Lärandemål
- Differentiera mellan typer av energi
Nyckelpunkter
- Alla organismer använder olika former av energi för att driva de biologiska processer som krävs för att de ska kunna växa och överleva.
- Kinetisk energi är den energi som är förknippad med objekt i rörelse.
- Potentiell energi är den typ av energi som är förknippad med ett objekts potential att utföra arbete.
- Kemisk energi är den typ av energi som frigörs vid nedbrytning av kemiska bindningar och kan utnyttjas för metaboliska processer.
Termer
- Kemisk energiNettopotentialenergin som frigörs eller absorberas under loppet av en kemisk reaktion.
- PotentialenergiEnergi som ett föremål besitter på grund av sin position (i ett gravitationsfält eller ett elektriskt fält), eller sitt tillstånd (som en utsträckt eller sammanpressad fjäder, som en kemisk reaktant eller genom att det har vilomassa).
- kinetisk energiEnergin som ett föremål besitter på grund av sin rörelse, lika med halva kroppens massa gånger kvadraten på dess hastighet.
Energi är en egenskap hos föremål som kan överföras till andra föremål eller omvandlas till olika former, men som inte kan skapas eller förstöras. Organismer använder energi för att överleva, växa, reagera på stimuli, reproducera sig och för alla typer av biologiska processer. Den potentiella energi som lagras i molekyler kan omvandlas till kemisk energi, som slutligen kan omvandlas till kinetisk energi, vilket gör det möjligt för en organism att röra sig. Så småningom omvandlas det mesta av den energi som organismer använder till värme och försvinner.
Kinetisk energi
Energi som är förknippad med objekt i rörelse kallas kinetisk energi. När till exempel ett flygplan flyger rör sig flygplanet mycket snabbt genom luften och utför arbete för att förändra sin omgivning. Jetmotorerna omvandlar potentiell energi i bränslet till kinetisk rörelseenergi. En rivningskula kan åstadkomma stora skador även om den rör sig långsamt. En stillastående rivningskula kan dock inte utföra något arbete och har därför ingen rörelseenergi. En snabb kula, en gående person, den snabba rörelsen av molekyler i luften som producerar värme och elektromagnetisk strålning, till exempel solljus, har alla kinetisk energi.
Potentiell energi
Hur blir det om samma orörliga rivningskula lyfts upp två våningar ovanför en bil med hjälp av en lyftkran? Om den upphängda rivningskulan inte rör sig, finns det då energi förknippad med den? Ja, vrakbollen har energi eftersom vrakbollen har potential att utföra arbete. Denna form av energi kallas potentiell energi eftersom det är möjligt för det föremålet att utföra arbete i ett visst tillstånd.
Objekten överför sin energi mellan potentiella och kinetiska tillstånd. När rivningskulan hänger orörlig har den \text{0%} kinetisk och \text{100%} potentiell energi. När bollen släpps loss ökar dess kinetiska energi i takt med att bollen tar fart. Samtidigt förlorar bollen potentiell energi när den närmar sig marken. Andra exempel på potentiell energi är energin i vatten som hålls bakom en damm eller en person som är på väg att hoppa ut ur ett flygplan.
Kemisk energi
Potentiell energi är inte bara förknippad med var materien befinner sig, utan även med materiens struktur. En fjäder på marken har potentiell energi om den komprimeras, liksom ett gummiband som dras åt. Samma princip gäller för molekyler. På kemisk nivå har de bindningar som håller ihop atomerna i molekylerna potentiell energi. Denna typ av potentiell energi kallas kemisk energi, och liksom all potentiell energi kan den användas för att utföra arbete.
Den kemiska energin finns till exempel i de bensinmolekyler som används för att driva bilar. När gasen antänds i motorn bryts bindningarna i dess molekyler, och den energi som frigörs används för att driva kolvarna. Den potentiella energi som lagras i kemiska bindningar kan utnyttjas för att utföra arbete för biologiska processer. Olika metaboliska processer bryter ner organiska molekyler för att frigöra energi för att en organism ska kunna växa och överleva.
