Cesko.wiki Energie
Author
Albert FloresEnergie je skalární fyzikální veličina, která popisuje schopnost hmoty (látky nebo pole) konat práci. Energie je slovo vytvořené fyziky v polovině devatenáctého století z řeckého (energeia; tj. vůle, síla či schopnost k činům). Energie je popsána stavovou veličinou a může mít různé formy. Existuje např. kinetická energie (tu lze spočítat dle formule Ek = ½ m·v2) a konfigurační (polohová či potenciální) energie (daná vzájemnou polohou a přitahováním nebo odpuzováním částic, např. gravitací nebo magnetismem).
Zákon zachování energie říká, že energie se může měnit z jednoho druhu na jiný, nelze ji vytvořit ani zničit, v izolované soustavě však její celkové množství zůstává stejné. Proto součet velikosti práce, které těleso nebo pole vykoná, a vydaného tepla se rovná úbytku jeho energie, která se přemění v jinou formu.
Energie (tzv. klidová energie) přísluší též každému objektu s klidovou hmotností bez ohledu na jeho pohybový stav a působení silových polí. +more Přeměna této energie na jiné formy bývá nesprávně označována jako přeměna hmoty (hmotnosti) v energii.
Lidstvo pravděpodobně nezná všechny možné formy (druhy) energie. Předpokládá se, že většina vesmíru je tvořena dnes zcela neznámou formou hmoty, která nese přes 70 % energie. +more Prozatím se jim říká „temná hmota“ a „temná energie“. Pokud to není nějaká forma hmoty, znamenalo by to podstatnou změnu v představách o stavbě vesmíru a pojmech hmota a energie.
Množství energie spotřebované za jednotku času udává veličina příkon, poměr vydané a dodané energie udává veličina účinnost.
Značení a jednotky
Jako symbol energie se používá písmeno E.
Hlavní jednotka energie, práce i tepla v soustavě SI je joule, značka jednotky: J. Jedná se o odvozenou jednotku, vztah k základním jednotkám lze vyjádřit rovností 1 J = 1 kg·m2·s−2. +more Je definován jako práce, kterou vykoná síla 1 N působící po dráze 1 m. Ekvivalentem jednotky joule je wattsekunda (značka Ws), používaná v energetice a silové elektrotechnice pro elektrickou práci či elektrickou energii.
Mimosoustavová jednotka, kterou je v rámci soustavy SI přípustné používat společně s jednotkami SI (dříve zvaná „vedlejší“): * elektronvolt (eV, je to přibližně 1,602×10−19 J, tedy energie, již elektron získá urychlením elektrickým pole s potenciálem jednoho voltu); používá se především v částicové fyzice.
Další používané mimosoustavové jednotky jsou: * kalorie (cal, rovná se 4,185 J), používala se ve fyzice pro teplo před zavedením metrické jednotky; zejména její násobek ** kilokalorie (kcal, rovná se 4185 J, tedy zhruba množství energii potřebné pro ohřátí litru vody o jeden stupeň Celsia), dodnes se občas používá při výpočtu energetické hodnoty potravin; * tuna měrného paliva - používá se v energetice; * kilowatthodina (3 600 000 Ws) - používá se v energetice a silové elektrotechnice pro elektrickou práci či elektrickou energii předávanou ve formě činného výkonu.
Ekvivalence s hmotností
Ze speciální teorie relativity plyne, že hmotnost (nikoliv hmota) a energie jsou ekvivalentní podle Einsteinova vztahu :E = mc2, kde m je hmotnost, c je rychlost světla ve vakuu.
Druhy energie
Druhy energie se rozlišují např. podle druhu síly, která působí, podle zdroje, který energii vydává, ap.:
Podle působící síly
Mechanická energie ** Kinetická (pohybová) energie ** Potenciální (polohová) energie *** Gravitační potenciální energie *** Potenciální energie pružnosti *** Tlaková potenciální energie * Elektrická energie * Magnetická energie * Energie záření * Energie vlnění * Vnitřní energie ** Tepelná energie (teplo) ** Jaderná energie ** Chemická energie (energie chemické vazby, vazebná energie) ** Klidová energie
Podle zdroje
Sluneční energie * Vodní energie * Větrná energie * Geotermální energie * Energie mořských vln * Parní energie * Svalová energie
Přeměny energie
Energie jednoho druhu se obecně přeměňuje v jiný druh konáním práce.
V makroskopickém popisu se však od mikroskopického působení silových interakcí zpravidla odhlíží a přeměna se může jevit jako bezprostřední (při anihilaci částice a antičástice látky v klidu) nebo se zavádějí nové veličiny fenomenologicky popisující disipaci či skrytý přenos energie a formulují se nová pravidla pro energetické děje. V termodynamice se proto zavádí teplo a přeměna energie se v termodynamickém popisu řídí prvním a druhým zákonem termodynamiky.
Jeden druh energie (přeměňované či přeměněné) lze zpravidla považovat za energii potenciální, která je „uložena“ v silovém poli (polohová energie) nebo klidové hmotnosti (klidová energie) daného fyzikálního systému i v jeho relativním klidu, druhá je energií dynamickou, projevující se v časové přeměně či pohybu (kinetická energie, energie vlnění).
V některých případech jsou jisté druhy energie zaváděny jako teoretický koncept a současná fyzika zatím neumí vysvětlit jejich podstatu ani zákony jejich přeměny (např. tzv. +more temná energie). Není ani jasné, zda lze zachování energie či druhý termodynamický zákon vztahovat na vesmír jako celek. Různé teorie nabízejí různá řešení a experimenty a pozorování nestačí k jejich vyvracení (a je možné, že takové vyvrácení ani není možné kvůli neopakovatelnosti vývoje vesmíru jako celku).
Přeměny energie a jí vyvolané změny struktury molekul a látek jsou podstatou chemických a biologických dějů.
Využitím přeměny energie pro lidské účely se zabývají energetika i další obory techniky (elektrotechnika, radiotechnika, dopravní technika, optika. ). +more S přeměnou energie jsou v podstatě spojeny i mnohé aplikace v hospodářství (průmysl, zemědělství, doprava, lékařství) i společenském životě (technické prostředky pro kulturní tvorbu, didaktiku, vědu a výzkum i v humanitních oborech).
Související články
Energetika * Práce * Síla