ENERJİ NEDİR?

Paylaş
 

ENERJİ NEDİR?

Enerji, en geniş bilimsel anlamıyla, iş demektir. Sözgelimi, hareketli bir mermi, hızı ile orantılı bir enerji (kinetik enerji) taşımaktadır; hedefe vurduğu anda bu enerji, açığa çıkar ya da dönüşür. Mermi enerjisinin bir bölümü iş (hedefin parçalanması ya da biçiminin değiştirilmesi), bir bölümü de ses ve ısı olarak açığa çıkar. Hareketsiz mermi enerji taşımaz. Çekim kuvveti etkisinde bulunan bir kütle, potansiyel enerji (yükselti enerjisi) içerir. Bu enerji, küt­lenin bulunduğu yere göre değişir. Kütle, düşmeye bı­rakılmışsa, potansiyel enerjisinden ötürü bir iş görür; sözgelimi şahmerdanda olduğu gibi, bir yapının te­mel direklerinin toprağa çakılmasını sağlar.

Kinetik ve potansiyel enerjiler, kütlelerin hare­ket ve durumuna bağlı depolanmış enerji biçimleri­dir (Bk. DİNAMİK) ve mekanik fiziğin temelini oluş­tururlar. Bununla birlikte, enerjinin daha birçok bi­çimi vardır.Dönüştürülmemiş kimyasal enerji içeren bir va­ril akaryakıt, kendi başına bırakıldığında enerjisizdir; ama bir DİZEL MOTORU’nda yanmaya başladı­ğında, bir treni yürütebilir. Sıvı yakıt, bir uzay ara­cının fırlatılması için gerekli enerjiyi sağlayabilir.

Doğal mıknatısta, depolanmış magnetik enerji vardır; çevresindeki küçük demir parçalarını çekerek, bir iş görebilir. Enerji, ışınım yoluyla bir yerden baş­ka bir yere aktarılabilir. Bu, ısıl ışınımla olabileceği gibi. ışık ya da ELEKTROMAGNETİK IŞINIM’ın her­hangi bir biçimiyle olabilir. Dünya, güneş enerjisini bu yolla almaktadır.

Enerji, bir biçimden bir başkasına dönüştürüle­bilir. Sözgelimi, bir sarkacın salınımı sırasında, po­tansiyel ve kinetik enerjiler, sürekli birbirine dönüşür. Bazı durumlarda ise, enerjiyi dönüştürmek için, özel olarak yapılmış dönüşüm aygıtlarına gereksinim var­dır. Sözgelimi, bir elektrik santralında petrol ya da kömürün yanması sonucu açığa çıkan enerji, suyu buharlaştırır. Bu da, türbinlerde dönme enerjisine, dolayısıyle de elektrik enerjisine çevrilir (tir ALTER­NATOR ya da DİNAMO yardımıyla).

Bu tür dönüşümlerde hiç bir zaman yüzde yüz verim sağlanmaz. Elektrik santrallarında, yakıtın ve­receği enerjinin ancak % 40’ı elektrik enerjisine çev­rilebilir. Verilen enerjinin alınan enerjiye eşit olma­sı gerektiğinden, dönüşüm sistemindeki kayıp enerji, ısı enerjisi olarak ortaya çıkıp dengeyi sağlar. Bu, fi­zikteki enerjinin korunumu yasasıdır .

Enerjinin yapısı: Temel kavramlarla enerji tanı­mı yapmak olanaksızdır; çünkü enerji de, tıpkı «za­man» gibi temel bir kavramdır. Ancak, niceliği temel birimlerle (sözgelimi kütleye, hıza, sıcaklığa vb. bü­yüklüklere bağlı olarak) saptanır (Bk. BOYUTLAR VE 30YUT ANALİZİ). Yüz yıllık bir geçmişi olan enerji kavramı, fiziğin temel taşlarından biridir. İsaac Newton, hareket yasalarını ortaya koydu­ğu zaman, enerjiden hiç söz etmemişti. Enerji terimi (yunanca «iş* anlamına gelir), Newton’dan sekiz yıl sonra, Thomas Young (1773-1829) tarafından ortaya atıldı ve günümüzde bilinen kinetik enerji yerine kul­lanıldı: Kütlesi m, hızı v olan bir cismin kinetik ener­jisi, 1/2 mv2‘dir. Yarım yüzyıl sonra da, Rankine, po­tansiyel enerji terimini tanıttı.

Kinetik ve potansiyel enerji, mekanik fiziğe gi­rer. Bunların ısıl enerji (ISI) ile olan ilişkilerini ise, Joule (1818-1889), iki İlginç deney sonucu ortaya koy­muştur. Joule, bir telden geçen akımın oluşturduğu ısının, akımın karesine bağlı olduğunu gösterdi ve ayrıca mekanik iş sonucu ısı üretilebileceğini kanıtla­dı. 1847’de, düşen bir kütlenin bir pervaneyi döndür­mesi sonucu su içindeki sıcaklık yükselmesini ölçe­rek, ısının mekanik eşdeğerini buldu. Joule’dan son­ra. enerji dönüşüm ilkeleri, buna bağlı olarak da ener­ji korunumu kavramı, hızla gelişti.

