Enerji çeşitleri nelerdir?

Enerji nedir? Enerji çeşitlerini ayrıntılı bi şekilde yazarmısınız? Enerji çeşitleri Biyolojide Enerji Termodinamiğe özgü ilkelerin...

Enerji nedir?

Enerji çeşitlerini ayrıntılı bi şekilde yazarmısınız?

Enerji çeşitleri


Biyolojide Enerji

Termodinamiğe özgü ilkelerin biyo­lojide, özellikle molekül biyolojisi alanında, hücrelerin yapısının ve işlevlerinin çözümlenmesi konusun­da çok verimli oldukları saptan­mıştır; bu ilkelerin ayrıca, genetik ve evrim gibi daha geniş alanlarda kullanılmaları beklenmektedir. Çeşitli biyolojik dönüşümlerdeki enerji dolaşımı (Çiz. 1), bir ırmağın dağdan aşağı akıp, izlediği yol üstünde çevresine yaşam verme­sinden sonra denizde yok olması gibi, bir akışkanın kaçınılmaz olarak en üst noktadan en alt noktaya akışı biçiminde çizimsel olarak düşünüle­bilir.

“Enerji akışının†tek ve sürekli kaynağı güneş enerjisi, bu enerjinin canlı dünyadaki ilk kullanılışı da, yeşil bitkilerin klorofili aracılığıyla, ışıma enerjisinin kimyasal enerjiye fotokimyasal dönüşümüdür. Da­ha sonraki evreler, çeşitli organiz­malar arasındaki ve her organizma­nın kendi içindeki en çok sayıda alışverişten oluşmuş ve enerjinin çeşitli dönüşümlere (mekanik enerji, elektrik enerjisi, hattâ ışık enerjisi) uğramasıyla ve iş üretimiyle sonuç­lanmıştır. Bunlara da, her dönüşüm­le (sözgelimi ısı, sürtünmeler) bir­likte artan yitimler eşlik eder; söz konusu yitimlerse, insan teknoloji­sinin neden olduğu yapay enerji dönüşümlerindekinden çok daha büyük bir enerji zayıflamasıyla yansır.


Enerji Dönüşümleri

Bütün canlı hücreler, enerjiyi dönüştürmek için, son derece karmaşık sistemlerle donanmışlardır. Moleküllerin boyutunda olan ve her

hücrede çok sayıda raslanan söz konusu sistemler, genellikle, enzimlerdir (bir hücre içindeki özgül kimyasal tepkimeleri katalizleyebi­lecek güçteki proteinler). Bu enzim­ler, herhangi bir dönüşümün ger­çekleştiği organitler içinde küme­lenmişlerdir.

Enerji, canlı organizmaların işleme­si için temel nitelikte olan üç gelişÂ­meye göre biçim değiştirir:

Işılbireşim (fotosentez), karbondioksit gazı (CO2) ve sudan başla­yarak glüsitlerin ve başka besleyici maddelerin özümlenmesinde kulla­nılan kimyasal enerjiyi yaratır.

Solunum, başka bir önemli evredir: Glüsitler (karbonhidratlar) ve başka maddeler (lipitler ve protitler), soğurulan atmosfer ha­vası aracılığıyla yükseltgenmeleri sonunda, daha doğrudan kullanıla­bilecek bir enerji kaynağına dönü­şürler.

Her solumada, yükseltgenmeden serbest kalan enerji, adenozin trifosfat (A.T.P.) oluşmasını sağlayan kimyasal enerjiye dönüşür.

Besleyici moleküllerin yükseltgenmesiyle geri alınan (Çiz. 2) enerji, hücre tarafından bir işin gerçekleştirümesinde kullanılır. Ba­zı organizmalar, son derece özel enerji dönüştürme sistemlerinden yararlanırlar: Bunların arasında, ateşböceklerinin (ışın yaymaları kimyasal enerjinin ışıma enerjisine bir enzimsel dönüşümüdür), bazı özkedibalıklarının ve yılanbalıklarının elektrikli organları, ses organ­ları bütünü sayılabilir.


Elektrik Enejisi ve Magnetik Enerji

Fizikteki anlamıyla enerji bütün kuv­vet, hareket, ısı, elektrik ya da magnetik alan belirtileriyle bağlan­tısı olan soyut bir kavramdır. Enerji kavramı, mekanikte, önce, bir cismin belli miktarda bir iş üretmesi olarak düşünülmüş, daha sonra ısının işe (ve işin ısıya) dönüşmesi, ısının ısı enerjisiyle bir tutulması sonucunu vermiş, aynı biçimde elektrik alanlarına ve magnetik alanlara, elektrik enerjisi ile mag­netik enerjiden başlayarak iş ürete­bilen kuvvetlerin denk düştüğü anla­şılmıştır.


