Prema definiciji, energija je sposobnost tela da vrši rad. Savremena civilizacija postoji jer su ljudi naučili kako da menjaju energiju iz jednog oblika u drugi, a zatim da je koriste za obavljanje posla. Energija nas pokreće.
Ljudi koriste energiju za hodanje i voženje bicikla, za kretanje automobila, kuvanje hrane na šporetima, za pravljenje leda u zamrzivačima, za osvetljavanje naših domova i kancelarija, za industrijsku proizvodnju i, na kraju, za slanje astronauta u svemir.
Energija je sve. Jer je energija ta koja nas pokreće. Ona se nalazi svuda. Jer od kad postoji univerzum postoji i energija. Iako se pojavljuje u različitim oblicima, suština je da je energija sposobnost da se neki posao obavi.
Kako je sve počelo?
Stvoren još u dalekoj prošlosti, izraz potiče od grčke reči energija (grč. ένέργεια) koji ima značenje živahan, i prvi put se najverovatnije pojavljuje u radu Aristotela u 4. veku pre nove ere.
Jedan od osnovnih karakteristika ekonomije kao i čitave civilizacije je način na koji čovečanstvo koristi energiju. Ključni elementi i pokazatelji razvoja civilizacije su napredak od zaprežne snage do parne snage, potom motora sa unutrašnjim sagorevanjem i na kraju električne energije.
Koji su bili prvi izvori energije?
Energija postoji oduvek. Prvi izvor energije bio je sunce, jer je tokom dana pružalo toplotu i svetlost. Ljudi su ustajali i spavali sa svetlošću, oslanjajući se na drva i balegu za spaljivanje toplote i na snagu vode za pokretanje prvih vodenica.
Početak upotrebe uglja – početak industrijske revolucije
Od 1750. godine ugalj se koristio za pogon alata i mašina, a 1769. godine James Vatt je patentirao prvu parnu mašinu na ugalj na svetu. Zahvaljujući ovoj mašini parni motori su postali moćniji i efikasniji – to ih je učinilo savršenim za upotrebu u fabrikama i pogonima, jer je obim i kompleksnost proizvodnje mogao da se poveća.
Ugalj, jedan od najčešće korišćenih izvora energije. Foto: Indianopolis Star
Energija se ne stvara niti uništava
Za naučnike očuvanje energije ne znači uštedu energije. Umesto toga, zakon očuvanja energije kaže da se energija ne stvara niti uništava. Kad ljudi koriste energiju, ona ne nestaje. Energija se menja iz jednog oblika energije u drugi.
Motor automobila sagoreva benzin, pretvarajući hemijsku energiju u benzinu u mehaničku. Solarne fotonaponske ćelije menjaju sunčevu energiju u električnu. Energija se menja, ali ukupna količina energije u univerzumu ostaje ista.
Pretvaranje jednog oblika energije u drugi
Energetska efikasnost je količina korisne energije dobijene iz sistema. Savršeno energetski efikasna mašina pretvorila bi svu energiju u za nju u koristan rad. U stvarnosti pretvaranje jednog oblika energije u drugi oblik energije uvek podrazumeva pretvaranje energije u upotrebljive (ili korisne) i neupotrebljive (ili nekorisne) oblike energije.
Ljudsko telo je dobar primer. Ljudsko telo je poput mašine, a gorivo koje mu je potrebno je hrana. Hrana čoveku daje energiju da se kreće, diše i razmišlja, jer, energija nas pokreće. Međutim, ljudsko telo nije baš efikasno u pretvaranju hrane u korisnu energiju. Ljudsko telo je u većini slučajeva manje od 5% efikasno. Ostatak energije pretvara se u toplotu.
Oblici energije
Postoji mnogo različitih oblika energije: potencijalna, kinetička, hemijska, električna, toplotna, nuklearna i elektromagnetna energija.
Ovi oblici energije mogu se svrstati u dve opšte vrste energije:
- Potencijalna ili skladištena energija
- Kinetička ili radna energija
Energija se može pretvoriti iz jednog oblika u drugi. Na primer, hrana koju osoba jede sadrži hemijsku energiju, a čovekovo telo je skladišti dok je ne koristi kao kinetičku energiju. Skladištena hemijska energija u uglju ili prirodnom gasu i kinetička energija vode koja teče u rekama mogu se pretvoriti u električnu energiju, koja se pak može pretvoriti u svetlost i toplotu.
Energija koja nas pokreće. Foto: MyLot
Potencijalna energija
Potencijalna energija je uskladištena energija i energija položaja. U potencijalnu energiju spadaju nuklearna, hemijska energija, mehanička i gravitaciona energija.
