Tanulási cél
- Megkülönböztetünk energiatípusok
Kulcspontok
- Minden élőlény az energia különböző formáit használja a biológiai folyamatok működtetéséhez, hogy azok növekedjenek és túléljenek.
- A kinetikus energia a mozgásban lévő tárgyakhoz kapcsolódó energia.
- A potenciális energia az a fajta energia, amely egy tárgy munkaképességével kapcsolatos.
- A kémiai energia a kémiai kötések lebontásából felszabaduló energia, amely anyagcsere-folyamatokra hasznosítható.
Fogalmak
- kémiai energiaA kémiai reakció során felszabaduló vagy elnyelt nettó potenciális energia.
- potenciális energiaEnergia, amellyel egy tárgy rendelkezik helyzete (gravitációs vagy elektromos térben) vagy állapota (mint kifeszített vagy összenyomott rugó, mint kémiai reaktáns vagy nyugalmi tömege) miatt.
- kinetikus energiaA tárgy által a mozgása miatt birtokolt energia, amely egyenlő a test tömegének felével és a sebességének négyzetével.
Az energia a tárgyak olyan tulajdonsága, amely átvihető más tárgyakra vagy átalakítható különböző formákba, de nem hozható létre vagy semmisíthető meg. A szervezetek energiát használnak a túléléshez, a növekedéshez, az ingerekre való reagáláshoz, a szaporodáshoz és mindenféle biológiai folyamathoz. A molekulákban tárolt potenciális energia kémiai energiává alakítható, amely végül mozgási energiává alakítható, lehetővé téve a szervezet számára a mozgást. Végül a szervezetek által felhasznált energia nagy része hővé alakul át és elválik.
Kinetikus energia
A mozgásban lévő tárgyakhoz kapcsolódó energiát kinetikus energiának nevezzük. Például amikor egy repülőgép repül, a repülőgép nagyon gyorsan mozog a levegőben – munkát végez, hogy változást idézzen elő a környezetében. A sugárhajtóművek az üzemanyagban lévő potenciális energiát alakítják át a mozgás mozgási energiájává. Egy roncsológolyó nagy mennyiségű kárt tud okozni, még akkor is, ha lassan mozog. Egy mozdulatlan rombológolyó azonban nem tud munkát végezni, ezért nincs mozgási energiája. Egy száguldó golyó, egy sétáló ember, a levegőben lévő molekulák gyors mozgása, amely hőt termel, és az elektromágneses sugárzás, például a napfény, mind rendelkeznek mozgási energiával.
Potenciális energia
Mi van, ha ugyanezt a mozdulatlan roncsgolyót egy daruval két emelet magasra emelik egy autó fölé? Ha a felfüggesztett roncsgolyó nem mozog, akkor is kapcsolódik hozzá energia? Igen, a roncsgolyónak van energiája, mert a roncsgolyó potenciálisan képes munkát végezni. Az energiának ezt a formáját potenciális energiának nevezzük, mert az adott tárgy egy adott állapotban képes munkát végezni.
A tárgyak átadják energiájukat a potenciális és a kinetikus állapotok között. Mivel a roncslabda mozdulatlanul lóg, \text{0%} mozgási és \text{100%} potenciális energiával rendelkezik. Amint a labdát elengedik, a mozgási energiája megnő, ahogy a labda felgyorsul. Ugyanakkor a labda potenciális energiát veszít, ahogy közeledik a talajhoz. A potenciális energia más példái közé tartozik a gát mögött tartott víz energiája vagy egy repülőgépből ejtőernyőzni készülő ember energiája.
Kémiai energia
A potenciális energia nemcsak az anyag helyével, hanem az anyag szerkezetével is összefügg. A földön fekvő rugónak potenciális energiája van, ha összenyomják, akárcsak a megfeszített gumiszalagnak. Ugyanez az elv érvényes a molekulákra is. Kémiai szinten a molekulák atomjait összetartó kötések potenciális energiával rendelkeznek. Ezt a fajta potenciális energiát kémiai energiának nevezzük, és mint minden potenciális energia, ez is felhasználható munkára.
A kémiai energia például az autók meghajtására használt benzinmolekulákban található. Amikor a motorban a gáz begyullad, a molekulákban lévő kötések felszakadnak, és a felszabaduló energiát a dugattyúk meghajtására használják fel. A kémiai kötésekben tárolt potenciális energia felhasználható a biológiai folyamatok munkájának elvégzésére. A különböző anyagcsere-folyamatok lebontják a szerves molekulákat, hogy felszabadítsák a szervezet számára a növekedéshez és a túléléshez szükséges energiát.
