Enerji türleri nelerdir?

Kinetik ve potansiyel enerji nedir?

Kinetik enerji, hareket eden her cismin sahip olduğu enerjidir ve cismin kütlesine ve hızına bağlıdır: KE = ½ · m · v². Formüldeki karenin önemli bir sonucu vardır: Bir aracın hızı iki katına çıktığında kinetik enerjisi dört katına çıkar. Yüksek hızda durma mesafesinin hızla orantılı olmaktan çok daha fazla uzamasının nedeni budur.

Potansiyel enerji ise bir cismin konumu ya da yapısı nedeniyle depoladığı enerjidir. Yerden yüksekte duran bir cisim çekim potansiyel enerjisi taşır (PE = m · g · h); gerilmiş bir yay ya da çekilmiş bir okçu yayı ise esneklik potansiyel enerjisi depolar. Bir salıncakta bu iki tür sürekli birbirine dönüşür: En yüksek noktada potansiyel enerji en büyük, en alçak noktada ise kinetik enerji en büyüktür.

Küçük bir hesap bu büyüklükleri somutlaştırır: Kütlesi 1 kilogram olan bir kitabı yerden 1 metre yükseğe kaldırdığınızda ona yaklaşık 9,8 joule çekim potansiyel enerjisi kazandırırsınız. Kitap bırakılırsa bu enerji düşüş sırasında kinetik enerjiye, yere çarptığında ise ses ve ısıya dönüşür.

Başka hangi enerji türleri vardır?

Gündelik hayatta karşılaştığımız enerji türleri farklı adlarla anılsa da çoğu, atom ve molekül ölçeğindeki kinetik ya da potansiyel enerjinin bir biçimidir.

• Isı (termal) enerji: Maddeyi oluşturan taneciklerin düzensiz hareketlerinden kaynaklanır. Sıcak bir cisimde tanecikler daha hızlı titreşir.
• Kimyasal enerji: Atomlar arasındaki bağlarda depolanır. Besinler, odun, kömür ve piller kimyasal enerji kaynağıdır.
• Elektrik enerjisi: Elektrik yüklerinin hareketiyle taşınır ve kolayca başka türlere dönüştürülebilir.
• Işık (ışınım) enerjisi: Elektromanyetik dalgalarla taşınan enerjidir. Güneş’ten gelen enerji Dünya’ya bu yolla ulaşır.
• Ses enerjisi: Bir ortamdaki taneciklerin titreşimiyle yayılan mekanik enerjidir.
• Nükleer enerji: Atom çekirdeğinin içinde depolanır; çekirdeklerin bölünmesi (fisyon) ya da birleşmesi (füzyon) sırasında açığa çıkar.

Enerji nasıl dönüşür?

Enerji bir türden diğerine sürekli dönüşür. Fizikteki en temel ilkelerden biri olan enerjinin korunumu yasasına göre kapalı bir sistemde enerji yoktan var edilemez ve var olan enerji yok edilemez; yalnızca biçim değiştirir. Bu ilke, 1840’lı yıllarda James Prescott Joule, Julius Robert Mayer ve Hermann von Helmholtz gibi bilim insanlarının çalışmalarıyla netlik kazandı. Enerji birimine adı verilen Joule, mekanik işin belirli bir miktar ısıya karşılık geldiğini deneylerle göstermişti.

Her dönüşümde enerjinin bir kısmı, çoğunlukla ısı olarak çevreye yayılır ve istenen işe katkı vermez. Bir aracın ya da makinenin verimi, kullanılan enerjinin ne kadarının istenen biçime dönüştüğünü gösterir. Enerji kaybolmaz, ama kullanılabilirliği azalır.

Enerji hangi birimlerle ölçülür?

Uluslararası Birimler Sistemi’nde (SI) enerji birimi joule‘dür. Bir joule, bir newtonluk kuvvetin bir cismi kendi doğrultusunda bir metre hareket ettirirken yaptığı iştir. Günlük hayatta başka birimler de kullanılır. Besinlerin enerji değeri genellikle kilokalori ile verilir ve bir kalori 4,184 joule’e eşittir. Elektrik faturalarında görülen kilovatsaat (kWh) ise 3,6 milyon joule’e karşılık gelir.

Albert Einstein’ın 1905’te ortaya koyduğu E = mc² bağıntısı, kütlenin de bir enerji biçimi olduğunu gösterir. Işık hızının karesi çok büyük bir sayı olduğu için çok küçük bir kütle bile büyük miktarda enerjiye karşılık gelir; nükleer santrallerde ve Güneş’te açığa çıkan enerji bu ilişkiyle açıklanır.

Enerji kaynakları nasıl sınıflandırılır?

Doğada hazır bulunan ve doğrudan kullanılabilen kaynaklara birincil enerji kaynakları denir; kömür, petrol, doğal gaz, uranyum, güneş ışığı, rüzgâr ve akarsular bu gruptadır. Elektrik ise bu kaynaklardan dönüştürülerek elde edildiği için ikincil bir enerji biçimidir.

Kaynaklar yenilenme hızına göre de ikiye ayrılır. Güneş, rüzgâr, akarsu, jeotermal ve biyokütle insan ömrüyle kıyaslanabilecek sürelerde yenilendiği için yenilenebilir kabul edilir. Kömür, petrol ve doğal gaz ise oluşmaları milyonlarca yıl sürdüğü için yenilenemez kaynaklardır. İlginç bir ayrıntı, yeryüzündeki kaynakların çoğunun kökeninde Güneş’in bulunmasıdır: Fosil yakıtlar geçmişteki fotosentezin ürünüdür, rüzgâr Güneş’in havayı eşit olmayan biçimde ısıtmasından doğar, akarsular da Güneş’in sürdürdüğü su döngüsüyle beslenir. Nükleer ve jeotermal enerji ise bu kuralın dışında kalır.

Enerjiyle ilgili sık yapılan yanılgılar

“Enerji tükenir.” Fizik açısından enerji tükenmez, biçim değiştirir. Tükenen, kömür ya da petrol gibi kolay kullanılabilir enerji kaynaklarıdır. “Isı ile sıcaklık aynıdır.” Sıcaklık taneciklerin ortalama hareket enerjisinin ölçüsüdür; ısı ise sıcaklık farkı nedeniyle bir cisimden diğerine aktarılan enerjidir. Bir kova ılık su, bir bardak kaynar sudan daha fazla ısı enerjisi taşıyabilir.