lovesouthernsocial.com

Năng lượng thể hiện theo những cách khác nhau và có liên quan đến khả năng sản xuất công việc

Hình ảnh của Federico Beccari trong Unsplash

Không có định nghĩa chính xác cho năng lượng, nhưng trong vật lý, nó là một khái niệm cực kỳ quan trọng thể hiện khả năng tạo ra công việc hoặc thực hiện một hành động. Từ này cũng được sử dụng trong các lĩnh vực khoa học khác, chẳng hạn như sinh học và hóa học.

Năng lượng đóng một vai trò thiết yếu trong mọi lĩnh vực của cuộc sống, là tầm quan trọng nhất của vật lý học. Chúng sinh phụ thuộc vào năng lượng để tồn tại và có được nó thông qua thức ăn, dưới dạng năng lượng hóa học. Ngoài ra, các sinh vật còn nhận được năng lượng từ Mặt trời.

Nguyên tắc chung về tiết kiệm năng lượng

Trong vật lý, thuật ngữ bảo toàn dùng để chỉ một thứ không thay đổi. Điều này có nghĩa là biến trong một phương trình đại diện cho một đại lượng bảo toàn là không đổi theo thời gian. Hơn nữa, hệ thống này nói rằng năng lượng không bị mất đi, hình thành hay bị phá hủy: nó chỉ biến đổi.

Đơn vị năng lượng

Đơn vị năng lượng được xác định bởi Hệ thống Đơn vị Quốc tế là jun (J), được định nghĩa là công được thực hiện bởi một lực Newton ở độ dịch chuyển 1 mét. Tuy nhiên, năng lượng cũng có thể được mô tả bằng các đơn vị khác:

• Calo (vôi): là lượng năng lượng cần thiết để nâng nhiệt độ của một gam nước từ 14,5 đến 15,5 độ C. Một jun tương đương với 0,24 calo;
• Kilowatt-giờ (kWh): thường được sử dụng để đo mức tiêu thụ điện (1 kWh = 3,6. 106 J);
• BTU (đơn vị đo nhiệt độ Anh): Đơn vị nhiệt của Anh 1 BTU = 252,2 calo;
• Electron-vôn (eV): Là lượng động năng mà một êlectron độc thân thu được khi nó được tăng tốc bởi hiệu điện thế một vôn, trong chân không (1 eV = 1,6. 10–19 J).

Các loại năng lượng

Năng lượng là một đại lượng duy nhất, nhưng tùy theo cách biểu hiện mà nó nhận được những tên gọi khác nhau. Tìm hiểu về các dạng năng lượng chính trong vật lý:

Động năng

Động năng liên quan đến trạng thái chuyển động của vật. Loại năng lượng này phụ thuộc vào khối lượng và môđun vận tốc của nó. Môđun vận tốc của vật càng lớn thì động năng càng lớn. Khi vật ở trạng thái nghỉ, tức là môđun vận tốc bằng không, động năng bằng không.

Năng lượng tiềm năng

Thế năng gắn liền với vị trí mà một vật chiếm giữ hoặc với độ biến dạng của hệ đàn hồi. Trong trường hợp đầu tiên, thế năng được gọi là thế năng hấp dẫn, trong khi ở trường hợp thứ hai, thế năng đàn hồi.

Thế năng trọng trường phụ thuộc vào khối lượng, trọng lực và độ cao của điểm mà vật thể đang được phân tích. Mặt khác, thế năng đàn hồi lấy từ hằng số đàn hồi và độ biến dạng của lò xo.

Năng lượng cơ học

Năng lượng cơ học là năng lượng có thể truyền qua lực. Về cơ bản, nó có thể hiểu là tổng động năng và thế năng của một vật.

Cơ năng không đổi khi không có lực tiêu tán, chỉ có sự chuyển hóa giữa dạng động năng và thế năng của nó.

Năng lượng nhiệt

Nhiệt năng hay nội năng được định nghĩa là tổng động năng và thế năng liên kết với các phần tử vi mô cấu tạo nên vật chất. Các nguyên tử và phân tử tạo nên các vật thể có chuyển động tịnh tiến, quay và dao động ngẫu nhiên. Chuyển động này được gọi là chuyển động nhiệt. Sự thay đổi nhiệt năng của một hệ xảy ra thông qua công hoặc nhiệt.

Về mặt lý thuyết, nhiệt năng được liên kết với mức độ chuyển động của các hạt hạ nguyên tử. Nhiệt độ của vật càng cao thì nội năng của vật đó càng lớn. Khi vật có nhiệt độ cao hơn tiếp xúc với hoặc vật có nhiệt độ thấp hơn, quá trình truyền nhiệt sẽ xảy ra.

Điện

Năng lượng điện là năng lượng được tạo ra từ các điện tích của các hạt hạ nguyên tử. Các khoản phí, khi chúng di chuyển, tạo ra dòng điện, tạo ra cái mà chúng ta gọi là điện.

Năng lượng ánh sáng hoặc năng lượng mặt trời

Năng lượng ánh sáng được hình thành bởi một loạt các sóng mà mắt có thể thu nhận được. Hơn nữa, nó được nhận biết bởi thực vật, chúng sử dụng nó trong quá trình quang hợp. Các tia sáng, là một dạng bức xạ điện từ, đến mắt chúng ta, chạm vào võng mạc và tạo ra tín hiệu điện truyền dọc theo dây thần kinh đến não.

Nó có thể được chuyển đổi thành năng lượng nhiệt hoặc điện và được áp dụng cho các mục đích sử dụng khác nhau. Hai cách sử dụng năng lượng mặt trời chính là phát điện và đun nước bằng năng lượng mặt trời. Để sản xuất năng lượng điện, hai hệ thống được sử dụng: hệ thống nhiệt đẳng nhiệt, trong đó bức xạ đầu tiên được chuyển đổi thành nhiệt năng và sau đó thành năng lượng điện; và quang điện, trong đó bức xạ mặt trời được chuyển trực tiếp thành năng lượng điện.

Năng lượng âm thanh

Năng lượng âm thanh được truyền trong không khí, do chuyển động phân tử giữa hai hoặc nhiều vật thể, gây ra sóng âm. Sóng âm bao gồm các vùng nén của các phân tử (các phân tử gần nhau, áp suất cao hơn) và các vùng hiếm của các phân tử (các phân tử ở xa nhau, áp suất thấp hơn). Âm thanh có thể được tạo ra khi hai vật thể ngược chiều nhau hoặc nếu chúng cùng hướng thì có tốc độ khác nhau.

Sóng lời nói và các âm thanh thông thường khác là những sóng phức tạp, được tạo ra ở nhiều tần số rung động khác nhau. Khi đến tai, năng lượng âm thanh được chuyển đổi thành tín hiệu điện, truyền theo dây thần kinh đến não và do đó chúng ta cảm nhận được âm thanh.

Năng lượng hạt nhân

Năng lượng hạt nhân là năng lượng được tạo ra trong nhà máy nhiệt hạch. Nguyên lý hoạt động của nhà máy nhiệt điện là sử dụng nhiệt năng để tạo ra điện năng. Nhiệt sinh ra từ việc tách các hạt nhân của nguyên tử uranium thành hai phần, một quá trình gọi là phân hạch hạt nhân.

Bức xạ được sử dụng rộng rãi trong y học, tia X, xạ trị, nhưng nó cũng gắn liền với những tác động tiêu cực như bom nguyên tử và chất thải hạt nhân.