktir ve kütle enerji denkliğinde belirtildiği gibi aynı şekilde enerjiyle ilişkili görünür. Albert Einstein’ın bulduğu E = mc² formülü özel görelilik içinde durgun kütle ve durgun enerji arasındaki ilişkiyi ölçer. J. J. Thomson (1881), Henri Poincaré (1900), Friedrich Hasenöhrl (1904) ve diğerleri (daha fazla bilgi için: Mass-energy equivalence#History).

Madde enerjiye dönüştürülebilir (ya da tam tersi) fakat kütle hiçbir zaman yok edilemez, madde ve enerjinin birbirine dönüştüğü bütün durumlarda kütle- enerji denkliği hem kütle hem de enerji için sabit kalır. Ancak, c² sıradan insan ölçeğine çok büyük ölçüde bağlı olduğundan, sıradan madde miktarının ısı, ışık, digger radyasyon gibi gibi enerji türlerine dönüşmesi, nükleer silah ve nükleer reaktörlerde görülebileceği gibi, çok büyük miktarda enerji bırakır( örneğin 1 kg’dan ~ jul yani 21 megaton TNT üretilir). Aksine, bir birim enerjiye denk düşen kütle denkliği çok küçüktür. Bu da çok büyük bir enerji kaybı olmadıkça, çoğu sistemden enerji kaybını ağırlık aracılığıyla ölçmenin neden zor olduğunu gösterir. Enerjinin maddeye dönüşümünün örnekleri yüksek enerjili nükleer fizikte bulunur.
Tersinir ve tersinmez dönüşüm

Enerji transferini yararlı bir çalışmaya dönüştürmek termodinamiğin ana konularından biridir. Doğada, enerji transferi temel olarak iki sınıfa ayrılır: ısı bilgisi olarak tersinir ve ısı bilgisi olarak tersinmez. ısı bilgisindeki tersinir süreç, enerjinin daha yoğun biçimlerine geri kazandırılamadığından ( düşük kuantum dereceleri) hiçbir enerjinin bir hacimdeki var olan boş enerji derecelerine dağılmadığı süreçtir. Tersinir bir süreç bu tür dağılmanın gerçekleşmediği bir süreçtir. Örneğin, bir tür potansiyel alandan diğerine gerçekleşen enerji transferi tersinirdir, yukarıda sarkaç sistemi örneğinde de belirtildiği gibi. Isının üretildiği süreçlerde, düşük enerjinin kuantum dereceleri alanda atomlar arasındaki mümkün olan uyarılmaları ifade eder ve 100% etkili bir şekilde diğer enerji biçimlerine dönüşmek için enerji parçası için depo gibi hareket eder. Bu durumda enerjinin bir kısmı ısı olarak kalmalıdır. Enerji evrende tamamen kullanılabilecek enerji olarak geri kazandırılamaz, kuantum derecelerindeki düzensizliğin artışı gibi ısının bazı diğer türlerindeki artışın bedeli istisnai bir durumdur, ( madde patlaması ya da bir kristalde rastgele sıralama gibi)
Evrenin yaşıyla dönüşüm

Evren zamanla evrimleştikçe, evrimin enerjisi de tersinmez derecelerde hapsedilmiş olur.( yani ısı ya da diğer türlerin düzensizlikte yükselmesi). Bu durum evrenin kaçınılmaz ısı bilgisi ısıl dengeliliğine işaret eder. Bu ısıl dengelilikte evrenin enerjisi değişmez fakat enerjinin ısı motorlarıyla çalışmaya uygun olan kısmı ya da diğer kullanılabilir enerji türlerine dönüştürülebilen kısmı ( ısı motorlarına bağlı çalışan jeneratörlerin kullanımı yoluyla) daha az büyür.

Daha yavaş bir süreçte, Dünya’nın merkezindeki bu atomların radyoaktif ayrışması ısı açığa çıkarır. Bu ısıl enerji orojonez yoluyla levha tektoniklerini hareket ettirir ve dağları yükseltebilir. Bu yavaş yükseltme ısıl enerjinin bir yer çekimsel potansiyel enerji deposu olduğuna işaret eder, tetikleyici bir olaydan sonra bu yükselim toprak kaymasında aktif kinetik enerjiyi de ortaya çıkarabilir. Depremler ayrıca kayalardaki depolanmış elastik potansiyel enerjiyi de ortaya çıkarır, bu depo sonuç olarak aynı radyoaktif ısı kaynaklarından üretilmiştir. Böylelikle, şimdiki anlayışa göre, deprem ve toprak kayması gibi birbirine yakın olaylar Dünya’nın yer çekimi alanındaki ve kayalardaki elastik şekil değiştirmedeki (mekanik potansiyel enerji) depolanmış potansiyel enerjiyi açığa çıkarırlar. Bundan önce, uzun süreli imha edilmiş supernova yıldızlarının çöküşünün bu atomları yaratmasından bu yana, bu olaylar ağır elementlerdeki birikmiş enerjinin ortaya çıkmasını yansıtıyordu.

Evrenin şafağında başlayan başka bir dönüşüm zinciri ise Güneş’teki hidrojenin nükleer füzyonlarının Big Bang zamanında yaratılan başka bir enerji deposunu ortaya çıkarmasıdır. Bu zamanda teoriye göre,uzay genişledi ve evren hidrojenin tamamen daha ağır elementlerle kaynaşması için çok hızlı bir şekilde soğudu. Bu hidrojenin füzyon yoluyla ortaya çıkarabilecek bir potansiyel enerji deposu olduğunu gösterir. Hidrojen bulutları yıldızları ürettiğinde, hidrojen bulutlarının yer çekimsel çöküşünden üretilen ısı ve baskı böyle bir füzyon sürecini tetikler. Güneş’ten gelen gün ışığı Dünya’ya çarptıktan sonra belki yer çekimsel potansiyel enerji olarak depolanır. Örneğin, su okyanuslardan buharlaşır ve dağların üstünde depolanır ( bir hidroelektrik barajında ortaya çıktıktan elektrik üretmek için sonra türbinlerin ya da jeneratörlerin hareket ettirilmesi için kullanılır). Güneş ışığı ayrıca birçok hava olaylarını da etkiler, volkanik olaylardan oluşanları da korur.

Güneş aracılı hava olaylarına bir örnek ise ılık okyanusların dağların üstünden ısınmış değişken geniş alanlarının birkaç günlük sert hava hareketlerini güçlendirmek için birden kendi ısıl enerjilerini bırakmasıyla gerçekleşen kasırgalardır. Güneş ışığı ayrıca bitkiler tarafından fotosentez sırasında kimyasal potansiyel enerji olarak hapsedilmiştir. Fotosentez ise karbondioksit ve suyun (iki düşük enerjili birleşimin) birleşerek yüksek enerjili karbonhidrat, yağ ve protein bileşimlerini oluşturmalarıdır. Bitkilere ayrıca fotosentez sırasında karbonhidrat yağ ve proteinlerin enerjisini ortaya çıkarmak için canlı organizmalar tarafından elektron alıcısı olarak kullanılan oksijeni üretirler. Fotosentez boyunca ısı ya da ışık olarak depolanın enerjinin ortaya çıkması bir orman yangınında birden bir kıvılcım ile tetiklenebilir ya da enzim hareketleriyle katabolizma tetiklenip bu moleküller sindirildiğinde insan ya da hayvan metobolizması için bu süreç daha yavaş olabilir.

Bütün bu enerji dönüşümü zincirlerinde, Big Bang döneminde depolanmış olan potansiyel enerji sonradan ara olaylar tarafından aktif enerji olarak ortaya çıkar. Bütün bu olaylarda, ısı da dahil olmak üzere enerjinin bir türü diğer enerji türlerine dönüşmüş olur.
Enerji korunumu

Enerji, enerjinin korunumu yasasına tabidir. Bu yasaya göre, enerji kendi kendine ne var olabilir ne de yok olabilir. Sadece dönüşebilir.

Çoğu enerji çeşidi (yer çekimi enerjisi kayda değer bir istisnadır) enerjinin kısmi korunumu yasasına bağlıdır. Bu durumda, enerji sadece uzayın birbirine çok yakın bölgelerinde değiştirilebilir ve tüm gözlemciler, herhangi bir uzayın volumetrik yoğunluğundaki enerjiyi kabul ederler. Bir de evrenin toplam enerjisinin değişemeyeceğini savunan evrensel bir enerjinin korunumu yasası vardır; kısmi yasanın sonucudur; ama tam tersi değildir.6 Enerjinin korunumu zamanın dönüştürülebilir simetrisinin matematiksel sonucudur.(yani, alınan farklı zamanların zaman aralığının ayırt edilemezliği)- (Noether Teoremi)

Enerjinin korunumuna göre, bir sisteme giren toplam enerji o sistemden çıkan toplam enerjiye eşit olmak zorundadır.

Bu yasa fiziğin temel ilkesidir. Bu kural zamanın dönüştürülebilir simetrisini takip eder, kozmik ölçeğe ait olayları yerlerinden ve zaman koordinasyonlarından bağımsız yapar. Başka bir deyişle, dün, bugün ve yarın fiziksel olarak farksızdır.

İşte bu sebeple enerji, zamana enerji koruyan eşlenik olan bir niceliktir. Enerjinin ve zamanın bu matematiksel karmaşıklığı belirsizlik ilkesini de doğurur- belirli bir zaman aralığındaki gerçek enerji miktarını tanımlamak imkansızdır. Belirsizlik ilkesi, enerjinin korunumuyla karıştırılmamalıdır- aksine matematiksel limitler sağlar, bu ilkeyle enerji tanımlanabilir ve hesaplanabilir.

