Co to jest energia?

Wyobraźmy sobie kolejkę górską. Przed wystartowaniem z najwyższego punktu kolejki górskiej wagonik o masie m stoi prawie całkiem nieruchomo na wysokości h nad ziemią, ale mimo braku ruchu, mówimy, że tkwi w nim energia. Jest to tak zwana energia potencjalna, definiowana jako Epot = mgh. W następnych podrozdziałach omówimy to jeszcze dokładniej.

Podczas drogi w dół wagonik jedzie coraz szybciej, przemienia tę swoją energię potencjalną w energię ruchu (energię kinetyczną, określoną wzorem Ekin = mv2/2). Gdy wagonik znowu mknie w górę, zwalnia coraz bardziej, malejąca energia kinetyczna zmienia się z powrotem w energię potencjalną.

Czym w ogóle jest energia?

Fizycy chętnie udzielają odpowiedzi na tytułowe pytanie: „energia jest miarą tego, ile pracy ktoś lub coś może wykonać”.

W odpowiedzi zawarta jest ważna informacja. Energia jest jakby zapasem czegoś, co charakteryzuje stan układu. Natomiast, gdy pojawia się praca, to coś się zmienia, przebiega jakiś proces. Można zatem powiedzieć, że gdy do jakiegoś systemu dostarczana jest energia, wzrasta jego zdolność do wykonania pracy.

Podobnie odnosi się to zresztą do pojęcia ciepła. Ciepło jest procesem przekazywania energii pomiędzy ciałami o różnej temperaturze. Gdy jakiemuś ciału dostarczamy ciepło, zmienia się jego stan. Jego energia, na przykład tzw. energia cieplna (kinetyczna lub potencjalna energia jego składników – molekuł lub cząstek) zmienia się. Nie można zatem powiedzieć, że system (np. ciało) posiada ciepło, ale tylko, że do systemu dostarczane jest ciepło lub jest z niego odprowadzane.

Fizyczne pojęcie energii wcale nie jest takie stare. Zostało wprowadzone przed około 150 laty. W pracach naukowych zalecane jest podawanie energii w jednostkach miary z Układu SI o polskiej nazwie „dżul”. W wielu gałęziach techniki oraz w życiu codziennym bardzo często – z powodów zaszłości historycznych – używane są także inne jednostki energii.

Historia pojęcia energii

Rys. Lord Kelvin - portret, autor: Hubert von Herkomer, źródło: Wikipedia

Pojęcie energii w dzisiejszym znaczeniu zostało wprowadzone do fizyki ok. 1850 roku przez Williama Thomsona (Lorda Kelvina). Słowo pochodzi od greckiego „en“ (w) i „ergos” (praca). Wcześniej długo myślano, że istnieje jakiś rodzaj materiału energetycznego – „flogiston”, który tkwi w ciepłych ciałach i opuszcza je podczas stygnięcia. Szybko okazało się, że hipoteza istnienia „flogistonu” okazała się nieprawdziwa.

Tags:
Na tej stronie:
Back To Top