ENERJİ

ENERJİ; Alm. Energie (f), Fr. Energie (f), Ing.
Energy. İş yapabilme kâbiliyeti. Enerji kelimesi
“kudret” yerine kullanılmaktadır. Bir sistemin
enerjisi, o sistemin yapabileceği âzamî iştir. İş,
fizikte bir cisme, bir kuvvetin tesiri ile yol aldırma,
yerini değiştirme şeklinde târif edilir. İş (W),
kuvvet (F) ve kuvvet etkisiyle cismin aldığı yol (x)
ile gösterilirse, W= F.x olur. Kuvvet tatbik edilen
cisimlerin hızları değişir. Bütün hareketli cisimler,
hıza sâhip oldukları için, aynı zamanda yukarıdaki
iş târifinden gidilerek enerjiye sâhip oldukları
da çıkarılabilir. Yâni, hıza sâhip olan cisimler zinde
bir kuvvetin sâhibidirler. Bu kuvvetle iş yapabilirler.
Hızla çarpışan iki şişenin birbirini kırması,
sâhip oldukları enerji sebebiyledir. Hareketli cisimlerin
sahib oldukları bu enerjiye “kinetik enerji”
denir. Kinetik enerji, o cismin kütlesi ile hızının
karesinin çarpımının yarısına eşit olur (E= 1/2
mv2). Sürtünmesiz bir ortamda duran bir cisim bir
(F) kuvvetinin etkisiyle harekete geçer ve bir (x)
yolu sonunda (v) hızını kazanırsa, kuvvetin yaptığ
iş, cismin kazandığı kinetik enerjiye eşit olurF.x= 1/2 mv 2). Eğer kuvvet, hareketli cisme tesir
etti ise, o zaman o cisim üzerine yapılan iş, o cismin
kinetik enerjisindeki değişmeye eşittir.
Potansiyel enerji: Cisimlerin durumları sebebiyle
iş yapabilecek hâlde olmalarıdır. Yer çekimi
potansiyel enerjisi, yerin çekim kuvveti etkisindeki
cisimlerin, yerden belli bir yükseklikte
bulunmaları ile sâhip oldukları enerjidir. Yapabilecekleri
iş, kütlelerin, yerçekimi ivmesi ve bulundukları
yüksekliğin çarpımıyla verilir. Potansiyel
enerji= m.g.h ifâdesinde, g yerçekimi ivmesini
gösterir ve değeri sâbittir. Esnek cisimler kuvvet
tatbiki ile sıkışma ve uzama yapabildikleri
için, potansiyel enerjiye sâhip olabilirler. Yâni,
bir kuvvet sebebi ile üzerlerine yapılan işi, potansiyel
enerji olarak depo edebilirler. Bir yayın biriktirdiği
potansiyel enerji, esnekliğini gösteren sâbit
bir sayı ile uzama ve sıkışma miktarının karesinin
çarpımının yarısı ile verilir. E= 1/2 k.x 2 formülünde
k sâbitine, yay sâbiti denir ve yayın sertlik
derecesini gösterir.
Kinetik enerjiye ve potansiyel enerjiye mekanik
enerji denir. Mekanik enerji korunumludur.
Aralarında değişme olabilir. Yüksekteki bir taş
düşerken, potansiyel enerjisi kinetik enerjiye dönüşür.
Hareketli bir cisim bir yayı sıkıştırırken, kinetik
enerji, yayın biriktirdiği patansiyel enerji
hâline geçer. Düşen bir su kütlesinin potansiyel
enerjisi, kinetik enerji hâline dönüşür. Bu kinetik
enerji bir türbini döndürebilir. Bu türbinin dönme
mili, bir su kabı içindeki karıştırıcıyı da döndürürse,
kap içindeki suyun, sıcaklık derecesinin
yükseldiği görülür. Suyun kazandığı ısı, türbini
döndüren suyun kinetik enerjisidir. O halde ısı da
bir enerjidir. Isınan cisimler iş yapabilirler. Gaz
dolu bir kabın altı ısıtıldığında kabın kapağının
yükseldiği görülür. Böylece ısı enerjisi potansiyel
enerjiye dönüşmüştür. T sıcaklığındaki bir cismin
sâhib olduğu enerji, 1/2 K.T2 formülü ile verilir. K
Boltzmann sâbitidir.
