Cíl výuky
- Rozlišovat mezi. druhy energie
Klíčové body
- Všechny organismy využívají různé formy energie k pohonu biologických procesů, které jim umožňují růst a přežití.
- Kinetická energie je energie spojená s objekty v pohybu.
- Potenciální energie je druh energie spojený s potenciálem objektu konat práci.
- Chemická energie je druh energie uvolněné při rozpadu chemických vazeb a lze ji využít pro metabolické procesy.
Termíny
- chemická energieČistá potenciální energie uvolněná nebo pohlcená v průběhu chemické reakce.
- potenciální energieEnergie, kterou má objekt díky své poloze (v gravitačním nebo elektrickém poli) nebo stavu (jako natažená nebo stlačená pružina, jako chemický reaktant nebo tím, že má klidovou hmotnost).
- kinetická energieEnergie, kterou má objekt v důsledku svého pohybu, rovná se jedné polovině hmotnosti tělesa krát kvadrát jeho rychlosti.
Energie je vlastnost objektů, kterou lze přenášet na jiné objekty nebo přeměňovat na různé formy, ale nelze ji vytvořit ani zničit. Organismy využívají energii k přežití, růstu, reakci na podněty, rozmnožování a ke všem typům biologických procesů. Potenciální energii uloženou v molekulách lze přeměnit na energii chemickou, která se nakonec může přeměnit na energii kinetickou, umožňující organismu pohyb. Nakonec se většina energie využívané organismy přemění na teplo a rozptýlí se.
Kinetická energie
Energie spojená s objekty v pohybu se nazývá kinetická energie. Například když letadlo letí, pohybuje se vzduchem velmi rychle – koná práci, která vyvolává změny v jeho okolí. Tryskové motory přeměňují potenciální energii v palivu na kinetickou energii pohybu. Bourací koule může způsobit velké škody, i když se pohybuje pomalu. Nehybná demoliční koule však nemůže vykonat žádnou práci, a proto nemá žádnou kinetickou energii. Rychle letící kulka, jdoucí člověk, rychlý pohyb molekul ve vzduchu, při kterém vzniká teplo, a elektromagnetické záření, například sluneční světlo, mají kinetickou energii.
Potenciální energie
Co když tutéž nehybnou bourací kouli zvedneme jeřábem o dvě patra nad auto? Pokud se zavěšená bourací koule nepohybuje, je s ní spojena energie? Ano, bourací koule má energii, protože má potenciál konat práci. Tato forma energie se nazývá potenciální energie, protože je možné, aby daný objekt v daném stavu konal práci.
Objekty přenášejí svou energii mezi potenciálním a kinetickým stavem. Když bourací koule nehybně visí, má \text{0%} kinetickou a \text{100%} potenciální energii. Jakmile se koule uvolní, její kinetická energie se zvýší, protože koule nabere rychlost. Zároveň míč ztrácí potenciální energii, jak se blíží k zemi. Dalšími příklady potenciální energie jsou energie vody zadržované za přehradou nebo energie člověka, který se chystá vyskočit z letadla.
Chemická energie
Potenciální energie nesouvisí pouze s umístěním hmoty, ale také se strukturou hmoty. Pružina na zemi má potenciální energii, pokud je stlačena, stejně jako gumička, která je napnutá. Stejný princip platí i pro molekuly. Na chemické úrovni mají potenciální energii vazby, které drží atomy molekul pohromadě. Tento typ potenciální energie se nazývá chemická energie a jako každá potenciální energie může být využita k vykonání práce.
Například chemická energie je obsažena v molekulách benzínu, které se používají k pohonu automobilů. Když se benzin v motoru vznítí, vazby v jeho molekulách se přeruší a uvolněná energie se využije k pohonu pístů. Potenciální energii uloženou v chemických vazbách lze využít k výkonu práce pro biologické procesy. Různé metabolické procesy rozkládají organické molekuly, aby se uvolnila energie pro růst a přežití organismu.
OpenStax CNX
CC BY 3.0.