Potansiyel Enerji

Enerji, Herhangi bir hareketi (aksiyonu) yapan ya da yapmaya hazır olan kabiliyet anlamına gelmektedir. Kısaca iş yapabilme yeteneği de dene bilir. Tıpkı uzunluklar gibi skaler büyüklüktür. Toplamda 8 ana enerji çeşidi vardır. Bunlar potansiyel, kinetik, ısı, ışık, elektrik, kimyasal, nükleer ve ses enerjisidir. Unutmamamız gereken ise hiçbir enerjinin kaybolmadığıdır.

Kinetik Enerji
Bir hareket sonucu açığa çıkan enerjiye denir. Örneğin rüzgar bir pervaneyi kinetik enerjisi nedeni ile çevirir. Bu pervaneye bağlı jeneratör de elektrik üretir. İşte rüzgarın kinetik (hareket) enerjisi elektrik enerjisine dönüşmüştür.

Isı Enerjisi
Cisimlerin sıcaklıkları yüzünden sahip olduğu enerjidir. Sıcaklığı yüksek ya da düşük bütün maddelerin ısı enerjisi vardır. Örnek verecek olursak: ampul, elektrik sobası, jeotermal enerji, ısıtıcılar

Elektrik Enerjisi
Bu enerji türü bu sitedeki ana başlıklardan birini oluşturur. Cisimlerin elektrik yükleri sebebiyle sahip oldukları enerjidir. Eğer bu konu hakkında daha çok bilgi edinmek istiyorsanız buraya basın.

Işık Enerjisi

Bu enerji türü karanlık bir odayı aydınlatabilecek bir enerji türüdür. Zaten adı üstünde. Yanan odun, ampul, Güneş, lamba vb. şeyler bir şekilde sahip oldukları enerjinin bir kısmını ışık enerjisine çevirir.

Kimyasal Enerji
Maddelerin kimyasal reaksiyonlarda bulunması sonucu ortaya çıkar. Yanma, Yakma ve benzeri olaylar bir enerji sonucu olur ve onlar da bir enerji açığa çıkartır.

Nükleer Enerji
Fisyon veya füzyon sonucu meydana gelir. Nükleer santrallerden bu şekilde elektrik elde eder. (Bir şemasını görmek için buraya tıklayın.)

Ses Enerjisi
Sesin enerjisi olduğunu nasıl anlayabiliriz? Şu örnekle açılanabilir: Camın kırılması. Hani o yüksek şiddetteki çığlıkların kırdığı camları anımsayın. Bunlar sesin enerjisi yüzündendir. Zilin kinetik enerjisi ses ve biraz da ısı enerjisine dönüşür. Yani kol zile vurdukça sesin çıkması enerji dönüşümüdür.

 

Enerji Dönüşümü

Daha önce de bahsettiğimiz gibi hiçbir enerji kaybolmaz. Sadece dönüşüm sonucu başka bir enerji türü olur. Yani, evrendeki enerji toplamı değişmez. Buna enerjinin korunumu denir. Bu kısmı daha çok şekiller vasıtasıyla anlatmak istiyorum. Şekilleri görmek için başlıklara basın.

İlk örneğimiz hidroelektrik santrali. Kademe kademe anlatmakta yarar görüyorum.

Nehirlerden gelen suyun kinetik enerjisi barajda potansiyel enerjiye dönüşür.
Bu potansiyel enerji kapaklardan akarak doğrusal hareketle bir kinetik enerjiye dönüşür.
Buradan da türbin görevi devralır. O doğrusal hareketi dairesel harekete çevirir; ama hâlen kinetik enerjidir.
Jeneratör türbinden aldığı bu enerjiyi elektrik enerjisine çevirir ve trafolara gönderir.
Bundan sonra uzun bir yolculuk sonrası evinize gelen elektrik fırınlarda ısı enerjisine, saç kurutma makinelerinde ısı enerjisine ve kinetik enerjiye, ampulde ise ışık enerjisine dönüşür.
Böylece 5 kademe atlatmış olan kinetik enerji sonunda bizim yararımıza çalışmış olur.

Arabanın Ani Fren Yapması

Bu hidroelektrik santralinin işleyişinden daha basittir; ama sonuç olarak enerji dönüşümü olduğu için yazmak istedim.

Arabadaki yakıtın yanması (kimyasal enerji) basınç yaratarak pistonu aşağı iter ve bu enerjisini (kinetik, doğrusal) krank miline iletir.
Krank mili alığı bu enerjiyi doğrusaldan dairesele çevirir ve tekerleklere iletir.
Tekerlek aldığı bu dairesel hareketi doğrusal harekete çevirir ve araba hareket etmeye başlar.
Hızlandıktan sonra sürücü önüne bir şey çıkınca durmaya kalkarsa arabanın hareketi yavaşlar, yani kinetik enerjisi de azalır.
Bu enerji kaybolmaz, sadece ses ve ısı enerjisine dönüşür. Fren balatalarının disklere sürtmesi sonucu ses ile ısı ve lastiğin sürtünmesi sonucu da yine ısı ortaya çıkar.

Potansiyel Enerji

Potansiyel enerji belli bir yükseklik ya da gerginliği olan cisimlerin sahip olduğu enerji türüdür. Biz aşağıda sadece yükseklik bahsini işleyeceğiz.
Yüksekliği olan her şeyin potansiyel enerjisi de vardır. Bu enerji gerektiğinde kullanılarak başka enerjilere dönüşebilir (örneğin bir kitabı yüksekte tutarken bırakırsak potansiyel enerjisi kinetik enerjiye dönüşür.)

Potansiyel Enerjiyi Hesaplama
Potansiyel enerji 3 şeye bağlıdır: cismin kütlesi, cismin yerden yüksekliği ve yerçekimi. Bunların hepsiyle doğru orantılıdır, yani biri arttığında potansiyel enerji de artar.
Yukarıda verilen bilgilere de dayanarak potansiyel enerjinin formülünü vermek istiyorum. Hatırlarsanız Enerjiyi “E”, potansiyel enerjiyi de “EP” olarak gösteriyorduk.

EP=kütle x yerçekimi x yükseklik yani EP=m x g x h

Örnek
Kütlesi 10 kg olan bir taş yerden 5 m yüksekte duruyor. Bu taşın sahip olduğu potansiyel enerji kaç Joule’dür? (g=10N/s2)

EP=m.g.h

EP=10kg . 10 m/s2 . 5 m

EP=10kg m2/s2

EP=10 J

Kinetik Enerji
Bir cismin kinetik enerjisinin 0’dan büyük olması bize o cismin hareket ettiğini anlatır. Yani kinetik enerji sadece hareketlilerde mevcuttur ve bu enerjiyi “cismin hareket ettiği için sahip olduğu enerji” diye tanımlarız. Bu enerji elektrik üretmede kullanılabilir.

Kinetik Enerjiyi Hesaplama
Kinetik enerji, potansiyel enerjiden farklı olarak 2 şeye bağlıdır: cismin kütlesi ve cismin hızı. Bunların ikisiyle de doğru orantılıdır.
Kinetik enerjinin formülü şu şekildedir. Hatırlarsanız Enerjiyi “E”, kinetik enerjiyi de “EK” olarak gösteriyorduk.

EK=½ x m x v2

Örnek
2 saniyede 520 m yol alan ve 300 000 kg kütleye sahip olan bir Boeing 747’nin sahip olduğu kinetik enerji tam hız giderken kaç Joule’ dür?

EK = ½ . 260 .260 . 300 000

EK = 2602. 150 000

EK =10 140 000 000 J