Elektrik Enerjisi

Elektriklenmiş iki cismin birbirini çekmesi ya da itmesi, bir elektrik enerjisinin varlığını gösterir. Bu olay, elektrik alanının ve elektrik potansiyelinin tanımlanmasını sağ­lamıştır. Bir elektrik alanında, aralarında bir U potansiyel farkı olan iki nokta arasında bir q elektrik yükü yer değiştirdiğinde, verilen ya da alınan W enerjisi (hareketin yönüne göre), W = qU olur. Böyle­ce, bir noktadan öbürüne geçen bir elektron, bu noktalar arasında 1 voltluk bir potansiyel farkı uygulan­dığında, 1 elektron-voltluk (yani 1,6. 1CT19 coulomb X 1 volt = 1.6.1CT19 joule) bir enerji kazanır. Bir u potansiyel farkı altındaki C sığalı bir kondansatörün yüklenme­si, iki armatür arasında bir E elektrik alanı yaratmaktan başka

bir etki olmaksızın, w = İCU2'lik bir enerji harcaması gerektirir.


Magnetik Enerji

Mıknatısların birbirini çekmesi ya da itmesi bir magnetik enerjinin varlığını gösterir. Akımlarla magne­tik alanların üretilmesi ya da magnetik alanların ve akımların karşılıklı etkisi, elektrik enerjisi ve magnetik enerji arasında sıkı bir bağlantı olduğunu ortaya koyar. Elektromagnetik olaylar, özellikle motorlarda, elektrik enerjisinin ko­laylıkla mekanik işe dönüşmesini sağlarlar. Özindükleme katsayısı (indüktans) L olan bir bobin akımı­nın / şiddetinde olması için

w = 1 l/2 enerjisine, yani bir B

magnetik alanı doğuracak harca­maya gereksinim vardır. Bu enerji, kondansatörün boşaltılmasıyla ya da bobinden geçen akımın kesil­mesiyle geri alınabilir.


Elektromagnetik Enerji

Işığın elektromagnetik kuramı, ışı­nımların, elektromagnetik enerji adı verilen bir enerji (ışıma enerjisi) taşıyarak yayılan elektromagnetik dalgalar olduğunu göstermiştir. Çağdaş kuramlarsa, Einstein'm yap­tığı gibi, ışığın taneciksel ve dalgalı iki görünümü bulunduğunu kabul etmekte ve her bir fotona bir h v enerjisi ya da enerji kuvantumu maletmektedirler; burada h Planck değişmezini ( h = 6,62.10 34 j.s), v de göz önüne alınan ışınımın

frekansını gösterir. Yıldızların yayınladığı enerji olağanüstü büyüklüktedir; sözgelimi,Güneş yılda 1034 Joule'lük bir enerji yayınlar; bu, yaklaşık 3.1027 kWs (saatte 3 milyar kere milyar kere milyar kilovvatt) eder; bu da, kütle ile enerji arasındaki eşdeğerliliğin gösterdiği gibi, yılda 10'4 tonluk bir kütle yitimine denk düşer. Nitekim, bağıllık kuramı, bir cismin hızını artırmak için harcanan işin, aynızamanda cismin kütlesinin de artmasını sağladığını ortaya koymaktadır. Einstein, elektronun hareketlerini göz önüne alarak, eylemsizliğin elektromagnetik kökenli olduğunu göstermiştir: Bir cismin kinetik enerjisindeki dW artışı, kütlesindeki dm artışı ile ışığın c0 hızının karesiyle çarpımına eşittir: dW = dm. c02. Buradan m kütlesinin co2 enerjisine eşit olduğu çıkar; dolayısıyle bir gramlık herhangi bir madde, 25 milyon kVVs'a eşdeğerdir.


Fiziksel Enerji

İş üretebilen sistemlerde enerji var demektir. Bu enerji kavramı fiziğin bütün dallarında, çeşitli biçimlerde ortaya çıkmış, ama açıklığa kavuşÂ­ması yavaş yavaş olmuştur.

İnsan ister kendi çıkarma kullan­mak için bazı doğal lardan yararlanmaya çalışmış olsun, ister kendi çalışma zorluklarını azaltmayı aramış olsun, enerji önce, en gözle görünür haliyle, mekanik iş biçimin­de ortaya çıkmıştır. Dağlardan vadilere inen su, bir iş üretebilir. Vinç, makara, kaldıraç gibi yalın makineler de daha az emekle, insanın kas gücünü artırabilir. Ama bütün bunlar karşılıksız olmaz ve kuvvette kazanılan, aşılan yolda yitirilir: İş, bir kuvvetle bir yer değişikliğinin çarpımıdır. Dolayısıyla, bütün fiziğe egemen olan enerji­nin korunumu yasası, özellikle işin korunumu biçiminde ortaya çıkar.


