Energi
1. Vad är energi?
a.
Förmåga att uträtta ett arbete
2. Olika former av energi
a.
Lägesenergi
b.
Rörelseenergi
c.
Värmeenergi
d.
Strålningsenergi
e.
Massa
f.
Kemisk energi
g.
Elektrisk energi
3. Demonstrera med en penna!
a.
Lägesenergi – lyft upp den
b.
Rörelseenergi – släpp den
c.
Värmeenergi – vart tar rörelseenergin vägen när
pennan når golvet?
• Omvandlas till värmeenergi hos golvet och pennan, och
de blir varmare pga. molekylerna i golvet och pennan rör
sig snabbare = de blir varmare
d.
Strålningsenergi
• Molekylerna avger värmestrålning, temperaturen
sjunker, molekylerna rör sig mindre.
4. Förhållandet mellan temperatur och rörelseenergi
a.
Molekyler och atomer rör sig!
b.
Snabbare rörelse → högre rörelseenergi → högre
temperatur
c.
Vad händer om man tar bort all rörelseenergi från ett
ämne?
• Vi uppnår absoluta nollpunkten
– 273,15°C = 0oK
Energiprincipen
1. Energiprincipen säger att energi inte kan skapas eller förstöras och enbart
omvandlas mellan olika energiformer.
a.
Det är inte all energi som helt låter sig omvandlas till
andra energiformer.
b.
Mekanisk energi som rörelseenergi kan omvandlas helt
och hållet till elektrisk energi. Och elektrisk energi kan
fullt ut omvandlas tillbaka till rörelseenergi.
100 % värme kan inte omvandlas till 100 % el
c.
Elektrisk energi kan omvandlas helt till termisk energi
(värme). Men värme kan inte helt omvandlas till elektrisk
energi.
d.
Värme inte fullt ut kan omvandlas till andra energiformer,
men ju högre temperatur som värmen har, desto mer kan
den omvandlas till andra energiformer.
Energikvalitet
1 Energiformer som låter sig omvandlas helt och fullt till andra
energiformer sägs ha högsta energikvalitet.
El & vattnets rörelseenergi l
a.
2 Spillvärme, det vill säga termisk energi med låg temperatur, sägs ha usel
kvalitet (vilket hörs på namnet).
b.
Spillvärme från t.ex. bilmotorn
3 Måttet på energikvalitet anger hur mycket av energi av en viss energiform
som kan omvandlas till mekanisk energi (arbete).
4 Energikvalitet kan jämställas med ett mått på högsta verkningsgrad för en
viss energiomvandling.
Exempel på energikvalitet
Mekanisk energi
1,00
Elektrisk energi
1,00
Kärnenergi
1,00
Strålningsenergi
0,95
Kemisk energi
0,90
Termisk energi, 300°C
0,52
Termisk energi, 80°C
0,23
Termisk energi, 20°C
0,07
Termisk energi, 0°C
0,00
Verkningsgrad
1. Verkningsgraden är ett mått på hur mycket energi som tillgodogörs vid en
energiomvandling.
2. Verkningsgraden uttrycks som nyttig, användbar energi i förhållande till
tillförd energi. Verkningsgrader anges ofta i procent.
Ju högre verkningsgrad har processen desto effektivare energiomvandling.
3. Om verkningsgraden är 70 procent innebär det av förlusten (icke användbar
energi) är 30 procent.
Exempel
1 Bilar
a. 30 % av energiinnehållet i bensin används till att driva bilen framåt.
b. 70 % avgår som värme
c. Verkningsgraden är 30 %
2 Koleldat elkraftverk
a. 40 % av energiinnehållet i kol omvandlas till elektrisk energi
b. Verkningsgraden = 40 %
c. Vilket är smartast: Att använda kol till att värma hus, eller el från
ett koleldat elkraftverk?
Hur mäter man energi?
1. Jordens dragningskraft på ett föremål som väger 100 gram (0, 1kg) ≈ 1
Newton (1 N)
2. Lyfter du föremålet 1m har du tillfört föremålet energin 1N·m
3. Enheten för energi är så viktig, att den har fått en alldeles egen enhet: Joule
1 J = 1Nm
4. Fler sätt att skriva energienheten på
1J = 1Nm = 1Ws ≈ 0, 24cal
Energi från solen
1. Fusionsreaktioner i solen
a.
Väteatomer slås samman till heliumatomer
b.
En liten del av massan när helium bildas omvandlas till
strålningsenergi (ljus & värme)
c.
Ljuset & värmen når jorden
d.
Hav värms upp, vindar uppstår
e.
Växterna växer...
Fotosyntesen
a.
Klorofyll fångar ljusenergi
b.
Ljusenergi hjälper till att omvandla koldioxid + vatten till
druvsocker och syrgas
c.
Ordformel
Ljusenergi + koldioxid + vatten → druvsocker + syrgas
d.
Kemisk formel
hν + 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
Cellandning
a.
Alla levande organismer har förmåga till cellandning –
även växterna!
b.
Ungefär omvänd fotosyntes
Druvsocker + syrgas →energi + koldioxid + vatten