Doğanın her bir temel gücü farklı potansiyel enerji türleriyle bağlantılıdır ve tüm potansiyel enerji türleri(diğer tür enerji türleri gibi) sistem kütlesi gibi görünür. Örneğin, sıkıştırılmış bir yay sıkıştırılmadan öncekine göre çok az daha ağırdır. Aynı şekilde, enerji herhangi bir mekanizmayla sistemler arası transfer edildiğinde bağlantılı kütleyle transfer olur.

kuantum mekaniğinde enerji Hamilton operatörü ile ifade edilir. Herhangi bir zaman ölçeğindeki enerjideki belirsizlik -Heisenberg'in belirsizlik teoremi'nde olduğu gibi:

Δ E Δ t ≥ ℏ 2 {\displaystyle \Delta E\Delta t\geq {\frac {\hbar }{2}}} {\displaystyle \Delta E\Delta t\geq {\frac {\hbar }{2}}}

Δ E Δ t ≥ ℏ 2 {\displaystyle \Delta E\Delta t\geq {\frac {\hbar }{2}}} {\displaystyle \Delta E\Delta t\geq {\frac {\hbar }{2}}}

(Fakat, H ve t dinamik olarak eşlenik değişkenler olmadığı için, ne kuantum mekaniğinde ne de klasik mekanikte tam matematiksel karşılığı bu formül vermez.)

Parçacık fiziğinde, bu eşitsizlik momentumu taşıyan sanal parçacıkların niteliksel kavrayışına olanak verir. Sanal fotonlar(Kuantum mekanik enerji seviyesi en düşük olan fotonlardır.) da elektriksel yükler(Coulomb yasasının sonucu olan) arasındaki elektrostatik etkileşiminden sorumludur.
Enerji kavramının uygulamaları

Enerji, evrensel korunum yasasına sıkı sıkıya bağlıdır;yani, ne zaman bir sistemin toplam enerjisi ölçülse( ya da hesaplansa), sistemin toplam enerjisi daima sabit kalır.

Bir sistemin toplam enerjisi çeşitli yollarda bölünebilir ve sınıflandırılabilir. Örneğin; bazen potansiyel enerjiyi(sadece koordinat fonksiyonu olan) kinetik enerjiden (Sadece zaman koordinat türevi fonksiyonu olan) ayırmak elverişlidir. yer çekimi enerjisini, elektrik enerjisini, ısı enerjisini ve diğer formları ayırmak da elverişli olabilir. Bu sınıflandırmalar örtüşür; mesela, ısı enerjisi genellikle kısmen potansiyel kısmen kinetik enerjiden oluşur. Enerjinin transferi çeşitli şekillerde olabilir; aşağıda iş,ısı akışı ve yatay akım gibi örneklerle ele alınmıştır. Enerji kelimesi fiziğin dışında birçok yerde de kullanılır ve anlam belirsizliği ve uyumsuzluğa neden olur. Konuşma dili teknik terminolojiyle tutarlı değildir. Örneğin; enerji sürekli korunurken(enerji dönüşümüne rağmen toplam enerjinin değişmemesi bakımından), enerji ısı enerjisi gibi bir biçime dönüştürülebilir. Birisi "daha az araba sürerek enerji korumak" dan bahsedebilir, birisi fosil yakıtları korumak ve enerjinin ısıya dönüşerek kaybolmasına engel olmaktan bahsedebilir. "Korunumun" bu şekilde kullanılması enerjinin korunumu yasasından farklıdır.

Klasik fizikte enerji ölçeksel miktar olarak nitelendirilir, zamana enerji koruyan eşleniktir. Özel görecelilikte de enerji ölçekseldir. Başka bir deyişle, enerji uzayın döngülerine nazaran değişmezdir, ama uzay-zaman döngüsüne nazaran değişmez değildir.(=itici güç)
Enerji Transferi

Bir sistem sadece maddeyi diğer sisteme aktararak ona enerji aktarabilir. (Çünkü madde kütlesi uyarınca enerjiye eş değerdir). Eğer enerji transferi madde dışında başka yollarla transfer edilirse, transfer üzerinde yapılmış olan işten dolayı bu transfer ikinci sistem içerisinde değişikliklere yol açar. ış kendisini hedef sistem içindeki mesafeler üzerinden uygulanan kuvvetlerin etkisi ile gösterir. Örneğin, bir sistem diğerine elektromanyetik enerji aktararak( radiating- ışın yayarak) enerji yayabilir,ama bu radyasyonu soğrulmuş parçacıklar üzerinde kuvvetler oluşturur. Benzer bir şekilde bir sistem başka bir sisteme fiziksel olarak etkileyerek enerji aktarabilir ama bu durumda nesnenin içerisindeki hareket enerjisi kinetik enerji olarak adlandırılır ki; bu da temas ettiği diğer nesnede görülen kuvvetlerin mesafeler üzerinde etkisi (yeni enerji) ile sonuçlanır. Isı ile ısıl enerji alışverişi şu iki mekanizma ile oluşur: ısı elektromanyetik radyasyon ile transfer edilebilir ya da doğrudan parçacık çarpışmalarındaki fiziksel temasla kinetik enerji aktarılır.

Çünkü enerji kesinlikle korunur ve (tanımlanabilir olduğu her yerde) bölgesel olarak da muhafaza edilir, şunu hatırlamak önemlidir ki enerji tanımına göre sistem ve komşu bölgeler arasındaki enerji transferi iştir. Bilinen bir örneği ise mekanik iştir. Basit durumlarda aşağıdaki denklem kullanılarak yazılır:

Δ E = W {\displaystyle \Delta E=W} {\displaystyle \Delta E=W}

Eğer başka enerji transfer süreçleri içermiyorsa. Burada; ΔE transfer edilmiş enerjinin miktarını ve W sistem üzerinde yapılmış olan işi temsil ediyor. (Wikipedia: Tartışmalı konu(Disputed statement))

Daha genel olarak enerji transferi iki kategoriye ayrılabilir:

Δ E = W + Q {\displaystyle \Delta E=W+Q} {\displaystyle \Delta E=W+Q}

Burada Q sisteme ısı akışını temsil ediyor.

Açık bir sistemin enerji kaybetmesinin ya da kazanmasının başka yolları da var. Kimyasal sistemlerde, farklı kimyasal potansiyelli maddelerin eklenmesi, ki bu daha sonra ekstre edilecektir, ile enerji sisteme eklenebilir. ( bu iki süreç de araca yakıt vermek ile örneklendirilebilir; iş ya da ısı eklemeden bu şekilde enerji kazanan bir sistemdir) Bu terimler yukarıdaki denkleme ilave edilebilir ya da enerji toplama terimi diye adlandırılan miktar içerisine toplanabilir ayrıca bu “enerji toplan terimi kontrol hacmi ya da sistem hacmi üzerine aktarılan herhangi bir tür enerjiye değinir. Üstte örnekleri bulunabilir ve bir sürü başkaları da düşünülebilir. (Örneğin, klasik anlamda, iş yapılmadan ya da ısı eklenmeden ya da olmadan, bir sisteme giren parçacıkların kinetik enerjisi, ya da lazer ışınından çıkan enerjinin sistem enerjisine eklenmesi.)

Δ E = W + Q + E {\displaystyle \Delta E=W+Q+E} {\displaystyle \Delta E=W+Q+E}

Bu genel denklemde E diğer ek adveksiyon enerji terimlerini temsil eder ve sistem üzerindeki yapılan iş ve ısı buna eklenmemiştir.

Enerji aynı zaman da potansiyel enerjiden(E p) kinetik enerjiye(E k) transfer edilir ve sonra sürekli bir biçimde potansiyel enerjiye geri döner. Bu enerji korunumu olarak adlandırılır. Bu kapalı sistemde, enerji yaratılamaz ya da yok edilemez. Bu yüzden de başlangıç enerjisi ve nihai enerji birbirine eşit olacaktır. Bu durum aşağıdaki şekilde gösterilir:

E p i + E k i = E p F + E k F {\displaystyle {E}_{pi}+{E}_{ki}={E}_{pF}+{E}_{kF}} {\displaystyle {E}_{pi}+{E}_{ki}={E}_{pF}+{E}_{kF}}

Bu denklem sonra daha da basitleştirilebilinir. Çünkü E p = m g h {\displaystyle E_{p}=mgh} {\displaystyle E_{p}=mgh} ( kütle, yer çekimi ivmesi ve yüksekliğin çarpımı) ve E k = 1 2 m v 2 {\displaystyle E_{k}={\frac {1}{2}}mv^{2}} {\displaystyle E_{k}={\frac {1}{2}}mv^{2}} (Kütlenin yarısıyla hızın karesinin çarpımı). Ve böylece toplam enerji iki terimin toplamına eşit olur: E p + E k = E t o t a l {\displaystyle E_{p}+E_{k}=E_{total}} {\displaystyle E_{p}+E_{k}=E_{total}} .
Enerji ve hareket yasaları

Klasik mekanikte, korunmuş bir miktar olarak enerji, kavramsal ve matematiksel olarak kullanışlı bir özelliktir. Mekaniğin çeşitli formülleri enerjiyi kullanarak çekirdek bir kavram olarak geliştirilmiştir. Aşağıdaki gibi:
Hamilton mekaniği

William Rowan Hamilton'dan sonra, bir sistemin toplam enerjisi bazen Hamiltonsal olarak ifade edilir. Hareketin klasik eşitlikleri, yüksek karmaşık ya da kuramsal sistemler için bile, Hamiltonsal olarak yazılabilir. Bu klasik eşitlikler görecelilik olmayan kuantum mekaniğinde dikkate değer doğrudan benzerliklere sahiptir.8
Langrange mekaniği

Joseph Louis Lagrange'den sonra, bir diğer ilgili enerji kavramı Langrange'sel olarak ifade edilir. Bu Hamilton'a göre daha da temeldir ve hareket eşitlikleri türetmek için kullanılabilir. Bu klasik fiziğin bağlamından bulunmuştur ama genelde modern fizik için daha kullanışlıdır. Langrange'sel kinetik enerji eksi potansiyel enerji olarak tanımlanır.