İzâfiyet teorisinde, her maddenin bir enerjiye
karşılık geldiği gösterilmiştir. Bir cismin kütlesinin,
ışık hızının karesi ile çarpımı o maddenin
enerji karşılığını verir (E= M.C2).
Modern fizik, enerji naklinin (transferinin)
çok küçük miktarlar (enerji paketleri) hâlinde olduğunu
ortaya çıkarmıştır. Bu küçük miktarlara
(enerji paketlerine) kuvant denir. Bu hâle de enerjinin
kuvantumlu oluşu denir.
En geniş mânâda enerjinin korunumlu olması,
isim değiştirse de enerji miktânnın değişmemesi
demektir. Meselâ kütle yok olmakta, fakat kütlenin
karşılık geldiği enerji, ısı enerjisine dönmektedir.
Enerji kânunları: Güneşin yaydığı elektromagnetik
dalgalar enerji taşırlar. Bu sebepten güneş
önemli bir enerji kaynağıdır. Güneş enerjisinin
sanâyideki yayılma miktarı 4×10 33 erg’dir. Güneşte,
elektronlarını yüksek sıcaklık sebebi ile
kaybetmiş olan hidrojen atomları birbirleri ile
nükleer reaksiyonlara girerek, Helyum çekirdeği
hâline gelmekte ve reaksiyondaki kütle kaybı enerji
şeklinde açığa çıkmaktadır. Bu enerji radyasyon
yoluyla güheş etrafına yayılmaktadır.
Jeolojik devirler boyunca toprak altında kalan
canlı organizmalar, bugün çıkarılıp ısıya çevrilerek
enerji kaynağı olarak kullanılmaktadır. Bitki artıkları
“mâden kömürü” tabakalarını ve “linyit”
yataklarını meydana getirmiştir. Diğer canlı organizmalar
da petrol ve tabiî gaz hâline gelmişlerdir.
Belli bir yükseklikteki su, yüksekliği nisbetinde
bir potansiyel enerjiye sâhiptir. Bu potansiyel
enerjiye “hidrolik enerji kaynağı” denir. Bu
kaynaktan elektrik enerjisi elde edilir.
Nükleer enerji: Atomun kütle kaybına karşılık
gelen enerjidir. Nükleer reaksiyonlarda, kütle
kaybı enerji şeklinde açığa çıkar. (Bkz. Nükleer
Enerji)
Rüzgâr enerjisi: Yâni basınç farkları sebebiyle
hava moleküllerinin kazandıkları kinetik
enerji ve (gel-git) denilen suların yükselmesi ve alçalması
da enerji kaynağı olarak kabul edilmektedir.
Aynı zamanda dalgalar ve denizlerin dip ve
yüzeyi arasındaki sıcaklık farkı da bir enerji kaynağıdır.
Jeotermal enerji ise, yer kabuğundaki kızgın
mağma tabakasındaki ısı enerjisidir. Bu tabakaya
temas eden su, yüksek basınçlı buhar hâlinde yeryüzüne
çıkar veya çıkarılır.
Enerji naklinde elektrik enerjisi kullanılır. Bu
alternatörün rotorunun dönme eksenine bağlı türbin (su veya buhar türbini), başka bir enerjiyle
(barajlarda yüksekten düşen su ile veya termik ve
nükleer santrallarda buhar kazanlarındaki buhar basıncı
ile) döndürülürse, elektrik enerjisi elde edilir.
Elektrik enerjisi aynı zamanda güneş pillerinden
de elde edilmektedir.