Energija je jedno od najvažnijih svojstava materijalnog sveta. Ne možemo je direktno videti ili meriti, ali znamo da postoji jer se njeni efekti stalno primećuju. Najjednostavnija definicija glasi:
Energija je sposobnost tela da vrši rad.
Oznaka za energiju je E, a merna jedinica je džul (J).
Kako je nastao pojam energije?
Još u XVII veku, naučnik Gotfrid Lajbnic otkrio je da se tokom elastičnih sudara ukupna vrednost proizvoda mase i kvadrata brzine tela ne menja. Taj izraz nazvao je „vis viva“ (živa sila). Kasnije je korigovan i danas ga poznajemo kao kinetičku energiju:
$ E_k = \frac{1}{2} m v^2 $
gde je:
- ( m ) – masa tela (u kilogramima),
- ( v ) – brzina tela (u metrima u sekundi).
Vrste energije
Osim kinetičke, postoje i drugi oblici energije:
- Potencijalna energija – energija položaja: $ E_p = m g h $ gde je:
- $g \approx 9.81 , \text{m/s}^2 $ – ubrzanje Zemljine teže,
- $h $ – visina na kojoj se telo nalazi.
- Toplotna energija
- Električna energija
- Hemijska energija
- Nuklearna energija
Zakon očuvanja energije
Prvi princip termodinamike kaže: Energija se ne može stvoriti niti uništiti, može samo da prelazi iz jednog oblika u drugi.
Primer: Električni motor pretvara električnu energiju u mehaničku energiju dizalice.
Uložena električna energija: $ E_{\text{uložena}} = I \cdot U \cdot \Delta t $ gde je:
- $ I $ – jačina struje $A$,
- $U $ – napon $V$,
- $ \Delta t $ – vreme rada $s$.
Korisna energija (rad dizalice): $ E_{\text{korisna}} = m g h $
Drugi princip termodinamike
Pri svakoj transformaciji energije postoje gubici. Deo energije se pretvara u toplotu, zvuk, vibracije – oblike koje ne možemo vratiti nazad. Zato korisna energija nikada nije jednaka uložene energije.
Stepen korisnog dejstva
Efikasnost mašine izražava se stepenom korisnog dejstva: $ \eta = \frac{E_{\text{korisna}}}{E_{\text{uložena}}} \cdot 100% $
Primer:
- Stare sijalice: oko 10% električne energije pretvaraju u svetlost.
- LED sijalice: oko 50%.
Perpetuum mobile
Mašina koja bi radila večno bez dodatne energije ne može postojati, jer se pri svakoj transformaciji javljaju gubici.
Zašto je energija važna?
Sve što radimo zahteva energiju. Ljudi troše energiju, a resursi na Zemlji su ograničeni. Zato je važno razvijati čiste i obnovljive izvore energije.