Günümüzde yaşamlarımızın önemli birer parçası haline gelmiş olan neredeyse tüm cihazlar çalışmak için enerjiye ihtiyaç duyuyor. Bilgisayarlar, TV’ler, telefonlar, arabalar, mikrodalga fırınlar ve yaşamımızın ayrılmaz parçaları haline gelmiş daha pek çok aygıt, ancak onlara enerji sağlayabildiğimizde hayatlarımızı kolaylaştırabiliyor.
Özellikle elektrik enerjisi günlük hayatlarımızda ciddi bir yer kaplıyor olsa da enerjiyi sadece elektrik olarak düşünmek de doğru değil. Peki bu kadar önemli olan enerji konusunda neler biliyorsunuz? İşte sizin için enerji ve enerji birimleri ile ilgili bilmeniz gerekenleri derledik.
Enerji Nedir?
Enerjiyi tam olarak tanımlamak fizik bilimindeki en zor şeylerden biri olsa da en basit tanımıyla enerji, etrafımızda olup biten her şeyin meydana gelmesini mümkün kılan şeydir. Eğer bugün arabalar hareket ediyorsa, eviniz ısınıyorsa, fabrikalar üretim yapabiliyor, çiçekler açıyor ve güneş içinizi ısıtabiliyorsa nedeni enerjidir.
Daha teknik bir ifadeyle enerji maddelerin iş yapabilme yeteneğine verilen isimdir. Maddeler mevcut fiziksel durumlarını ancak enerji kullanarak değiştirebilirler. Gözlemlenebilir hareketsel enerjiye kinetik enerji denir. Bir de hareketsiz olduğu halde sistemde depolanmış ve kullanılmaya hazır olan enerji vardır. Buna ise potansiyel enerji adı verilir. Örneğin merdivenin üstünde hareket etmeden duran bir top potansiyel bir enerjiye sahiptir çünkü önündeki engel kalktığında başka hiçbir şey yapmadan yer çekimi ile aşağıya doğru hareket edebilir; merdivenden aşağıya inmeye başlayıp hız kazandığında ise potansiyel enerjisi kinetik enerjiye dönüşür.
Enerji Türleri Nelerdir?
Enerji pek çok farklı yerde ve şekilde bulunabilir. Doğada bulunan çok sayıda enerji türünden bahsetmek mümkün. Bilim insanlarının yıllarca farklı enerjileri tanımlama çalışmaları sonucunda belli başlı enerji türleri ifade edilse de, zaman içerisinde bilim ve teknoloji ilerledikçe yeni enerji türleri tanımlanıyor.
Günümüzde en yaygın olarak tanımlanmış enerji türleri şunlardır:
Mekanik enerji: Hem potansiyel hem de kinetik enerjileri bir arada barındırabilen mekanik sistemlerin toplam enerjisine verilen addır.
Elektrik enerjisi: Yaşamımızda en sık etkileşimde olduğumuz enerji türlerinden biri olan elektrik enerjisi; metallerde bulunan serbest elektronların, elektriksel potansiyel fark altındaki hareketi sayesinde oluşan bir enerji türüdür. Elektrik enerjisi pek çok farklı enerji türünde olduğu gibi genellikle başka bir tür enerjinin üretilmesinde kullanılır.
Nükleer enerji: Kendisinden daha ünlü E=mc² formülü ile tanımlanan nükleer enerji, atom çekirdeklerinin tepkimesinde ortaya çıkan kütle farkından elde edilen enerji türüdür. Kaybedilen kütle tamamen enerjiye dönüşür. Nükleer enerji atomları parçalayarak elde edilebileceği gibi birleştirerek de elde edilebilir ve buna göre fisyon (parçalanma) ve füzyon (birleşme) enerjisi olarak ikiye ayrılır.
Kimyasal enerji: Farklı maddelerin kimyasal tepkimeyle ortaya çıkardıkları enerjiye kimyasal enerji adı veriliyor. Piller veya ısı/ışık için kullanılan gaz yağı kimyasal enerji kullanımına verilebilecek örnekler arasında.
Manyetik enerji: Elektronların hareketi sayesinde açığa çıkan manyetik kuvvetin neden olduğu enerji türüdür. Dünyanın kendi manyetik enerjisi olduğu gibi günlük yaşamımızda kullandığımız mıknatıslar bu türe en iyi örneklerden biridir. Mıknatısların sahip olduğu itme ve çekme kuvveti, mıknatısı oluşturan atomlardaki elektronların aynı yönde dönecek şekilde dizilmiş olmasından kaynaklanmaktadır. Bazı metaller bu özelliklerinden dolayı mıknatıslardan etkilenir ve mıknatıslanabilirler.