Genellikle, Langrange'sel biçimcilik, korunumun olmadığı sistemlerde(örneğin sürtünmeli sistemlerde) Hamilton'saldan matematiksel olarak daha uygundur.
Noether'in teoremi

Noether'in(ilk) teoremi(1918) bir fiziksel sistemin sahip olduğu bir korunum yasasına karşılık gelen hareketinin her türevlenebilir simetrisini belirtir. Noether'in teoremi modern teorik fiziğin ve varyasyon hesaplamasının temel bir aracı olmuştur. Langrange'sel ve Hamilton'sal(Sırasıyla 1788 ve 1833) mekanikte hareket sabitleri üzerine üretilen denklemlerin bir genellemesidir. Bir Langrange'sel sistem ile modellenemeyen sistemlerde uygulanamaz. Örneğin; devamlı simetrileri ile yutucu sistemlerinin bir korunum yasasına karşılık gelmesine gerek yoktur.
Enerji ve ısı bilgisi
İç enerji


İç enerji bir sistemin tüm mikroskobik formlarının toplamıdır. Bir sistem yaratmak için gerekli olan enerjidir. Potansiyel enerji, v.s., molekül yapısı, kristal yapı ve parçacık hareketi, kinetik enerji formunu içeren diğer geometrik etkenler ile ilgilidir. ısı bilgisi iç enerjideki değişikliklerle başlıca ilgilendirilir ve sadece ısı bilgisi ile belirlenmesi imkansız olan değerin bir kesinliği yoktur.9
Termodinamiğin ilk yasası

Termodinamiğin ilk yasası enerjinin( serbest ısı bilgisi enerji olmak zorunda değil) daima korunduğunu ve ısı akışının enerji transferinin bir formu olduğunu ileri sürer. Homojen sistemler için, iyi tanımlanan bir sıcaklık ve basınçta, birinci yasanın sıklıkla kullanılan bir sonucu şudur: sadece basınç kuvvetine ve ısı transferine(mesela, gazla dolu bir silindir) konu olan bir sistem için, sistemin iç enerjisindeki son küçük değişimi (diferansiyel değişim )

d E = T d S − P d V {\displaystyle \mathrm {d} E=T\mathrm {d} S-P\mathrm {d} V\,} {\displaystyle \mathrm {d} E=T\mathrm {d} S-P\mathrm {d} V\,},

olarak verilir. Burada, sağdaki ilk ifade sisteme transfer edilen, sıcaklığı T entropiyi S cinsinden tanımlanan ısıdır(sistem ısıtıldığı zaman, entropi artar ve dS değişimi pozitiftir.), ve sağ taraftaki son ifade, basıncın P hacmin V olduğu yerde, sistemde yapılan iş olarak tanımlandırılır. (negatif işaret, sistemin kendi üzerinde yaptığı işe gereksinen basıncının sonucudur ve böylece hacim değişikliği,dV, sistem üzerinde iş yapıldığı zaman negatiftir.) Bu, tüm kimyasalları, elektriksel, nükleer ve yer çekimsel kuvvetleri yok sayan çok özel bir eşitliktir. Adveksiyon gibi, ısı ve pV-iş dışında, herhangi bir enerji formunu etkiler. İlk yasanın genel u( yani, enerji korunumu) sistemin homojen olmadığı koşullarda bile geçerlidir. Bu sebeplerden ötürü, kapalı bir sistemin iç enerjisindeki değişim genel bir form olarak şu şekilde tanımlanır.

d E = δ Q + δ W {\displaystyle \mathrm {d} E=\delta Q+\delta W} {\displaystyle \mathrm {d} E=\delta Q+\delta W}

Burada, δ Q {\displaystyle \delta Q} {\displaystyle \delta Q} sisteme sağlanan ısıdır ve δ W {\displaystyle \delta W} {\displaystyle \delta W} sisteme uygulanan iştir.
Enerjinin eş bölüşümü

Bir mekanik harmonik salınıcının enerjisi(yayın enerjisi) kinetik ve potansiyel enerjiye alternatiftir. salınım döngüsünün iki noktasında, o tamamen kinetik ve buna alternatif diğer iki noktada tamamen potansiyeldir. Buna enerji eş dönüşümü ilkesi denir: Birçok serbestlik derecesiyle birlikte bir sistemin toplam enerjisi tüm kullanılabilir serbestlik dereceleri arasında eşitçe bölünmüştür. Bu ilke, entalpi denen enerji ile yakından ilişkili bir büyüklüğün davranışını anlamak için hayati öneme sahiptir. Entropi, bir sistem parçaları arasında bir enerji dağılımının eşit ölçümüdür. İzole edilmiş bir sisteme daha fazla serbestlik derecesi verildiği zaman (örneğin; var olan durumla eşit olan yeni kullanılabilir enerji durumu verilmesi), toplam enerji tüm kullanılabilir derecelere, yeni ve eski derece ayrımı olmaksızın, eşit olarak yayılır bu matematiksel sonuca termodinamiğin ikinci yasası denir.
Salınıcılar, fononlar ve fotonlar

Eş zamanlı olmayan bir salınımcılar topluluğunda, ortalama enerji kinetik ve potansiyel enerji tipleri arasında eşit olarak dağılmaktadır.

Katılarda ısıl enerji (genellikle ısı olarak da adlandırılır), mekanik salınıcı işlevi gören ısıl fononlar şeklinde tanımlanabilir. Bu modelde, ısıl enerji yarı yarıya kinetik ve potansiyeldir.

İdeal bir gazda, parçacıklar arasındaki etkileşim potansiyeli, enerji depolamayan delta fonksiyonuyla ifade edilebilir: bu yüzden, ısıl enerjinin tamamı kinetiktir.

Elektrik salınıcıları (LC devresi) mekanik salınıcıyla benzer olduğundan, ortalama enerji yarı yarıya kinetik ve potansiyel olmalıdır. Manyetik enerjinin kinetik ve elektrik enerjisinin potansiyel olması, ya da bunun tam tersi durum, tamamen rastgeledir. Bu durum, sığaç yaya eşdeğerken ürünleyici kütleye benzetilmesiyle, ya da tam tersi bir benzetmeyle açıklanabilir.

1. Yukarıdaki fikrin bir uzantısı olarak, elektromanyetik alan boş uzayda bir salınıcılar topluluğu olarak düşünülebilir. Bu durumda radyasyon enerjisi yarı yarıya potansiyel ve kinetik enerjiden oluşmaktadır. Bu model, elektromanyetik Lagrange birincil ilgi alanıysa ve potansiyel ve kinetik enerji terimleriyle ifade edilmekteyse kullanışlı bir modeldir.

2. Öte taraftan, anahtar denklemde m 2 c 4 = E 2 − p 2 c 2 {\displaystyle m^{2}c^{4}=E^{2}-p^{2}c^{2}} {\displaystyle m^{2}c^{4}=E^{2}-p^{2}c^{2}}'nin katkısına dinlenme enerjisi denir ve enerjiye diğer tüm katkılara kinetik enerji denir. Kütleye sahip bir parçacık için bu kinetik enerjinin, c den çok daha küçük hızda olduğuna işaret eder. Bu; E = m c 2 {\displaystyle E=mc^{2}} {\displaystyle E=mc^{2}} √ ( 1 + p 2 m − 2 c − 2 ) {\displaystyle (1+p^{2}m^{-2}c^{-2})} {\displaystyle (1+p^{2}m^{-2}c^{-2})} eşitlikleri yazılarak ve en düşük sıranın karekökü ile genişleterek ispat edilebilir. Bu hattan akıl yürüterek, bir fotonun enerjisi tamamen kinetiktir. Çünkü, foton kütlesizdir ve dinlenme enerjisi yoktur. Örneğin; enerji-momentum ilişkisi birincil ilgi olduğu zaman, bu tanım kullanışlıdır.

Bu iki analiz tamamen tutarlıdır. 1. maddedeki elektrik ve manyetik serbestlik dereceleri hareket yönüne aykırıyken; 2. maddede hareket yönü boyuncadır. görecelilik olmayan parçacıklar için potansiyel ve kinetik enerjinin bu iki kavramı sayıca eşittir. Bu yüzden belirsizlik zararsızdır fakat göreceli parçacıklar için öyle değildir.
Nicem mekaniği

Nicem mekaniğinde enerji, dalgaişlevinin bir zaman türevi olan enerji operatörü olarak tanımlanır. Schrödinger eşitliği enerji operatörünü bir sistemin ya da parçacığın toplam enerjisine eşitler. Sonuçta, nicem mekaniğinde enerji ölçümünün bir tanımı olarak düşünülebilir. Schrödinger eşitliği nicem sistemlerinin yavaş değişen dalgaişlevini(göreceli olmayan) uzay-zaman bağımlılığıyla tanımlar. Bağlı sistem için bu eşitliğin çözümü kuanta kavramında sonuçlanan soyutluktur(her biri bir enerji seviyesi tarafından tanımlanan bir dizi izinli evre). Herhangi bir salınıcı ve bir vakumdaki elektromanyetik dalgalar için Schrödinger eşitliğinin çözümünde, elde edilen enerji evresi Planck

E = h ν {\displaystyle E=h\nu } {\displaystyle E=h\nu }

denklemindeki frekansla ilgilidir.( Burada h Planck sabiti ve ν {\displaystyle \nu } {\displaystyle \nu } frekanstır.) Elektromanyetik dalga durumunda, bu enerji evreleri ışık ya da foton kuantaları olarak adlandırılır.
Görelilik

Kinetik enerji(bir kütleyi sıfır hızdan belirli bir hıza ivmelendirilerek yapılan iş) Newton mekaniği yerine Lorentz dönüşümlerini kullanarak göreceli olarak hesaplandığı zaman, Einstein, sıfır hızda kaybolmayan bir enerji terimi olarak bu hesaplamalardan beklenmedik bir ürün keşfetti. O buna durgun kütle enerjisi dedi. -Durgun kütle enerjisi her kütlenin durgun halde olduğunda bile etkilenmek zorunda olduğu enerjidir.- Enerji miktarı vücut kütlesinin doğrudan özelliğidir:

E = m c 2 {\displaystyle E=m{c}^{2}} {\displaystyle E=m{c}^{2}}

Burada:

m kütle
c ışığın boşluktaki hızı
E durgun kütle enerjisidir.

