Šta je energija?

Ključni pojmovi i definicije

Energija je svuda oko nas i ona predstavlja jedno od najvažnijih svojstava prirode. Iako je ne možemo videti u njenom čistom obliku niti je direktno meriti, mi i te kako vidimo i osećamo njene efekte kroz kretanje, toplotu i svetlost.

• Energija: Fundamentalna veličina u fizici koja opisuje sposobnost tela ili sistema da vrši neki rad ili da izazove promene u prirodi. Ključna osobina energije je da se ona ne može stvoriti ni iz čega, niti može uništena nestati – ona samo prelazi iz jednog oblika u drugi.
• Kinetička energija ($E_k$): Energija koju neko telo poseduje samim tim što se kreće. Ona direktno zavisi od mase tog tela ($m$) i brzine kojom se ono kreće ($v$). Što je telo brže i što ima veću masu, imaće i veću kinetičku energiju. Izračunava se po formuli:

  $$E_k = \frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2$$

• Zakon održanja energije: Jedan od najvažnijih zakona u prirodi koji kaže da ukupna količina energije u izolovanom sistemu uvek ostaje ista. Energija može samo da menja svoj oblik (na primer, električna energija prelazi u svetlosnu i toplotnu), ali njena ukupna vrednost pre i posle te promene je potpuno jednaka.
• Oblici energije: Energija se u prirodi pojavljuje u različitim “odijelima”. Pored kinetičke, najpoznatiji oblici su toplotna (energija zagrejanosti tela), električna (energija kretanja naelektrisanih čestica), hemijska (energija sačuvana u vezama između čestica hrane ili goriva) i nuklearna energija.
• Stepen korisnog dejstva ($\eta$): Broj (ili procenat) koji nam pokazuje koliko je neka mašina ili uređaj uspešan u pretvaranju uložene energije u koristan rad. Pošto pri svakom pretvaranju energije deo nje neizbežno “pobegne” u nekorisne oblike (najčešće u toplotu zbog trenja), stepen korisnog dejstva je uvek manji od $100\%$.
• Perpetuum mobile: Zamišljena mašina koja bi mogla večno da radi i sama sebe pokreće bez ikakvog utroška goriva ili spoljašnje energije. Zbog zakona održanja energije i neizbežnih gubitaka u obliku toplote, takvu mašinu je u stvarnom svetu nemoguće napraviti.

Proveri šta si naučio

Pročitaj pitanje, razmisli o odgovoru, a zatim klikni na link da proveriš da li je tvoj odgovor tačan.

1. Kako glasi osnovno pravilo o nastanku i nestanku energije u prirodi?
   
   Klikni ovde za odgovor

   Energija se ne može stvoriti ni iz čega niti može biti uništena; ona može samo prelaziti iz jednog oblika u drugi, dok njena ukupna količina uvek ostaje ista.

2. Šta je to kinetička energija i od kojih osobina tela ona zavisi?
   
   Klikni ovde za odgovor

   Kinetička energija je energija kretanja tela. Ona zavisi od mase tog tela ($m$) i kvadrata njegove brzine ($v^2$).

3. Kako glasi matematička formula za izračunavanje kinetičke energije?
   
   Klikni ovde za odgovor

   Formula glasi: $E_k = \frac{1}{2} \cdot m \cdot v^2$.

4. Navedi barem četiri različita oblika u kojima se energija može pojaviti u prirodi.
   
   Klikni ovde za odgovor

   Neki od oblika energije su: kinetička (mehanička), toplotna, električna, hemijska i nuklearna energija.

5. Šta se dešava sa energijom kada upalimo običnu sijalicu i u koje se sve oblike električna energija tada pretvara?
   
   Klikni ovde za odgovor

   Električna energija ne nestaje, već se transformiše (pretvara) u svetlosnu energiju i toplotnu energiju (sijalica se zagreva).

6. Zašto su moderne LED sijalice mnogo bolje od starih sijalica sa usijanim vlaknom?
   
   Klikni ovde za odgovor

   Zato što imaju znatno veći stepen korisnog dejstva. Stare sijalice su samo oko $10\%$ električne energije pretvarale u svetlost (ostalo je išlo na toplotu), dok LED sijalice oko $50\%$ energije uspešno pretvaraju u svetlost.

7. Šta nam pokazuje stepen korisnog dejstva nekog uređaja i zbog čega on nikada ne može biti $100\%$?
   
   Klikni ovde za odgovor

   Pokazuje nam koliki deo uložene energije se pretvori u koristan rad. Nikada nije $100\%$ zato što se pri svakoj transformaciji energije deo nje neizbežno troši i gubi u obliku nekorisne toplote.

8. Šta je to “perpetuum mobile” i zašto ga je nemoguće konstruisati?
   
   Klikni ovde za odgovor

   To je zamišljena mašina koja bi radila večno bez ikakvog spoljašnjeg izvora energije. Nemoguće ju je napraviti jer se pri svakom radu javljaju gubici energije u obliku toplote, pa bi mašina brzo prestala da radi ako joj se ti gubici stalno ne nadoknađuju.