Nuklearna energija
Nuklearna energija je energija uskladištena u jezgru atoma – energija koja drži jezgro na okupu. Kada se jezgra spoje ili razdvoje mogu da oslobode velike količine energije.
Nuklearna energija se proizvodi od uranijuma, neobnovljivog izvora energije čiji se atomi razdvajaju (kroz proces koji se naziva nuklearna fisija) da bi se stvorila toplota i, na kraju, električna energija. Naučnici smatraju da je uran stvoren kada su nastale zvezde, pre više milijardi godina. Uranijum se nalazi u celoj zemljinoj kori, ali većina je preteška ili preskupa za eksploataciju i preradu u gorivo za nuklearne elektrane.
Hemijska energija
Hemijska energija je energija uskladištena u vezama atoma i molekula. Baterije, biomasa, nafta, prirodni gas i ugalj su primeri hemijske energije. Hemijska energija se pretvara u toplotnu kada ljudi sagorevaju drva u kaminu ili gorivo u motoru automobila.
Mehanička energija
Mehanička energija je energija naponom uskladištena u predmetima. Komprimovane opruge i zategnute gumene trake su primeri uskladištene mehaničke energije.
Gravitaciona energija
Gravitaciona energija je energija uskladištena u visini objekta. Što je objekt veći i teži, to se više gravitacione energije skladišti. Kada se osoba vozi biciklom niz strmo brdo i ubrza, gravitaciona energija se pretvara u energiju kretanja. Hidroenergija je još jedan primer gravitacione energije, gde voda pod uticajem sile gravitacije, pri prolasku kroz hidroelektričnu turbinu, proizvodi električnu energiju.
Kinetička energija
Kinetička energija je kretanje talasa, elektrona, atoma, molekula, supstanci i predmeta. Vrste konetičke energije su: energija zračenja, toplotna energija, energija kretanja i električna energija.
Energija zračenja
Energija zračenja je elektromagnetna energija koja putuje u poprečnim talasima. Energija zračenja uključuje vidljivu svetlost, rendgenske zrake, gama zrake i radio talase. Svetlost je jedna od vrsta energije zračenja. Sunčeva svetlost je energija zračenja koja pruža energiju i toplotu bez koje život na zemlji ne bi bio moguć.
Toplotna energija
Termička energija, ili toplotna, je energija koja potiće od kretanja atoma i molekula u supstancama. Toplota se povećava kada se ove čestice kreću brže. Geotermalna energija je toplotna energija u zemlji.
Energija kretanja
Energija kretanja je energija uskladištena u kretanju predmeta. Što se brže kreću, više energije se skladišti. Da bi se pokrenuo neki objekat potrebna je energija, a energija se oslobađa kada se objekat uspori. Vetar je primer energije kretanja. Dramatičan primer energije kretanja je sudar automobila – automobil se potpuno zaustavlja i u nekontrolisanom trenutku oslobađa svu energiju kretanja odjednom.
Zvuk je kretanje energije kroz supstance u uzdužnim talasima (kompresija / razređivanje). Zvuk nastaje kada sila uzrokuje da vibrira predmet ili supstanca. Energija se prenosi kroz supstancu u talasu. Obično je energija u zvuku manja nego u drugim oblicima energije.
Električna energija
Električna energija potiče od sitnih naelektrisanih čestica zvanih elektroni, koje se obično kreću kroz žicu. Munja je primer električne energije u prirodi.
Električna energija. Foto: Siemens
Izvori energije
Postoji mnogo različitih izvora energije, koji se mogu podeliti u dve osnovne kategorije:
- Obnovljivi izvori energije
- Neobnovljivi izvori energije
I obnovljivi i neobnovljivi izvori energije se mogu koristiti kao primarni izvori energije za proizvodnju korisne energije kao što je toplota ili se mogu koristiti za proizvodnju sekundarnih izvora energije kao što su električna energija i vodonik.
Obnovljivi izvori energije
Postoji pet glavnih obnovljivih izvora energije. Glavne vrste ili izvori obnovljive energije su:
- Solarna energija – energija sunca
- Geotermalna energija – iz toplote u zemlji
- Energija vetra
- Biomasa – iz biljaka
- Hidroenergija – iz vode koja teče
Ovi izvori se nazivaju obnovljivim izvorima energije jer se prirodno obnavljaju. Dan za danom sunce sija, biljke rastu, vetar duva i reke teku.
Obnovljivi izvori energije bili su glavni izvor energije tokom većeg dela ljudske istorije
Neobnovljivi izvori energije:
Ugalj, prirodni gas i nafta nastajali su hiljadama godina od zakopanih ostataka drevnih morskih biljaka i životinja koje su živele pre mnogo miliona godina. Zato te izvore energije takođe nazivamo fosilnim gorivima.