Örneğin: elektron-pozitron yok oluşu düşünüldüğünde, ki burada özel parçacıklarının durgun kütleleri parçalanır, ama iki parçacığın sisteminin eylemsizlik eşitliği (farklı olmayan kütleleri) kalır(çünkü bütün enerji kütle ile ilişkilendirilir.) ve bu eylemsizlik ve farklı olmayan kütle özel kütlesiz fotonlar tarafından taşınır ama bir sistem olarak kütlesini elinde bulundurur. Bu tersine çevrilebilir bir süreçtir – ters süreç çift oluşturma olarak adlandırılır.- Burada, parçacıkların durgun kütlesi iki(ya da daha fazla) bozulmuş fotonun enerjisinden yaratılır. Ancak, sistemin toplam kütlesi ve enerjisi bu etkileşim süresince değişmez.

Genelde görecelilik, manyetik alan için kaynak terimi olarak sunulan stres enerji gergisi, kaba bir kıyaslamayla görecelilik olmayan Newton yaklaşımında kayna terimi olarak kütle yolu için sunulur.

Enerjinin kütleye eşit olduğunu duymak oldukça yaygındır. Tüm enerjinin bir eylemsizliğe, yer çekimi eşitliğine sahip olduğu ve kütle, enerjinin bir formu olduğu için; kütlenin de kendisiyle ilişkilendirilen eylemsizliğe ve yer çekimine sahip olduğu durumu daha doğru olur.
Ölçme
Kalorimetre için şematik çizim.

Enerjinin kesin ölçümü yoktur. Çünkü; enerji nesneler üzerinde iş yapabilme yeteneği olarak tanımlanır. Bir durumdan başka bir duruma bir sistemin sadece transferi olarak tanımlanabilir ve sonuçta enerji; görecelilik terimlerle ölçümlendirilir. Taban çizgisi ve sıfır noktası arasındaki yapılacak tercih genellikle isteğe bağlıdır ve sorunun çeşidine elverişli herhangi bir biçimde yapılabilir. Örneğin, diyagramda gösterilen X- ışınlarının bıraktığı enerjinin ölçümünde sıklıkla kalorimetri yöntemi kullanılagelmiştir. Bu bir ısı bilgisi tekniktir ve ısının ölçümünde kullanılan bir termometre ya da radyasyonun yoğunluğunun ölçümünde kullanılan bir barometreye dayanır.
Enerji yoğunluğu
Enerji yoğunluğu belirli bir sistemin ya da bir bölgenin birim alandaki boşluğunun içerdiği kullanılabilir enerji miktarı için kullanılan bir terimdir. Yakıtlar için birim hacimdeki enerji bazen kullanışlı bir parametredir. Bazı uygulamalarda, örneğin hidrojen yakıtı ve benzinin tesirliliğini karşılaştırırken, hidrojenin daha yüksek bir spesifik enerjisinin olduğu ancak, sıvı formdayken bile çok daha düşük bir enerji yoğunluğunun olduğu ortaya çıkmıştır.

ENERJİ DÖNÜŞÜMÜ

Daha önce de bahsettiğimiz gibi hiçbir enerji kaybolmaz. Sadece dönüşüm sonucu başka bir enerji türü olur. Yani, evrendeki enerji toplamı değişmez. Buna enerjinin korunumu denir.

Enerji Dönüşümüne Örnekler :

1- Tost makinesi, fırın, su ısıtıcısı ve elektrik sobasında elektrik enerjisi ısı enerjisine dönüşür.
2- Fren yapan aracın lastiklerinde mekanik enerji, ısı enerjisine dönüşür.
3- Ellerin birbirine sürtülmesi sırasında mekanik enerji ısı enerjisine dönüşür.
4- İki tahta parçasının birbirine sürtülmesinde mekanik enerji ısı enerjisine dönüşür.
5- Kasların çalışması sırasında mekanik enerji ısı enerjisine dönüşür.
6- Ampulün yanması sırasında elektrik enerjisi ısı ve ışık enerjisine dönüşür.
7- Saç kurutma makinesinde elektrik enerjisi mekanik ve ısı enerjisine dönüşür.
8- Çekiçle bir levhaya vurulduğunda mekanik enerji ısı enerjisine dönüşür.
9- Kavanozdaki su sallandığında mekanik enerji ısı enerjisine dönüşür.
10- Besinlerin kimyasal bağlarında depolanan enerji, besinlerin solunum olayında parçalanması sonucu ısı ve kimyasal enerjiye dönüşür.
11- Kibritin yanması sırasında mekanik enerji ısı enerjisine dönüşür.
12- Fayans ve paspas, sıcaklıkları aynı olmasına rağmen ısı iletkenlikleri farklı olduğu için çevreye farklı miktarlarda ısı aktarır. Bu nedenle paspas daha sıcak hissedilir.
13-Elektrik enerjisi bir elektrik lambasında ya da deşarj tüpünde ışığa dönüştürülür. Kimyasal enerji ve ateşböceği gibi ışık saçan hayvanlarda ışığa dönüşür.
14-Bu dönüşüm ters yönde de olabilir Örneğin bir fotoelektrik hücrede ışık elektrik enerjisi üretir.
15-Bisiklette dinamo tekerleğe sürtünerek mekanik enerji elektrik enerjisine dönüşür ve küçük bir lambayı kakar.
16-Elektrikli kapı zilinde kol zile vurdukça zilin kinetik enerjii ses ve birazda ısı enerjisine dönüşür.Burada elektrik enerjisi kinetik nerjiye oda ses ve ısı enerjisine dönüşür.Telefonda da ses elektrik enerjiye karşıtarafta da elektrik enerjisi ses enerjisine dönüşür.

Bu kısmı daha çok şekiller vasıtasıyla anlatmak istiyorum.

- Barajlardaki depolanmış suyun potansiyel enerjisi vardır. Bu potansiyel enerji su serbest bırakılınca hareket enerjisine dönüşür ve elektrik üreten jeneratörlerin dönmesini sağlayarak elektrik enerjisine dönüşür.

-Silgi ile yazdıklarımızı sildiğimiz zaman silginin ısındığını farkederiz. Burada hareket enerjisi ısı enerjisine dönüşmüştür.

-Bisikletlerde yer alan dinamo tekere sürtünerek döner ve bisiklette bulunan ufak bir ampülü yakar. Bu durumda hareket enerjisi elektrik enerjisine dönüşmüştür.

- Kaydırakta kayan çocuklar kaydırağın tepesine çıktıklarında yere göre bir potansiyel enerjiye sahip olurlar. Kayarlarken bu potansiyel enerji kinetik enerjiye yani hareket enerjisine dönüşüyordur.

Kaydırak

-Elektrik enerjisi, farklı araç-gereçlerin yardımıyla diğer enerji türlerine dönüştürülebilir. Örneğin, serinlemek amacıyla kullandığımız vantilatörde hareket, radyoda ise ses enerjisine dönüştürülmektedir.

-Akü ve pillerde depolanan kimyasal enerji, kullanım aşamasında elektrik enerjisine dönüşür. Kömürde depolanan kimyasal enerji de yanma sırasında ısı enerjisine dönüşmekte

-Güneş,yerküreyi ısıtan bir enerji kaynağıdır.yeryüzüne ulaşan güneş ışınları ısı enerjisine dönüşürler.mesela binaların çatılarında bulunan su depoları güneş enerjisini depo ederek suyun ısınmasına neden olurlar; yani güneş enerjisi ısı enerjisine dönüşmüş olur ve suyu sıcak bir şekilde kullanmış oluruz .

- hidroelektrik santrali. Kademe kademe anlatmakta yarar görüyorum.

Nehirlerden gelen suyun kinetik enerjisi barajda potansiyel enerjiye dönüşür.
Bu potansiyel enerji kapaklardan akarak doğrusal hareketle bir kinetik enerjiye dönüşür.
Buradan da türbin görevi devralır. O doğrusal hareketi dairesel harekete çevirir; ama hâlen kinetik enerjidir.
Jeneratör türbinden aldığı bu enerjiyi elektrik enerjisine çevirir ve trafolara gönderir.
Bundan sonra uzun bir yolculuk sonrası evinize gelen elektrik fırınlarda ısı enerjisine, saç kurutma makinelerinde ısı enerjisine ve kinetik enerjiye, ampulde ise ışık enerjisine dönüşür.
Böylece 5 kademe atlatmış olan kinetik enerji sonunda bizim yararımıza çalışmış olur.

ARABANIN ANİ FREN YAPMASI


Bu hidroelektrik santralinin işleyişinden daha basittir; ama sonuç olarak enerji dönüşümü olduğu için yazmak istedim.

Arabadaki yakıtın yanması (kimyasal enerji) basınç yaratarak pistonu aşağı iter ve bu enerjisini (kinetik, doğrusal) krank miline iletir.
Krank mili alığı bu enerjiyi doğrusaldan dairesele çevirir ve tekerleklere iletir.
Tekerlek aldığı bu dairesel hareketi doğrusal harekete çevirir ve araba hareket etmeye başlar.
Hızlandıktan sonra sürücü önüne bir şey çıkınca durmaya kalarsa arabanın hareketi yavaşlar, yani kinetik enerjisi de azalır.
Bu enerji kaybolmaz, sadece ses ve ısı enerjisine dönüşür. Fren balatalarının disklere sürtmesi sonucu ses ile ısı ve lastiğin sürtünmesi sonucu da yine ısı ortaya çıkar.