Enerji ve kütle: Einstein’ın (1879-1955), görece­lik kuramını açıklamasına kadar, enerjinin korunumu kavramı tartışmasız kabul edildi. Bu kavramla birlikte, maddenin korunumu ilkesi de gelişti: Madde, başka bir yapıya dönüştürülebilir, ama yok edilemez.

Einstein’ın kuramı, bu iki temel kavramda deği­şiklik yapılmasına yolaçtı. Einstein, ne tür olursa ol­sun. bütün fiziksel oluşumların tam olarak belirtile- bilmesi için, mutlaka bulundukları yerin ve zamanın bilinmesi gerektiğini gösterdi. Fiziksel olaylar artık yalnızca üç boyutlu uzamda değil, dördüncü boyut­ta, yani «zamamda da gösterilmeliydi. Dolayısıyle, hareket halindeki bir kütle, böyle bir sistem içinde yeralır ve hareketsiz bir gözlemciye göre bu kütlenin görece hızı, kütlenin özelliklerinin saptanması açı­sından önemlidir. Burada sınırlayıcı bir etmen var­dır: Hiç bir kütle, ışık hızından daha hızlı hareket ede­mez. Bu hıza yaklaşıldığında, gözlenen kütle ve ener­ji, sonsuz büyüklüğe ulaşır. Buna dayanarak Einste­in, hareketsiz bir cismin m kütlesinin, m x c2 (c = ışık hızı) formülüyle verilen enerji niceliğine eşdeğer olduğunu göstermiştir. Hareket halinde ise, etkin küt­le (dolayısıyle etkin enerji), ışık hızına bağlı olarak, cismin hızı arttıkça fazlalaşmaktadır.Böylece ortaya konan kütle enerji denklemi, çe­şitli biçimlerde doğrulanmadadır:

RADYOAKTİF­ LİK olayı;

ATOM BOMBASI’nın patlatılması; fizyon enerjisinin üretilmesi. Söz konusu tepkimelerde, top­lam kütlenin azalmasına karşılık, korkunç bir enerji açığa çıkmaktadır. Yıldızlardan yayılan çok büyük enerjinin nedeni, kütlelerinden çok küçük bir niceli­ğin ışınıma dönüşmesidir.

Yeryüzündeki enerji: Enerji, yok edilememe özel­liğine karşılık, genellikle kullanılmaz halde bulunur. Kullanılabilmesi, yani iş görebilmesi için, bir yerden ötekine iletilebilmesi, akabilmesi gerekir. Bu iletim işlemi durduğunda, enerji kullanılmaz olur.

Bütün sıcak kütlelerin soğuması ve bütün soğuk kütlelerin ısınması sonucunda, giderek ortak bir sı­caklığa ulaşılır. Bir ısı makinası. ancak sıcaklık fark­ları olduğu zaman çalışır; çünkü, ancak o zaman ısı enerjisi akabilmektedir. Zamanla evrendeki bütün enerjinin düşük dereceli ısıya dönüşeceğinden ve in­sanların bundan yararlanma olanağını yitireceğin­den korkulmaktadır.

Dünya ilk oluştuğu zaman, atomlarının potansi­yel enerjisi, dönmesinin yarattığı kinetik enerji ve içindeki ısı enerjisi dolayısıyle, çok büyük bir enerji deposu durumundaydı. Ayrıca, oluşumundan günü­müze kadar güneşten sürekli enerji almaktadır ve bu­nun bir bölümü, geçmişte kömür, petrol, doğal gaz ya­taklarında. daha yakın zamanda ise orman ve bitki örtülerinde depolanmıştır. Tarihöncesi’nden kalma büyük kaynaklar, düşük dereceli ısıya dönüştürülüp tükenene kadar kullanılabilir. Yeni kaynaklar ise gü­neşe bağlıdır ve tümünün kullanılması bile, günümü­zün gereksinimlerinin karşılanmasına yetmez.

Enerji birimleri: Tarihsel gelişimle birlikte çeşit­li fizik dallarının ortaya çıkışı, çeşitli bilimsel ve ya­sal enerji birimlerinin kullanılmasına yolaçmıştır: Sözgelimi, ısı birimi için kalori, elektrik enerjisi için watt-saat, mekanik enerji için kilogram-metre, mık­natıs endüstrisinde ise gaussoersted birimleri kulla­nılmaktadır. Çağdaş enerji birimi anlayışı ve bir ta­kım sayısal dönüşüm faktörlerinden kurtulma isteği, yalın bir temel birimin kabul edilmesine yolaçmıştır: Jul (XIX. yüzyıl ortalarında enerji eşdeğerliğini gösteren Joule’un adından).

Bu yazı 165 kere okundu.
  • Site Yorum

Bir yorum bırak

Kategoriler