בפעם הבאה שאתה נוהג במכונית שלך, נסה להעריך מהו מקור האנרגיה שלה. לאורך מיליוני שנים, הקרינה הזורמת בחלל מהשמש נקלטה בכדור הארץ. אור השמש הזה איפשר לצמחים לגדול, ולאחר שהצמחים מתו ונקברו עמוק מתחת לאדמה, האנרגיה המאוחסנת בהם הפכה לנפט. בני אדם שואבים את הנפט ומזקקים אותה לדלק שהנמצא במיכל הרכב. האנרגיה הכימית המאוחסנת הופכת לתנועה באמצעות מנוע המכונית. כאשר מפסיקים להפעילו, המנוע החם מתקרר. אנרגיית החום שמשחררת מהמנוע עולה דרך האטמוספירה ולבסוף ממשיכה את דרכה לחלל.
מדענים מגדירים אנרגיה כיכולת לעשות עבודה. אולי דרך אינטואיטיבית יותר לבטא זאת היא לומר כי אנרגיה היא כל דבר שיכול לגרום לשינוי. זה נשמע מעורפל, אבל למעשה המדענים מצאו דרכים מעשיות וכמותיות להגדיר אנרגיה. אנרגיה מופיעה בצורות שונות, שרבות מהן מוכרות לנו מחיי היומיום. מדענים במאה ה -19 ניצבו בפני אתגר גדול כיצד מופעי אנרגיה אלה קשורים זה לזה. מדענים מחפשים דפוסים ויחסים בטבע שניתן לתארם בחוקים פיזיקליים פשוטים. אנרגיה היא מושג מופשט המאפשר לנו להתייחס אל תופעות הנראות בתחילה כשונות מאוד במסגרת מושגית אחת.
אנרגיה מסוג אחד נקראת אנרגיה פוטנציאלית. אנחנו יכולים לחשוב על זה כאנרגיה אגורה או האנרגיה מחכה להשתחרר. כבר דנו בבסיס האנרגיה הכימית. כאשר נייר או עץ נשרף, החמצן באטמוספרה מגיב עם הפחמן וגורם לשחרור אנרגיה. במקרה של בנזין, הבעירה במנוע משחררת את האנרגיה המאוחסנת במולקולות ארוכות של מימן ופחמן. אנרגיה כימית משוחררת כאשר אלקטרונים באטומים משנים את התצורה שלהם. סוג זה של אנרגיה אגורה יכול להיות משמעותי ביותר. בנוסף להיותו מקור התנועה הנובע מבנזין או דינמיט, האנרגיה הכימית מניעה את כל הרקטות של תוכנית החלל העולמית.
באדיבות pixabay
סוג נוסף של אנרגיה פוטנציאלית קשור לכוח הכבידה ועשוי לגרום לשינויים בתנועת גופים. אנרגיית הכבידה היא צורה של אנרגיה המושפעת מתגובה של גוף לכוח הכבידה הפועל עליו. אם נרים לבנה מהרצפה ונשים אותה על קצה השולחן, השתמשנו באנרגיה הכימית האגורה בשרירים שלנו כדי להיזז את הלבנה כלפי מעלה בניגוד לכוח המשיכה של כדור הארץ. אנרגיה זו מאוחסנת בלבנה כאנרגיה כבידה. אם נפיל את הלבנה מהשולחן, נגרום לשחרור אנרגית כבידה והיא תהפוך לתנועה. לבנים נופלות מדגימות בברור את היכולת של אנרגיה לגרום לשינוי! ככל שגוף עולה גבוה יותר כנגד כוח הכבידה, האנרגיה הכבידתית שלו גדילה משום שגדילה יכולתו לשחרר אנרגיה בזמן שהוא נופל כלפי מטה. תחנות כוח הידרואלקטריות, למשל, ממירות את האנרגיה של המים הנופלים לאנרגיה חשמלית.
סוג מוכר מאוד של אנרגיה פוטנציאלית הוא אנרגיה מכנית, לדוגמה אנרגיה המאוחסנת בקפיץ דרוך או ברצועת גומי מתוחה. ישנם שני סוגים אחרים של אנרגיה פוטנציאלית מופיעים לעתים קרובות באסטרונומיה. שינוי בכוחות חשמליים ומגנטיים יוצרים קרינה שיכולה לעבור בחלל או בגזים דלילים. אור הוא דוגמה נוספת של אנרגיה אלקטרומגנטית. בני האדם למדו ליצור אור בדרכים שונות, אבל השמש היא ללא ספק המקור העשיר ביותר של אנרגיה אלקטרומגנטית בקרבתנו. ניתן לגלות כי האנרגיה מאוחסנת גם במסה. כאשר האנרגיה "קפואה" המאוחסנת כמסה משתחררת, היא הופכת למקור אנרגיה יעיל ביותר המוכר לנו.
סוג האנרגיה השני הוא אנרגיה קינטית, שהיא האנרגיה של התנועה. חישבו על ציפור מעופפת, על עץ נופל, על מכונית זוחלת ועל ילד רץ. לכל אלה יש אנרגיה קינטית. ככל שהגוף גדולה יותר או מהיר יותר, כך האנרגיה הקינטית שלו גדולה יותר. לדוגמה, לכדור באולינג מתגלגל על הרצפה יש אנרגיה קינטית גדולה יותר מאשר לכדור ביליארד הנע באותה מהירות. מכונית הנעה במהירות של 60 קמ"ש יש יותר אנרגיה קינטית מאשר לאותה מכונית שמהירותה 20 קמ"ש.
אנרגיה היא מושג שימושי במדע בתנאי שניתן לכמת אותו. בחיי היומיום אנו משתמשים במילה "אנרגיה" במובנים רבים. לדוגמה, המונח "צ'י" מהרפואה הסינית מתורגם ל"אנרגיה", אך פירושו משהו קרוב יותר לחיוניות הגוף ולתחושת רווחה. אנשים מדברים על "התמקדות האנרגיה שלך" או "להפעיל אנרגיה נפשית" תוך התרכזות, ומיסטיקן יכול לדבר על "אנרגיה נפשית". מושגים אלה עשויים להיות משמעותיים, אבל הם בהחלט לא כמותיים. המושג המדעי של האנרגיה מוגדר בדרך חד משמעית. אנרגיה קינטית מבוטאת בעזרת נוסחה מוגדרת, ונוסחה אחרת מתארת אנרגית כבידה. האנרגיה נמדדת ביחידה אחת עבור כל סוגי האנרגיה, הנקראת קלוריות במערכת האנגלית של היחידות, או ג'אול במערכת הבין-לאומית של יחידות (SI בעקבות הביטוי הצרפתי עבור מערכת זו).
Author: Chris Impey