POTANSİYEL ENERJİ

Potansiyel enerji belli bir yükseklik ya da gerginliği olancisimlerin sahip olduğu enerji türüdür. Biz aşağıda sadece yükseklik bahsini işleyeceğiz.
Yüksekliği olan her şeyin potansiyel enerjisi de vardır. Bu enerji gerektiğinde kullanılarak başka enerjilere dönüşebilir (örneğin bir kitabı yüksekte tutarken bırakırsak potansiyel enerjisi kinetik enerjiye dönüşür.)

Isı (Termal) Potansiyel Enerji: Kömür, petrol,doğalgaz gibi yakıtların yakılmasıyla ısı enerjisi ortaya çıkmaktadır. Elde edilen ısı enerjisi ilk önce türbinler yardımıyla mekanik enerjiye, daha sonra da jeneratörler yardımıyla elektrik enerjisine dönüştürülebilmektedir. Evlerimizde, kışın ısınmak, mutfak ve banyoda sıcak su elde etmek, yemek pişirmek için ısı enerjisinden sıkça faydalanmaktayız.

JEOTERMAL ENERJİNİN ELEKTRİK ÜRETİMİNDE KULLANILMASI
Çeşitli araştırma tekniklerinin uygulanması sonucunda, jeotermal enerjinin oluştuğu uygun jeolojik koşullarda yapılan sondajlarla aşırı derecede ısınmış sular, yaş ve kuru buhar olarak yeryüzüne çıkarılmaktadır. Bu jeotermal akışkan, üzerindeki basıncın azalması ile su-buhar fazlarına ayrılmaktadır. Ayrılan buhar, jeotermal santrallere gönderilerek, elektrik enerjisine dönüştürülmekte, atık su ise, diğer ısıtma sistemlerinde kullanılmakta veya yeraltına basılmaktadır. Yaş buhar, buhar yüzdesinin ve entalpisinin yüksek olması durumunda elektrik üretimi için daha verimli olmaktadır.

Bio Enerji nedir? - Nasıl Uygulanır?


Nedir?

Bioenerji herkezde bulunan vücudun dış etkenlere karşı korunmasını sağlayan bir kalkandır.Bioenerji bazı kişilerle kendine yetecek kadar bulunur bazılarında kendine ve kendinden başkalarına verecek kadar çok bulunur.Bunu kullanmayı bilinler hasta olan kişinin bazı hastalıklarını geçirebilirler.Ayrıca bu kişilerin ikna etme yeteneğide çok fazladır.İyilerştirebilecekleri hastalıklar baş ağrısı,eklem ağrıları ayrıca pisikolojik olarakda morel verebilirler siniri ve stresi çekebilirler.

Nasıl uygulanır?

Öncelikle eller sıcak olmalı enerjinin geçişi hissetmek için daha sonra parmaklar birbirine birleştirilir ve avuca doğru hafifce bükülür.Bu sırada parmakların arası açık olmamalıdır.Daha sonra hastanın neresi eller ağrıyan yere götürülür ve ağrıyan yer 2 avucun ortasında kalır bu sırada hastayla temas olmamalıdır.
2-3cm kadar avuclar ilerde tutulur ve yavaş yavaş enerji aktarılır enerjinin hastaya aktarılabilmesi için bazı kelimeler söylenir.Örneğin hastanın başı ağrıyor baş ağrısını geçirmek için "şuanda<isim>başının ağrısı geçiyor başındaki negatif enerjiyi çekiyorum" kelimeleri tekrar tekrar söylenir.Ellerinizde elektriklenme hissetmeye başlarsanız işe yarıyor demektir eğer hissetmiyorsanız az daha çaba harcayın.Ellerinizdeki elektriklenme geçmeden aynı kelimeleri tekrarlayın her seferinde ne zaman elinizdeki elektriklenme geçti hmn ellerini yıkayın,toprağa sürtün,silkeleyin bunların amacı enerjini size geçmemesi aksi halde başınız kolunuz ağrıyabilir.Zararları vardır ellerinizi silkelemezseniz sizede ağrı gelebilir...



Enerjinin Korunumu

Enerjinin korunumu fizikte, yalıtılmış bir sistemdeki enerjinin toplam miktarının sabit kalmasıdır. Buna göre enerji kaybolamaz ancak şeklini değiştirebilir.
Termodinamik

Enerji ve enerji dönüşümlerini, entropiyi ve burada maddenin fizikî özellikleri arasındaki bağıntıları inceleyen bir ilim. Termodinamik fiziğin bir koludur. Diğer ilimlerde olduğu gibi, termodinamik de esas olarak önce gözleme, deneye dayanır. Sonra elde edilen neticelerden ...
Enerji Dönüşümü

Enerji dönüşümü, enerjinin bir biçimden diğerine dönüşümüdür. Fizikte enerji terimi bir sistemdeki belirli değişiklikleri oluşturma kapasitesini açıklar. Dönüşümde entropinin sınırlamaları göz ardı edilir. Sistemlerin toplam enerji dönüşümü, yalnızca enerjinin ...
Işık Dalgaları

Galile, ışık hızını saptanması problemini formülleştirdi; ama çözmedi. Bir problemin formüllleştirilmesi, çoğu zaman, problemin yalnız bir matematik ya da deney ustalığı sorunu olan çözümünden daha önemlidir. Yeni sorular, yeni olanaklar ortaya koymak, eski problemlere yeni ...
Fiziğin Kavram Ve Ilkeleri

FİZİĞİN KAVRAM VE İLKELERİ. Fizik biliminin yapısına temel oluşturan üç düşünce ana hatlarıyla şöyle sıralanabilir:Korunum yasaları ve bakışım. Fizikteki korunum yasaları, yalıtılmış bir fiziksel sistemdeki kimi ölçülebilir niceliklerin zaman içinde değişmeyeceği ...
Enerji Biçimleri

enerji biçimi tanımlanır. Bunlar:
Law Of Conservation Of Energy

Nötrinolar

Nötrino yükü sıfır ve kütlesi sıfır yada çok küçük olan temel lepton parçacığı anlamına gelmektedir.Bu parçacıkların varlığı ortaya konmadan çok önce kuramsal bir gereklilik olarak ortaya çıkmıştır.Örneğin b bozunması bir çekirdeğin bir elektron yayınladığı ...
Bilimin Klasik çağı

BİLİMİN KLASİK ÇAĞI
Mekanik. Mekanik, 18. yüzyılda bilimler arasındaki öncülüğünü sürdürdü, gelişme süreci içinde de fiziğin bir dalı durumundan, matematiğin bir dalı durumuna geçti.
Fiziğin Dalları

Cisimlerin hareketleri ve etkileşmelerinin temel fizik ilkeleriyle kavranmasına yönelik olarak incelenmesi mekaniğin kapsamına girer. Bu anlamda tüm fizik, mekanik olarak görülebilir. Klasik mekanik ya da Newton mekaniği, atomlarla karşılaştırıldığında, oldukça büyük cisimlerle ...
Hadronlar

Kuarklar üçlüler halinde bir araya gelerek, daha pek çok diğer parçacık oluşturuyor. Baryonlar ailesinin bilinen, yaklaşık 120 çeşit üyesi var. Bazılarında üç kuarkın spini de aynı yönde oluyor ve bu durum, toplam spini 3/2 olan, daha ağır veya yüksek enerjili baryonlara ...

Enerji biçimleri

Bir enerji biçimi olan ısı, kısmen potansiyel enerji ve kinetik enerjidir.

Fizikte birkaç enerji biçimi tanımlanır. Bunlar:

Termal enerji
Kimyasal enerji
Elektrik enerjisi
Işınım enerjisi (Elektromanyetik ışınım enerjisi)
Nükleer enerji
Manyetik enerji
Esneklik enerjisi
Ses enerjisi
Mekanik enerji
Işık enerjisi
Kütle (E=mc²)

Bu enerji biçimleri, iki ana grubu ayrılabilir: kinetik enerji ve potansiyel enerji. Diğer enerji türleri bu iki enerji türünün karışımdan elde edilir.

Enerji, çeşitli verimlerdeki farklı biçimlere dönüştürülebilir. Bu farklı biçimlere dönüştüren cihaza transduser denir.

Yukarıdaki listedeki enerji biçimleri bilinenlerdir. Enerji biçimlerinin tümünü kapsamaz. Fizikçiler, enerjinin korunumu yasası gereğince yeni biçimler keşfedebilir. Bu yeni biçim, karanlık enerji sonucunda da oluşabilir.

Klasik mekanik, bir alan bulunan cismin pozisyonundan dolayı depoladığı enerji olan potansiyel enerji ile, cismin hareketinin sonucu oluşan kinetik enerjiyi birbirinden ayırır. Hem pozisyon hem de hareket bir referans çerçevesine göre görecelidir ve şöyle belirtilir: bu daha çok (ve aslında) dünya yüzeyinde seçilen keyfi bir sabit noktadır. Yani karasal referans çerçevesidir.

