W tym module będziemy omawiać podstawowe pojęcia fizyczne: siła, praca, moc i energia. Te cztery słowa często pojawiają się w języku potocznym w rozmaitym kontekście: „siła charakteru”, „praca umysłowa’, „moc ducha” czy „energia życiowa”. W języku nauki odnoszą się one do ściśle zdefiniowanych, mierzalnych wielkości fizycznych.
Read More
Fizyczne pojęcie energii zostało wprowadzone przed około 150 laty. W pracach naukowych zalecane jest podawanie energii w dżulach (J), będących również jednostkami pracy i ciepła z układu SI. W wielu gałęziach techniki oraz w życiu codziennym bardzo często – z powodów zaszłości historycznych - używane są także inne jednostki energii.
Read More
Wiemy już, że rozróżnia się pojęcia pracy i energii, mimo że mierzymy je w tych samych jednostkach, w dżulach. I uwaga: niektórych pojęć nie można mylić z energią i pracą. Jednym z tych pojęć jest moc. Moc jest miarą tego, ile pracy zostanie wykonanej w danym czasie. Także siła jest czymś innym niż energia i praca, ale w następujący sposób od nich zależy: siła wyraża na przykład, jak mocno zostanie przyspieszony jakiś przedmiot lub ściśnięta sprężyna. Siłę mierzymy w niutonach (N). Gdy jakaś siła F działa wzdłuż odcinka drogi S, wykonywana jest praca L = droga razy siła = F∙S. Energia układu wzrasta lub maleje o wartość wykonanej pracy. Potrzeba przykładu? Gdy ściśniemy sprężynę pewną siłą na określonym odcinku drogi, wykonamy pracę. Praca ta jest dostarczana sprężynie i dopóki pozostaje ona ściśnięta, w sprężynie jest więcej energii i jest to tak zwana energia naprężenia.
Read More
Poznaliśmy najważniejsze różnice pomiędzy potocznym użyciem pojęcia energii, a stosowaniem tego słowa w fizyce. Ale brakuje jeszcze jednej szczególnie ważnej różnicy. Na co dzień mówimy, że „wytwarzamy” bądź „zużywamy” energię – w rzeczywistości nie możemy jednak ani „wyprodukować”, ani „zniszczyć” energii. Energia całkowita – wewnątrz układu zamkniętego – nigdy się nie zmniejsza i nigdy nie zwiększa (prawo zachowania energii). Może jedynie ulegać przemianom z jednej formy w inną. Poznawanie relacji pomiędzy pracą i energią przypomina kalejdoskop. Zawsze, gdy wykonywana jest praca, energia zamienia się z jednej formy w drugą. Dlatego też energia występuje w licznych formach. Dla przykładu, gdy jedziesz na rowerze do szkoły, chemiczna energia w twoich mięśniach zamienia się w energię ruchu, słyszymy dźwięki, zależne od tego, po jakiej powierzchni jedziemy, na zakrętach spod kół lecą ziarna żwiru lub bryzgi wody. Szczególnym rodzajem przemiany energii jest równoważność pomiędzy masą i energią, co ma decydujące znaczenie również przy wszystkich reakcjach jądrowych.
Read More
To, co w fizyce nazywamy „układem zamkniętym“, można sobie wyobrazić jako pomieszczenie pod „super” pokrywą, przez które nie może przedostać się żadna energia, ani do środka, ani na zewnątrz.
Read More
E = mc² – ten wzór wszyscy już z pewnością kiedyś widzieliśmy. Albert Einstein opublikował go w podobnej formie w uzupełnieniu do wydanej przez siebie w 1905 roku „Szczególnej teorii względności”. Wzór ten zakłada, że energia i masa są sobie równoważne – masa jest więc inną formą energii i mogą one zostać w siebie przemienione. Na przykład w reaktorze jądrowym. Produkty rozszczepienia jądra uranu mają łącznie mniejszą masę niż początkowe jądro uranu. Różnica mas zostaje uwolniona w postaci energii.
Read More
Dla pokrycia naszego zapotrzebowania na energię mamy do dyspozycji trzy obszerne grupy nośników energetycznych. Paliwa kopalne, jak węgiel, ropa naftowa czy gaz ziemny są w istocie resztkami roślin i zwierząt, które przed milionami lat żyły na Ziemi. Zmieniając te paliwa w energię, powodujemy ich nieodwracalną utratę. Musimy w tym momencie rozróżnić energię pierwotną i wtórną.
Read More
Nie można utracić energii. Energia nie „znika” i nie pojawia się „z niczego”. Ale przy każdej przemianie energii, jej część ulega rozproszeniu i trafia niewykorzystana do środowiska, na przykład w postaci ciepła. Tak na przykład dzieje się w elektrowni - rozgrzewające się mechanizmy, jak urządzenia przesyłające wodę lub parę czy też kable elektryczne oddają ciepło do otaczającego powietrza. Wokół przewodów prądu tworzą się poza tym pola magnetyczne. Cała ta energia ucieka niewykorzystana.
Read More
