NATURFAGSSIDEN

Hvad er energi?

Der er mange dagligdagsopfattelser af, hvad energi er. Hvis man er uoplagt, kan man fx føle, at man er løbet helt tør for energi: "Jeg har ikke energi til at skændes med min fætter lige nu!" Mange har også hørt, at vi skal spare på energien, og at man kan spilde energi.

Ingen af disse eksempler er dog gyldige, hvis vi skal definere energi ud fra et naturvidenskabeligt synspunkt. Det er svært at afgøre, hvad energi helt konkret er, men energi er et helt grundlæggende fænomen i universet. Kort beskrevet er der altid energi indblandet, for at noget kan ændre sin hastighed eller temperatur. 

 

Hvor kommer energi fra?

Der er energi til stede i den ene eller anden form over alt i universet. Og selvom man ofte siger, at man kan bruge energi og løbe tør for energi, kan dette ikke lade sig gøre. Energi kan ikke opstå eller forsvinde, men kun ændre sin form. Derfor er der også en konstant mængde energi i universet - ved "Big Bang" var al energi samlet i et punkt!

 

​

​Hvordan måler man energi?

 

Joule og kalorier

Al energi måles med SI-enheden Joule. Tidligere målte man energi i kalorier, og denne enhed er stadig brugt i vidt omfang, når man taler om energi i mad. En kalorie er defineret, som den energi, der skal til for at varme et gram vand en grad op. Joule er defineret på baggrund af nogle andre enheder (Watt og Newton), og en Joule er ca. 4,18 gange mindre end en kalorie. Man kan altså sige, at man skal bruge 4,18 Joule for at varme et gram vand en grad.

 

Kilo betyder 1000

En ting, der ofte forvirrer, er forskellen på Joule og Kilojoule. Her skal man huske, at ordet "kilo" blot betyder "tusind". En Kilojoule er altså det samme som 1000 Joule.

Der er rigtig mange, der glemmer at sige "kilo" foran kalorier, når der tales om energi i mad. Når de siger, de skal have ca. 3000 kalorier om dagen, mener de faktisk 3000 kilokalorier eller 3000 kcal. På hjemmesider kan man også finde eksempler op, at energistørrelserne står forkert - så pas på, når I søger!

​

Hvor mange Joule?

Nogle energiformer, som fx varmeinergi, kan let måles. Men et klassisk problem i fysikken er, at man påvirker det, man skal måle på ved, at man måler! Fx kan man forestille sig, at man skal måle temperaturen i noget varmt vand. Bruger man et termometer, vil det sænke vandets temperatur, så resultatet faktisk bliver vandets OG termometeretsgennemsnitstemperatur. Andre former for energi kan beregnes efter nogle smarte formler, og andre igen må man slå op i en tabel.

 

Hvilke former for energi findes der?

Energi kan deles op i forskellige former, hvor den virker på forskellige måder. Hver gang vi bruger energi, sker der blot det, at energien ændres fra en form til en anden.

Energiformerne, vi skal beskæftige os med, kaldes:

 

• Varmeenergi, der også kaldes indre energi.

• Bevægelsesenergi, der også kaldes kinetisk energi.

• Potentiel energi, der også kaldes beliggenhedsenergi.

• Elektrisk energi.

• Stråleenergi.

• Kemisk energi.

• Kerneenergi.

 

Varmeenergi udtrykkes ved graden af et stofs molekylers bevægelse. Hvis et stof, fx et stykke jern, har en temperatur på minus 273 grader celsius siger man, at jernstykket har nået det absolutte nulpunkt. Det betyder, at alle molekyler ligger helt stille. Det kan ganske enkelt ikke lade sig gøre at opnå en lavere temperatur, da molekylerne ikke kan ligge mere stille end helt stille. Ved alle temperaturer højere end -273 C har molekylerne en vis grad af bevægelse.