İçindekiler

1 Mekanik enerji
2 Kinetik enerji
3 Potansiyel enerji
4 Mekanik iş
5 Esneklik enerjisi
6 Yüzey enerjisi
7 Ses enerjisi
8 Yerçekimi potansiyel enerjisi
9 Termal enerji
10 Kimyasal enerji
11 Elektrik enerjisi
11.1 Elektrostatik enerji
11.2 Elektrik enerjisi
11.3 Manyetik enerji
11.4 Elektromanyetik enerji
12 Nükleer enerji

Mekanik enerji
Enerji dönüşümü örnekleri Mekanik enerji dönüştürüldü
Neye Ne ile
Mekanik enerji Kaldıraç
Termal enerji Frenler
Elektrik enerjisi Dinamo
Elektromanyetik ışınım Senkrotron
Kimyasal enerji Kibritler
Nükleer enerji Parçacık hızlandırıcı

Ana madde: Mekanik enerji

Genel göreceli olmayan mekanik

Mekanik enerji (sembolleri; EM veya E) birçok biçimde ifade edilir. Fakat çoğunlukla potansiyel enerji (Ep, V, U veya ?) ve kinetik enerji (Ek veya T) içinde sınıflandırılır. Potansiyel enerji teriminin çok geniş kullanımı vardır. Çünkü, kütleçekim, elektrostatik ve manyetik alanlar gibi tüm kuvvet alanlarında bulunur. Potansiyel enerji, bir kuvvet alanındaki herhangi bir cismin pozisyonundan dolayı elde edilen kazancı ifade eder.

Mekanik enerji ile kinetik ve potansiyel enerji arasındaki ilişki basitçe şöyledir:

E = T + V {\displaystyle E=T+V\,\!} {\displaystyle E=T+V\,\!}.

Kinetik enerji

Ana madde: Kinetik enerji

Genel kapsam

Kinetik enerji, bir cismi belirli bir hıza ivmelendirmek için gereken iştir. Formülü şöyledir:

E k = ∫ F ⋅ d x = ∫ v ⋅ d p = 1 2 m v 2 {\displaystyle E_{\mathrm {k} }=\int \mathbf {F} \cdot d\mathbf {x} =\int \mathbf {v} \cdot d\mathbf {p} ={\frac {1}{2}}mv^{2}\,\!} {\displaystyle E_{\mathrm {k} }=\int \mathbf {F} \cdot d\mathbf {x} =\int \mathbf {v} \cdot d\mathbf {p} ={\frac {1}{2}}mv^{2}\,\!}

Özel Göreceli mekanik

Ana madde: Özel görelilik

Işık hızına © yaklaşan hızlarda , bu iş Lorentz dönüşümü kullanılarak hesaplanmalı. Ayrıca kütle ve enerji dönüşümüde hesaba katılmalıdır. Sonuçta formül şöyle olur:

E k = ( γ − 1 ) m c 2 {\displaystyle E_{\mathrm {k} }=\left(\gamma -1\right)mc^{2}\,\!} {\displaystyle E_{\mathrm {k} }=\left(\gamma -1\right)mc^{2}\,\!}

burada

γ = 1 1 − ( v c ) 2 {\displaystyle \gamma ={\frac {1}{\sqrt {1-\left({\frac {v}{c}}\right)^{2}}}}\,\!} {\displaystyle \gamma ={\frac {1}{\sqrt {1-\left({\frac {v}{c}}\right)^{2}}}}\,\!}

lorentz faktörüdür.

Burada sağ taraftaki iki terim toplam enerji ile tanımlanır ve cismin kalan enerjisi görecelidir. Bu denklem onu bir yukarı arttırır, at small (compared to c) speed. v=0'da (? = 1 olduğunda) kinetik enerji sıfırdır. Böylece geriye kalan toplam enerji, kalan enerjidir. Bu da aşağıdaki formülle hesaplanır:

E 0 = m 0 c 2 {\displaystyle E_{0}=m_{0}c^{2}\,\!} {\displaystyle E_{0}=m_{0}c^{2}\,\!}

Kalan tüm kütlelerde, c2 orantı faktöründen dolayı çok büyük miktarda enerji vardır.
Potansiyel enerji

Ana madde: Potansiyel enerji

Potansiyel enerji, bir cismin belirli bir referans pozisyonuna göre pozisyonunu değiştirmek için bir kuvvete karşı yapılan iş olarak tanımlanır. Başka bir ifade ile, bir cisme daha fazla enerji vermek için yapılan iştir. İşteki değişimler ve potansiyel enerji arasındaki ilişki basitçe şöyledir:

Δ U = − Δ W {\displaystyle \Delta U=-\Delta W} {\displaystyle \Delta U=-\Delta W}.

burada Δ U {\displaystyle \Delta U} {\displaystyle \Delta U}, yapılan işteki değişim; Δ W {\displaystyle \Delta W} {\displaystyle \Delta W}, potansiyel enerji değişimidir
Mekanik iş

Ana madde: İş (fizik)


Doğrusal hareket

F, kuvvet ve x, yer değiştirme olsun. Uygulanan kuvvetten dolayı x1 ve x2 noktaları arasında yapılan mekanik işteki değişimin integral formu şöyledir :

Δ W = ∫ x 1 x 2 F ⋅ d x {\displaystyle \Delta W=\int _{\mathbf {x} _{1}}^{\mathbf {x} _{2}}\mathbf {F} \cdot \mathrm {d} \mathbf {x} } {\displaystyle \Delta W=\int _{\mathbf {x} _{1}}^{\mathbf {x} _{2}}\mathbf {F} \cdot \mathrm {d} \mathbf {x} },

(buradaki nokta, iki vektörün nokta çarpımıdır. Yukarıdaki genel eşitlik, kütleçekim veya esneklik kuvveti gibi bazı durumlarda basitleştirilebilir. Kuvvet eğer korunumlu ise eşitlik şu şekilde yazılabilir:

F = ∇ W {\displaystyle \mathbf {F} =\nabla W} {\displaystyle \mathbf {F} =\nabla W}.

Dönüş hareketi

Dönüş hareketi, bir τ torkunun θ1 ile θ2 açıları arasında yaptığı iştir.

Δ W = ∫ θ 1 θ 2 | τ | d θ {\displaystyle \Delta W=\int _{\theta _{1}}^{\theta _{2}}\left|{\boldsymbol {\tau }}\right|\mathrm {d} \theta } {\displaystyle \Delta W=\int _{\theta _{1}}^{\theta _{2}}\left|{\boldsymbol {\tau }}\right|\mathrm {d} \theta }.

Esneklik enerjisi

Ana madde: Esneklik enerjisi

Kütleçekim etkisi altında ivmelenerek serbest düşen bir top hareketi. Başlangıçtaki potansiyel enerjisi, kinetik enerjiye dönüşüyor. Sert bir yüzeye çarpan topun şekli değişir ve kinetik enerjisi esneklik enerjisine dönüşür. Top tekrar zıpladığında enerjisi ilk kinetik enerjisine dönüşür. Ardından tekrar yükselerek potansiyel enerji kazanır. Enerji, sırasıyla esneklik, şekil değişikliği ve sürükleme nedenlerinden dolayı ısıya dönüşür.

Esneklik enerjisi, bir yayı sıkıştırmak veya germek için gereken iş olarak tanımlanır. Bir yay veya Hooke yasasına uyan diğer herhangi bir sistemteki F germe/sıkıştırma kuvveti, x germe/sıkıştırma mesafesi ile orantılıdır.

F = − k x {\displaystyle \mathbf {F} =-k\mathbf {x} \,\!} {\displaystyle \mathbf {F} =-k\mathbf {x} \,\!},

burada k yaya veya sisteme özgü yay sabitidir. Bu durumda kuvvet korunur ve iş şöyle hesaplanır:

E p , e = 1 2 k x 2 {\displaystyle E_{\mathrm {p,e} }={\frac {1}{2}}kx^{2}\,\!} {\displaystyle E_{\mathrm {p,e} }={\frac {1}{2}}kx^{2}\,\!}.

Eğer k sabit olmazsa yukarıdaki eşitlik hatalı olur. Hook yasası, sabit şartlar altındaki kimyasal bağların davranışları için iyi bir yaklaşımdır. Örneğin, bağlar kopmadığında veya şekil değiştirmediğinde.
Yüzey enerjisi

Bir yüzeye eğer herhangi bir tür gerilim uygulanırsa, örneğin silgi ile kağıt silinirse, bu yüzey enerjisi olarak tanımlanabilir.

γ yüzey gerilim ve S yüzey alanı olsun. Alanı arttırmak için, bir birim alanda yapılan W işi ile yüzey enerjisi arasındaki ilişki şöyledir:

d W = γ d S . {\displaystyle \mathrm {d} W=\gamma \mathrm {d} S.\,\!} {\displaystyle \mathrm {d} W=\gamma \mathrm {d} S.\,\!}

Özellikle, farklı maddelerin yüzey gerilimi farklı olduğundan dolayı temasları esnasında karışım olmaz. Boş bir yüzey, örneğin kılcal yüzey, hareket ettirilirse çok küçük bir enerji açığa çıkar.

