8 Energia
FY02 Fysiikka, ympäristö ja yhteiskunta
Energia
- Energia on keskeinen käsite fysiikassa
- Kyky tehdä työtä, lämmittää tai luoda järjestystä
- Energia on jotain, mikä säilyy, vaikka se siirtyisi ja muuttaisi muotoaan
-
Energian säilymislaki:
- Eristetyssä systeemissä kokonaisenergian määrä ei muutu
- Energia voi kuitenkin muuttua muodosta toiseen
- Energia jaotellaan eri muotoihin sen luonteen mukaan
- Sitoutuneena liikkeeseen tai vuorovaikutukseen
-
Merkitään E, perusyksikkö on J (joule)
- Usein käytetään myös yksikköjä Wh, kWh tai kcal
- Muuntokertoimia: 1 kWh = 3,6 MJ, 1 kcal = 4,1868 kJ
Mikä seuraavista kuluttaa tai vapauttaa eniten ja mikä vähiten energiaa:
a) kännykän lataus tyhjästä täyteen, b) kahvin (1 l) keittäminen, c) juokseminen nopeudella 8 km/h vai d) 100 g suklaapatukan syöminen?
Kännykän lataus tyhjästä täyteen:
E = Pt = 20 \ \text W \cdot 2 \cdot 3600 \ \text s = 144 \ 000 \ \text J \approx 140 \ \text {kJ}
Kahvin keittäminen:
E = cm \Delta T = 4,19 \ \frac{\text {kJ}}{\text {kg} \degree \text C} \cdot 1 \ \text {kg} \cdot 80 \ \degree \text C = 335 \ 200 \ \text J \approx 340 \ \text {kJ}
E = Pt = 2100 \ \text W \cdot 3 \cdot 60 \ \text s = 378 \ 000 \ \text J \approx 380 \ \text {kJ}
Suklaapatukan energiasisältö:
E = 100 \ \text g \cdot \frac{500 \ \text {kcal}}{100 \ \text g} \cdot 4190 \ \frac{\text {J}}{\text {kcal}} = 2 \ 095 \ 000 \ \text J \approx 2 \ 100 \ \text {kJ}
Juokseminen nopeudella 8 km/h:
E = \frac{1}{2} mv^2 = \frac{1}{2} \cdot 60 \ \text {kg} \cdot (\frac{8}{3,6} \ \frac{\text m}{\text s})^2 = 148,148 \ \text J \approx 150 \ \text {J}
Energialajit
| Energialaji | Missä esiintyy |
|---|---|
| Liike-energia | Liikkuvissa kappaleissa |
| Potentiaalienergia (painon / sähköinen / jousen potentiaalienergia) | Kappaleen asemaan liittyvä energialaji Pyrkii palauttamaan kappaleen alimpaan potentiaalienergiatilaan |
| Kemiallinen energia | Varastoituneena kemiallisiin sidoksiin |
| Ydinenergia | Varastoituneena atomiytimiin |
| Sisäenergia | Aineen sisällä (kaikessa aineessa) |
| Säteilyenergia | Sähkömagneettinen säteily (esim. valo, lämpö, radioaallot) |
Pohdi kaverin kanssa
Paperilapuilla on eri energialajeja.
Luokittele ne sen mukaan onko kyseessä vapaa vai sidottu energialaji.
Vapaa energialaji on käytettävissä heti, kun taas sidottu energia pitää ensin muuttaa toiseen muotoon.
Vapaat energialajit
- Säteilyenergia
- Liike-energia
Sidotut energialajit
- Potentiaalienergia
- Ydinenergia
- Kemiallinen energia
- Sisäenergia
Energialajien luokittelu
Pohdi kaverin kanssa
Paperilapuilla on eri energialähteitä.
Tehtävä 1: Luokittele ne sen mukaan onko kyseessä uusiutuva vai uusiutumaton energialähde.
Tehtävä 2: Luokittele energialähteet sen mukaan, onko energialähteen energia alunperin peräisin Auringosta vai ei.
Uusiutuvat energialähteet
Uusiutumattomat energialähteet
- Hiili
- Öljy
- Maakaasu
- Turve
- Uraani
Energialähteiden luokittelu
- Aurinko
- Vesi
- Tuuli
- Biomassa
- Maalämpö
- (Geoterminen lämpö)
8 Energia
By pauliinak
8 Energia
FY02 Fysiikka, ympäristö ja yhteiskunta
