Ενέργεια - Μορφές Ενέργειας
Η ύλη είναι γενικός όρος που αναφέρεται στο συστατικό από το οποίο αποτελούνται όλα τα φυσικά αντικείμενα. Η έννοια της ενέργειας είναι η βασικότερη σ' ολόκληρη τη φυσική επιστήμη. Ο συνδυασμός ενέργειας και ύλης αποτελεί το Σύμπαν.
Την έννοια της ύλης είναι εύκολο να τη συλλάβουμε, επειδή έχει μάζα, κατέχει όγκο και μπορούμε να τη δούμε και να την αισθανθούμε. Αντίθετα η έννοια της ενέργειας είναι αφηρημένη, επειδή δεν είναι ορατή, δεν είναι απτή, δεν έχει μάζα ούτε καταλαμβάνει χώρο. Εμφανίζεται μόνο όταν μεταβάλλεται και την αντιλαμβανόμαστε πολλές φορές από το έργο που παράγεται. 'Ομως και η μάζα και η ενέργεια είναι φυσικές ποσότητες, άρα μετρούνται δηλαδή εκφράζονται με αριθμούς.
Ανάλογα με την προέλευσή της και με τον τρόπο που τη χρησιμοποιούμε ονομάζουμε την ενέργεια χημική, ηλεκτρική, πυρηνική, θερμική (θερμότητα), κινητική, δυναμική (βαρυτική, ελαστική), κυματική (ηχητική, φωτεινή). Χημική ενέργεια έχουν οι έμβιοι οργανισμοί, οι τροφές, τα καύσιμα, οι μπαταρίες κ.α.
Γνωρίζουμε ότι η ύλη αποτελείται από μικροσκοπικά σωματίδια όπως τα μόρια, τα άτομα, τους πυρήνες και τα ηλεκτρόνια. Σε κάθε σώμα αυτά βρίσκονται σε διαρκή αλληλεπίδραση ασκώντας δυνάμεις το ένα στο άλλο, δηλαδή έχουν δυναμική ενέργεια (potential energy). Η δυναμική ενέργεια είναι "εν δυνάμει" μορφή αποθηκευμένης ενέργειας. Επιπλέον, ένα από τα βασικά χαρακτηριστικά αυτών των σωματιδίων είναι ότι βρίσκονται σε διαρκή κίνηση, δηλαδή έχουν κινητική ενέργεια (kinetic energy). Βλέπουμε ότι η κινητική και η δυναμική ενέργεια αποτελούν τις θεμελιώδεις μορφές ενέργειας στο μικρόκοσμο.
Όλες οι μορφές ενέργειας που μπορούμε να διακρίνουμε στον κόσμο που ζούμε (μακρόκοσμος) ανάγονται τελικά (μικρόκοσμος) σε αυτές τις δύο:
- Η θερμότητα (thermal) είναι μορφή ενέργειας που αφορά μακροσκοπικά αντικείμενα, επί της ουσίας όμως πρόκειται για την κινητική ενέργεια (μεταφοράς και περιστροφής) και την ενέργεια ταλάντωσης των μορίων, ατόμων ή ιόντων ενός σώματος η οποία αποθηκεύεται και μεταφέρεται με φορείς στη μικροκοσμική κλίμακα.
- Η χημική (chemical) ενέργεια είναι το σύνολο της δυναμικής ενέργειας που απαιτήθηκε για τη συγκρότηση μορίων χημικών ουσιών από διάφορα άτομα, κάτω από την αλληλεπίδραση ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων και αποθηκεύτηκε σε χημικές ενώσεις.
- Η ηχητική (sound) ενέργεια δεν είναι τίποτε άλλο από ταλαντώσεις (κινητική ενέργεια) μορίων του αέρα που φθάνουν ως ηχητικό κύμα στο αφτί.
- Η ηλεκτρική (electrical) ενέργεια είναι η κινητική ενέργεια των κινούμενων ηλεκτρονίων (ηλεκτρικό ρεύμα).
- Η πυρηνική (nuclear) ενέργεια είναι η δυναμική ενέργεια που οφείλεται στις δυνάμεις μεταξύ των συστατικών του πυρήνα του ατόμου.
- Η φωτεινή (light) ενέργεια και γενικά η ηλεκτρομαγνητική ενέργεια είναι και δυναμική ενέργεια ηλεκτρομαγνητικού πεδίου αλλά και κινητική ενέργεια φωτονίων.
Η ενέργεια περικλείεται (ή εμπεριέχεται), αποθηκεύεται, εκπέμπεται, μεταβιβάζεται, απορροφάται, μετατρέπεται, διατηρείται, υποβαθμίζεται, ρέει.