Örneğin bir minimal yüzey, mümkün olan en küçük enerji barındırabilir. Bu enerji yüzeyin alanı ile orantılıdır. Bu sonuca göre, küçük boyutlu sabun köpükleri minimal yüzeye sahiptir (küçük boyut kütleçekim etkilerini azaltır ve genişlik basıncı arttırır. Köpüğün yüzey enerjisi minimum olmasına rağmen, köpük minimal yüzeye sahip değildir).
Ses enerjisi

Ana madde: Ses enerjisi

Ses, her mekaniksel ortamda yayılabilen bir mekaniksel titreşim biçimidir. Ses enerjisi daha çok insan kulağının sese karşı duyarlılığı ile ilgilidir. Büyük kulak kepçesi, ses titreşimlerini daha iyi toplar. Kulak kepçesinin yakaladığı ses yükseltilerek kulak zarı tarafından orta kulaktaki örs, çekiç ve üzengi kemikleri aracılığı ile iç kulaktaki salyangoz organına aktarılır. Salyangoz akustik dalgayı beynin yorumlayabileceği elektriksel işarete dönüştürmekle görevlidir. Bu aktarma ve elektriksel işarete çevirme işlemleri, insan duyma sisteminin karakteristik özelliklerinin ana belirleyicisidir.
Yerçekimi potansiyel enerjisi

Ana madde: Yerçekimi potansiyel enerjisi


Bir kütlenin (örn, gezegen) yüzeye çok yakın kütleçekim kuvveti, h yüksekliğinde çok az değişir ve mg ye eşittir. Buradaki m kütle ve g kütleçekim ivmesidir. Dünya yüzeyinde g = 9.81 m s−1'dir. Bu durumda yerçekimi potansiyel enerjisi eşitliği şöyle olur:

E p , g ≈ m g h {\displaystyle E_{\mathrm {p,g} }\approx mgh\,\!} {\displaystyle E_{\mathrm {p,g} }\approx mgh\,\!}

Daha genel bir ifade ile Newton'ın evrensel kütleçekim yasasına göre m1 ve m2 kütleleri çekimi sonucu açığa çıkan potansiyel enerji;

E p , g = − G m 1 m 2 r {\displaystyle E_{\mathrm {p,g} }=-{\frac {Gm_{1}m_{2}}{r}}\,\!} {\displaystyle E_{\mathrm {p,g} }=-{\frac {Gm_{1}m_{2}}{r}}\,\!},

Burada, r iki kütle arasındaki mesafe ve G yerçekimi sabitidir ve değeri 6,6742(10) × 10−11 m3 kg−1 s−2'dir. Bu durumda sıfır potansiyel referans noktası, iki kütle arasındaki sonsuz mesafedir.

Kütleçekim potansiyelinin (Φ, U veya V), potansiyel enerjisi şöyledir.

E p , g = − Φ m {\displaystyle E_{\mathrm {p,g} }=-\Phi m\,\!} {\displaystyle E_{\mathrm {p,g} }=-\Phi m\,\!}.

Termal enerji
Enerji dönüşümü örnekleri Termal enerji dönüştürüldü
Neye Ne ile
Mekanik enerji Buhar türbini
Termal enerji Isı eşanjörü
Elektrik enerjisi Termokupl
Elektromanyetik ışınım Sıcak cisimler
Kimyasal enerji Yüksek fırın
Nükleer enerji Süpernova

Ana madde: Termal enerji

Genel kapsam

Termal enerji (maddenin gaz, plazma, katı, vb. gibi bazı halleri), partiküllerin rastgele mikroskopik hareketi ile ilgili enerjidir. Örneğin, monoatomik gaz halinde gaz atomları hareketten dolayı yalnızca kinetik enerjiye sahiptir. Molekül halinde gazda dönme ve titreşim enerjisi oluşur. Sıvı ve katı hallerinde de (atomların etkileşiminden dolayı) potansiyel enerji vardır.

Isı, termal enerjinin belirli bir yere yayılması olarak tanımlanır (örneğin sıcak bir cisme soğuk bir cisim yapıştığında yapışan yüzeyler arasında ısı alış verişi olur. Küçük iletişim için uygun eşitlik şöyledir:

Δ q = ∫ T 1 T 2 C v d T {\displaystyle \Delta q=\int _{T_{1}}^{T_{2}}C_{\mathrm {v} }\mathrm {d} T} {\displaystyle \Delta q=\int _{T_{1}}^{T_{2}}C_{\mathrm {v} }\mathrm {d} T}

Burada Cv, sistemin ısı kapasitesidir. Eğer sistem hal değişimi altında ise bu eşitlik geçersiz olur. Örneğin buz erimesi esnasında ısıda bir azalma olmaksızın sistem ısıyı tutar.

Kinetik teori

İdeal gazı tanımlayan kinetik teorideki serbestlik derecesine göre termal enerji eşitliği şöyledir:

U = d f 2 k B T {\displaystyle U={\frac {d_{f}}{2}}k_{B}T} {\displaystyle U={\frac {d_{f}}{2}}k_{B}T}

Burada df, serbestlik derecesi sayısı ve kB,Boltzmann sabitidir. Toplam termal enerji gazın toplam iç enerijine eşit olmalıdır. Fakat moleküller arası potansiyel enerji bu teoriye dahil değildir. kBT ifadesi, istatistiksel mekaniğinde çok sık kullanılır.
Kimyasal enerji

Ana madde: Kimyasal enerji


Enerji dönüşümü örnekleri Kimyasal enerji dönüştürüldü
Neye Ne ile
Mekanik enerji Kas
Termal enerji Ateş
Elektrik enerjisi Yakıt hücresi
Elektromanyetik ışınım Ateş böceği
kimyasal enerji Kimyasal tepkime

Kimyasal enerji, moleküldeki atomları tepkimesi sonucu açığa çıkan enerjidir ve element birleşimine göre çeşitli türde olur. Elektriksel yükler, elektronlar ve protonların pozisyonlarının karşılıklı yer değişmesi esnasında ortaya çıkan elektriksel kuvvet tarafından yapılan iş olarak tanımlanabilir. Bu yüzden aslında elektriksel yüklerin elektrostatik potansiyel enerjisidir. Eğer bir sistemin kimyasal enerjisi, kimyasal tepkime esnasında azalırsa, bu azalma farkı, (daha çok ısı ve ışık gibi) bazı biçimlere dönüştürülür. Diğer tarafından eğer bir sistemin kimyasal enerjisi kimyasal tepkime sonucu azalırsa fark, (genellikle ısı veya ışık biçimindeki) enerjiye dönüşür. Örneğin;

iki hidrojen atomu tepkimeye girerse dihidrojen molekülü biçimine dönüşür. Kimyasal enerji (H-H bağının bağ enerjisi) 724 zJ kadar azalır;
bir hidrojen atomundan elektron koparılırsa, hidrojen iyonuna (gaz haline) dönüşür. Kimsayal enerjisi (hidrojenin iyonlaşma enerjisi) 2,18 aJ kadar artar.

Yukarıda tanımlanan kimyasal enerji kimyagerler tarafından İntegral enerji (U) olarak ifade edilir. Burada sistemin hacmi ve basıncı sabit kabul edilir. Tepkime esnasında eğer hacim değişirse (örneğin gaz uçarsa) entalpiyi (H) elde etmek için, atmosfer tarafından yapılan işin miktarına bir düzeltme uygulanır. Bu düzeltme, uçan gaz tarafından yapılan iştir ve eşitliği şöyledir:

Δ E = p Δ V {\displaystyle \Delta E=p\Delta V\,\!} {\displaystyle \Delta E=p\Delta V\,\!},

burada entalpi şöyle yazılabilir;

Δ H = Δ U + p Δ V {\displaystyle \Delta H=\Delta U+p\Delta V\,\!} {\displaystyle \Delta H=\Delta U+p\Delta V\,\!}.

İkinci bir düzeltme entropideki, (S) değişiklik için yapılır. S, kimyasal bir tepkimenin bir yer kaplayıp kaplamadığı dikkate alınarak uygulanır. Bu Gibbs serbest enerjisini (G) verir. Düzeltme, kaybolan enerjiyi elde etmek için gereken enerjidir.

Δ E = T Δ S {\displaystyle \Delta E=T\Delta S\,\!} {\displaystyle \Delta E=T\Delta S\,\!},

böylece aşağıdaki eşitlik elde edilir;

Δ G = Δ H − T Δ S {\displaystyle \Delta G=\Delta H-T\Delta S\,\!} {\displaystyle \Delta G=\Delta H-T\Delta S\,\!}.

Bu düzeltmeler bazen (özellikle gazlar arasındaki tepkimelerde) göz ardı edilir, çoğunlukla değil.

Bohr teorisine göre kimyasal enerji Rydberg sabiti tarafından karakterize edilir.

R y = m e e 4 8 ε 0 2 h 2 = 1 2 α 2 m e c 2 = 13 , 605 692 53 ( 30 ) e V {\displaystyle R_{y}={\frac {m_{e}e^{4}}{8\varepsilon _{0}^{2}h^{2}}}={\frac {1}{2}}\alpha ^{2}m_{e}c^{2}=13,605\;692\;53(30)\ \mathrm {eV} } {\displaystyle R_{y}={\frac {m_{e}e^{4}}{8\varepsilon _{0}^{2}h^{2}}}={\frac {1}{2}}\alpha ^{2}m_{e}c^{2}=13,605\;692\;53(30)\ \mathrm {eV} }

Elektrik enerjisi

Ana maddeler: Elektromanyetizma ve Elektrik

Enerji dönüşümü örnekleri Elektrik enerjisi dönüştürüldü
Neye Ne ile
Mekanik enerji Elektrik motoru
Termal enerji Direnç
Elektrik enerjisi Transformatör
Elektromanyetik ışınım LED
Kimyasal enerji Elektroliz
Nükleer enerji Senkrotron
Elektrostatik enerji

Genel kapsam

Elektriksel potansiyel enerji, elektriksel yüknün elektriksel alan içerisindeki konumuna bağlı olarak depoladığı bir potansiyel enerji çeşididir. Q1 ve Q2 yüklü noktasal cisimleri aralarında r mesafesi olsun. Elektriksel potansiyel enerji eşitliği şöyledir:

E p , e = 1 4 π ϵ 0 Q 1 Q 2 r {\displaystyle E_{\mathrm {p,e} }={\frac {1}{4\pi \epsilon _{0}}}{{Q_{1}Q_{2}} \over {r}}} {\displaystyle E_{\mathrm {p,e} }={\frac {1}{4\pi \epsilon _{0}}}{{Q_{1}Q_{2}} \over {r}}}

Burada ε0, vakum sabiti (elektrik sabiti)dir ve değeri; 107/4πc02 veya 8,854188… × 10−12 F m−1'dir. Elektrostatik potansiyel (mutlak için ϕ, potansiyel farkı için V), elektrostatik potansiyel enerji olarak ele alınırsa eşitlik şöyle olur:

E p , e = ϕ q {\displaystyle E_{\mathrm {p,e} }=\phi q\,\!} {\displaystyle E_{\mathrm {p,e} }=\phi q\,\!}.