Isı enerjisi: Bir maddenin ısısını artırmak için aktarılan enerjiye verilen isimdir. Sıcaklığın daha yüksek olduğu bir maddeden, sıcaklığın daha düşük olduğu maddeye doğru yapılan ısı transferi ile gerçekleşir. Çeşitli yakıtların yakılması ile elde edilebilir.
Işık enerjisi: Diğer enerji türlerinde olduğu gibi bir enerji türünün ışığa dönüşmesi ile ortaya çıkan ve ışığa duyarlı kaynaklar (insan gözü gibi) tarafından algılanabilen enerjidir. Elektrik enerjisi dönüştürülerek ampulden, kimyasal enerji sayesinde ateşböceği gibi canlılardan veya ısı kullanarak yakıldığında ışık sağlayan odun, kömür gibi maddelerden elde edilebilir.
Ses enerjisi: Maddesel ortamda titreşim ile aktarılan ses de bir enerjidir ve doğru şekilde kullanıldığında çeşitli işlere dönüştürülebilir. Örneğin tıpta kullanılan ultrasonografi cihazları yüksek frekanslı ses dalgaları yardımıyla çeşitli işlemler gerçekleştirilebilir. Opera sanatçılarının (çok sık olmasa da) sadece sesleri ile bardak kırabilmeleri veya şiddetli sese neden olan bir patlamanın ardından civardaki camların kırılmasının nedeni ses enerjisidir. Günümüzde ses dalgalarıyla elektrik üretilmesi dahi başarılmıştır.
Enerji Birimleri Nelerdir?
Farklı enerji türleri olduğu gibi enerjiyi ölçmek için kullanılan birimler de oldukça çeşitli. Genellikle kullanıldığı yere göre farklı şekillerde ölçülen enerjinin yaygın ölçüm birimleri ise şunlar:
Newton metre: İsmini ünlü bilim adamı Isaac Newton’dan alan newton, kütlesi 1 kg olan cismin saniyedeki hızını her saniye bir metre daha artırmak için uygulanması gereken kuvvet miktarını ölçmek için kullanılır. Bu kuvvet aracılığıyla cisme aktarılan enerjinin ölçü birimi ise newton metre’dir. Bir newton metre, bir joule’e eşittir.
Joule: Uluslararası Birimler Sistemi’nde yer alan ve İngiliz James Prescott Joule’den adını alan ölçü birimi, en temel tanımıyla bir cisme 1 metre boyunca 1 newton kuvvet ile aktarılan enerijyi tarif etmek için kullanılır. Pek çok farklı enerji birimi joule’e dönüştürülerek hesaplama yapılabilir.
Kalori: Isı enerjisini ölçmek için kullanılan kalori 1 gram suyun sıcaklığını 1 °C artırmak için gereken enerji miktarını temsil eder.
British Thermal Unit: Kaloriye benzer bir hesaplamayı İngiliz ölçü birimleri ile yapmayı sağlar. Bir libre suyun sıcaklığını 63 °fahrenheit’tan 64 °fahrenheit’a çıkartmak için gereken enerjiye karşılık gelir. Isıtma cihazları ve klimalarda sık karşılaşılan kısaltması BTU’dur.
Watt saat: Buhar makinesi mucidi James Watt’tan ismini alan watt, enerji dönüşüm oranını ölçen bir güç birimidir. Güç birim zamanda harcanan enerji miktarıdır ve joule bölü saniye olarak tanımlanır. Elektrik enerjisi tüketiminde sıklıkla kullanılan kilowatt saat ise 1.000 watt gücündeki bir cihazın 1 saatte harcadığı enerjiyi tarif eder.
Elektronvolt: Ağırlıklı olarak parçacık fiziğinde kullanılan, bir elektronun bir voltluk elektrostatik potansiyel EEgerilim farkında yol alarak kazandığı kinetik enerji miktarıdır.
Erg: 1 gramlık bir kütlenin hızını bir saniyede bir santimetre artırmaya yarayan enerji miktarını ölçmek için kullanılan enerji birimdir. Yunanca “iş” anlamına gelen ergon sözcüğünden türemiştir.