 

Bevægelsesenergi er den energi, en genstand der bevæger sig repræsenterer. Genstandens hastighed og vægt afgør, hvor stor energien er. I fysik arbejder man med begrebet masse i stedet for vægt, og hastighed hedder velocity på engelsk. Derfor bruger man bogstaverne m for masse og v for hastighed, når man skal beregne bevægelsesenergien. Enheden for massen er kg, og enheden for hastigheden er meter pr sekund. Vil man fx beregne, hvor meget energi, en flyvende fopbold repræsenterer, skriver vi Ekin = ½ * 0,4kg * 55 m/s * 55 m/s = 605 J

​

Potentiel energi udtrykkes ved den energi, en genstand potentielt kan udløse, hvis genstanden sættes i bevægelse. Et eksempel er en sten, der ligger på en hylde. Hvis stenen ligger meget tæt på kanten, vil man føle ubehag ved at opholde sig lige under den, for man ved, at man vil kunne mærke stenens energi, hvis den rammer en oven i hovedet! Imidlertid kan stenen ligge og udgøre en potentiel fare i 100 år, hvis ingen skubber til den. Når man skal beregne potentiel energi, bruger man bogstavet m for masse (som i bevægelsesenergi), målt i kilogram og h for højden, målt i meter, tingen der er tale om kan falde. Man beregner den potentielle energi ved at gange en genstands masse med højden, genstanden ligger i, og gange med en størrelse, der hedder 'g'. g er udtryk for tyngdeaccelerationen. På Jorden er denne størrelse (ca.) 9,82 meter pr sekund i anden. For eksempel vil jeg gerne vide, hvor megen energi, der potentielt ligger i en golfbold, der ligger på kanten af en bordplade. m = 0,045 kg. h = 0,9 meter og g = 9,82. Vi ser, at Epot = 0,4J

​

Elektrisk energi afsættes i de pærer, motorer og andre apparater, der virker med strøm. Energiens størrelse afhænger af spændingen (Volt) og strømstyrken (Ampere) for kredsløbet, og tiden apparatet er tændt.

 

Stråleenergi er den energi, som elektromagnetiske bølger udgør. Det vil sige alt fra gammastråling og radiobølger til synligt lys og infrarødt lys (varmestråling). Alle har oplevet stråleenergien, når man træder fra skygge og ud i klart solskin.

 

Kemisk energi er indeholdt i forskellige stoffer og frigives, når stoffer reagerer kemisk med hinanden. Oftest fokuserer vi på kemisk energi, når vi taler om stoffer, der reagerer med oxygen og dermed forbrænder og frigiver energi. Sammensætningen af grundstoffer og molekyler afgør, hvor megen energi, der er i et stof. Det er også kemisk energi, vi udnytter, når vi spiser og fordøjer fødevarer.

 

Kerneenergi kommer til udtryk, når man laver om på atomkerner. Der bliver frigivet energi, hvis man enten spalter en atomkerne eller sætter atomkerner sammen.

​

Opgave:

Løs opgaven på denne PDF om energiformer.

​

Opgave:

Download app'en Lapseit. Brug programmet til at filme et objekt i bevægelse. Indstil optagefrekvensen, så det er nemt at beregne objektets hastighed. Film fra siden. Vej objektet og sæt data ind i formlen for kinetisk energi.

​

Kan en energiform blive til en anden energiform?

Energi overføres hele tiden fra en form til en anden. Griber man en bold, overføres boldens bevægelsesenergi til hånden i form af varme. Den kemiske energi i benzin eller diesel bliver til bevægelse i en bil. Vi kender alle til at varme vand, når vi laver mad og lignende. Nogle kan lide at bruge gaskomfur, hvor gassens kemiske energi overføres som varme til vandet. Andre vil hellere bruge et el-komfur, hvor det er den elektriske energi, der omsættes til varme.

​

Opgave:

Varm vand op med et stearinlys, og beregn hvor meget af den kemiske energi, der ender i vandet. Brug denne PDF.

​