Bir kondansatörde depolanan yük (C kapasitesi), V gerilimi ile doğru orantılıdır. Bu durumda elektrostatik potansiyel enerji:

E p , e = Q 2 2 C = 1 2 C V 2 = 1 2 V Q {\displaystyle E_{\mathrm {p,e} }={\frac {Q^{2}}{2C}}={\frac {1}{2}}CV^{2}={\frac {1}{2}}VQ\,\!} {\displaystyle E_{\mathrm {p,e} }={\frac {Q^{2}}{2C}}={\frac {1}{2}}CV^{2}={\frac {1}{2}}VQ\,\!},

Elektrik enerjisi

Ana madde: Elektrik enerjisi

Elektrik devreleri

Eğer bir elektrik akımı dirençten geçerse elektrik enerjisi ısıya dönüşür. Akım eğer elektrik cihazından geçerse, elektrik enerjisinin bazısı (her ne kadar birazı kaybolsa veya ısıya dönüşse bile) diğer enerji biçimlerine dönüşür. Elektrik akımından dolayı oluşan elektrik enerjisi miktarı, farklı yollarla ifade edilebilir:

E = V Q = V I t = P t = V 2 t R = I 2 R t {\displaystyle E=VQ=VIt=Pt={\frac {V^{2}t}{R}}={I^{2}}Rt\,\!} {\displaystyle E=VQ=VIt=Pt={\frac {V^{2}t}{R}}={I^{2}}Rt\,\!}

Burada V is the gerilim (volt olarak), Q yük (coulomb olarak), I akım (amper olarak), t akımın aktığı süre (saniye olarak), P güç (watt olarak) ve R direnci (ohm olarak).
Manyetik enerji

Ana madde: Manyetik enerji

Genel kapsam

Manyetik enerji ile elektrik enerjisi arasında belli başlı bir fark yoktur: Maxwell denklemleri ile ilgili iki durum vardır. Bir B manyetik alanındaki bir mıknatısın manyetik momentinin m potansiyel enerjisi, manyetik çift kutup moment vektörü değişimdeki manyetik kuvvetin (aslında manyetik torkun) işi olarak tanımlanır ve şuna eşittir:

E p , m = − m ⋅ B {\displaystyle E_{\mathrm {p,m} }=-\mathbf {m} \cdot \mathbf {B} } {\displaystyle E_{\mathrm {p,m} }=-\mathbf {m} \cdot \mathbf {B} }.

Elektrik devreleri

I akımı taşıyan bir indüktörün L indüktansında depolanan enerji şöyledir:

E p , m = 1 2 L I 2 {\displaystyle E_{\mathrm {p,m} }={\frac {1}{2}}LI^{2}} {\displaystyle E_{\mathrm {p,m} }={\frac {1}{2}}LI^{2}}.

Eşitliğin sağ tarafındaki ifade, süperiletken manyetik enerji depolama için temel biçimdir.
Elektromanyetik enerji
Enerji dönüşümü örnekleri Elektromanyetik enerji dönüştürüldü
Neye Ne ile
Mekanik enerji Uzay yelkenlileri
Termal enerji Isıl güneş kollektörü
Elektrik enerjisi Güneş pili
Elektromanyetik ışınım Doğrusal olmayan optikler
Kimyasal enerji Fotosentez
Nükleer enerji Mössbauer spektroskopi

Elektromanyetik enerji, birim hacimde elektriksel veya manyetik alan oluşturmak için gereken iştir. E {\displaystyle \mathbf {E} } {\displaystyle \mathbf {E} } elektriksel ve B {\displaystyle \mathbf {B} } {\displaystyle \mathbf {B} } manyetik alanların SI birimlerindeki enerji yoğunlukları sırasıyla şöyledir:

u e = ε 0 2 | E | 2 , u m = 1 2 μ 0 | B | 2 {\displaystyle u_{e}={\frac {\varepsilon _{0}}{2}}\left|\mathbf {E} \right|^{2},\quad u_{m}={\frac {1}{2\mu _{0}}}\left|\mathbf {B} \right|^{2}\,\!} {\displaystyle u_{e}={\frac {\varepsilon _{0}}{2}}\left|\mathbf {E} \right|^{2},\quad u_{m}={\frac {1}{2\mu _{0}}}\left|\mathbf {B} \right|^{2}\,\!},

Burada ε 0 {\displaystyle {\varepsilon _{0}}} {\displaystyle {\varepsilon _{0}}}, elektriksel vakum sabiti; μ 0 {\displaystyle {\mu _{0}}} {\displaystyle {\mu _{0}}}, mekanik vakum sabitidir.

Mikrodalgalar, ışık veya gama ışınları gibi elektromanyetik ışınımlar, elektromanyetik enerji akışını ifade eder. Elektromanyetik alanın manyetik ve elektrik bileşenlerinde uygulanan yukarıdaki ifadeler EM alandaki hem enerji yoğunluğu hem de akışı ile hesaplanır. Sonuçta, elektromanyetik alanın enerji akısını tanımlayan Poynting vektörü SI biriminde şöyle hesaplanır.

S = 1 μ E × B , {\displaystyle \mathbf {S} ={\frac {1}{\mu }}\mathbf {E} \times \mathbf {B} ,} {\displaystyle \mathbf {S} ={\frac {1}{\mu }}\mathbf {E} \times \mathbf {B} ,}

Burada μ {\displaystyle {\mu }} {\displaystyle {\mu }}, ortamın geçergenliğidir.

Farklı enerji seviyelerine sahip olan bir fotonun elektromanyetik ışınım enerjisi eşitliği şöyledir:

E = h ν = h c λ {\displaystyle E=h\nu ={\frac {hc}{\lambda }}\,\!} {\displaystyle E=h\nu ={\frac {hc}{\lambda }}\,\!},

Enerji seviyeleri arasındaki boşluk:

Δ E = E 2 − E 1 = h c ( ν 2 − ν 1 ) = h c ( 1 λ 2 − 1 λ 1 ) {\displaystyle \Delta E=E_{2}-E_{1}=hc\left(\nu _{2}-\nu _{1}\right)=hc\left({\frac {1}{\lambda _{2}}}-{\frac {1}{\lambda _{1}}}\right)\,\!} {\displaystyle \Delta E=E_{2}-E_{1}=hc\left(\nu _{2}-\nu _{1}\right)=hc\left({\frac {1}{\lambda _{2}}}-{\frac {1}{\lambda _{1}}}\right)\,\!},

Burada h değeri 6,6260693(11)×10−34 J.s olan Planck sabitidir, ν ışınım frekansıdır. Bu elektromanyetik enerji büyüklüğü, genellikle bir foton olarak adlandırılır. 270–520 yJ enerji büyüklüğüne sahip foton görünür ışık yayar ve bu da 160–310 kJ/mol'a eşdeğerdir. Bu değer zayıf kimyasal bağ oluşturur.
Nükleer enerji

Ana madde: Nükleer enerji

Enerji dönüşümü örnekleri Nükleer enerji dönüştürüldü
Neye Ne ile
Mekanik enerji Alfa bozulması
Termal enerji Güneş
Elektrik enerjisi Beta parçacığı
Elektromanyetik ışınım Gama ışını
Kimyasal enerji Radyoaktivite
Nükleer enerji Nükleer izomer

Nükleer potansiyel enerji ile elektriksel potansiyel enerji, fisyon ve füzyon süreçlerindeki enerji salınımını sağlar.

Zayıf nükleer kuvvet (güçlü kuvvetten farklıdır), beta çözünmesi gibi belirli radyoaktivite türleri için potansiyel enerji sağlar.

Nükleer süreçte salınan enerji, çok büyüktür ve (enerji salındıktan sonra) kütlenin değişimine neden olur.

Güneş enerjisi olarak adlandırılan güneşteki enerji, bu enerji dönüşüm biçimine örnektir. Güneşte hidrojen füzyon sürecinde, güneş "maddesi"nin yaklaşık 4 milyon tonu bir saniyede ışığa dönüşerek uzaya yayılır. Fakat bu süreç esnasında her ne kadar protonlar nötrona dönüşse bile proton ve nötron sayıları toplamı değişmez. Bu sistemde yayılan ışık (bir sistem gibi düşünülürse), elektromanyetik ışınım sonucu bir saniyede "kaybolan" yaklaşık 4 milyon ton kütleyi kendisi tutar ve onu uzaya taşır. Bu süreçte dönüştürülen helyum çekirdeğinin her biri, dönüştürülen dört protondan daha hafiftir. Güneşin nükleer potansiyel enerjisi ışığa dönüştüğü esnada hiçbir parçacık kaybolmaz.

Nükleer enerji formülü, kimyasal enerjininkine benzer ve şöyle hesaplanır

E N = 1 2 α m p c 2 = 3.5 M e V {\displaystyle E_{N}={\frac {1}{2}}\alpha m_{p}c^{2}=3.5MeV} {\displaystyle E_{N}={\frac {1}{2}}\alpha m_{p}c^{2}=3.5MeV}

Burada mp, protonun kütlesidir.

____________

Kaynaklar:

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Original
By Kar©glan

Başağaçlı Raşit Tunca
Alıntı


Foruma Git:


Bu konuyu görüntüleyen kullanıcı(lar): 1 Ziyaretçi
Hakkalyakin Raşidi Tarikatı TOPLinks
Karoglan Org Bilgi ve Resim Blog Facebook
RasitTunca Net Webmaster Resimleri Twitter
BU FORUM EN GÜZEL BiLGiSAYAR iLE FiREFOX BROWSER iLE GÖRÜNTÜLENEBiLiR