Enerjinin Korunumu

Yalın makineler iş üretmezler; bu iş, onları çalıştıran işçi, ya da motor tarafından sağlanır. Söz konusu makineler yalnızca, işi bütünüyle koruyarak görevi kolaylaştırırlar. Bu korunma ancak, sistem değişmez hızla çalışıyorsa açıkça gözlenir;söz- gelimi, bir vincin çalışmaya başÂ­lamasıyla bazen iş ortadan kalkar, ama yok olmaz: Vincin durmasıyla iş yeniden ortaya çıkar. Olay, makine­nin hızlanmasının başlangıç evre­sinden yararlanmak yoluyla işi depolaması ve yavaşlama anında onu yeniden geri vermesi biçiminde gelişir. Böylece enerji kavramı, somut bir sistem içinde depolanan iş biçiminde ortaya çıkar. Durumu daha yakından inceleyen fizikçiler, gerçekte işin aşağı yukarı her zaman kesin olarak yok olduğunu anlamışlardır. İşin korunumu tam anlamıyla doğrulanmamıştır; yalnız, iş ortadan kalktığında ısı ortaya çıkmaktadır. Yitirilen işin sonucu olarak bu ısının ortaya çıktığını görmek ve yitirilen aynı bir iş için her zaman aynı miktarda enerjinin ortaya çıkıp çıkmayacağını aramak çekici gelmiş, kalorinin mekanik eşdeğerinin, işin ısıya, ısının da işe dönüşmesinin incelenmesiyle, XIX. yy'm başında, Joule ve Carnot'nun temellerini atmış oldukları termo­dinamik doğmuştur.


İç Enerji

Enerjinin korunumu yasasının tam anlamıyla doğrulanması için, ayrı­ca, iç enerji kavramından yarar­lanmak gerekir. Sudan buhara geçişte olduğu gibi, bazı dönüşüm­lerde iş, görünür hiçbir değiş-tokuş olmaksızın yiter; ama burada da gerçek bir yok olma söz konusu de­ğildir. İş, değişmekte olan sistemin kendi içinde depo edilir; depolanan bu iş, iç enerji denilen enerjidir. Enerjinin uygulamalı kullanımı için makroskopik sistemler arasındaki alışverişler göz önüne alınırsa, bu sistemlerin mikroskopik bir iç yapı­ları bulunur: Molekül yapısı. Bir sistemin iç enerjisi, söz konusu mik­roskopik yapıya ilişkin enerjidir: Taneciklerin kinetik enerjisi ve tanecikler arasındaki etkileşmeye bağlı olan potansiyel enerji.

XX. yy'ın başına kadar fizikçiler enerjinin korunumu yasasından ge­niş ölçüde yararlanırlarken, kimya­cılar da bir “korunum yasasından†(Lavoisier'nin “hiçbir şey yok ol­maz. hiçbir şey yaratılmaz†sözüyle dile getirdiği yasa) kütlenin koru­numu yasasından yararlanmaktay­dılar. Bununla birlikte, ağır bir atom çekirdeğinin fisyonu, büyük bir hızla ve bunun sonucu olarak yüksek bir kinetik enerji taşıyarak kaçan hafif çekirdeklerin doğuşuna yol açar. Oysa, fırlatılan kütlelerin toplamı, başlangıçtaki ağır çekir­değin hareketsiz kütlesinden küçük­tür. Einstein, kütle ve enerjinin eşÂ­değerliliğini kabul ederek, yiten kütleyi açıklamakla kalmamış, ayrı­ca iki büyük korunum yasasının ola­ğanüstü bireşimini de gerçekleştir­miştir. Yalıtılmış bir sistem için, kütle ile enerjinin toplamı değişmez­dir. Kütle ile enerji arasındaki eşdeğerlik Einstein'ın şu bağıntısıyla verilir: lE = mc2; burada m, göz önüne alman hızla hareket eden taneciğin kütlesi, c de ışık hızıdır. Dolayısıyle, madde, kendi içinde akıl almaz derecede büyük miktarda enerji bulundurmaktadır. Ayrıca, bu enerjiyi serbest bırakabilmek, sonra da debisini denetleyebilmek gerekir. Hidrojenin kaynaşma tep­kimesi için bu gerçekleşememiştir; çünkü hidrojen için enerji bir kez serbest bırakılınca, henüz ancak H bombasının yıkıcı gücü olarak kul­lanılabilir. Uranyum atomunun nöt­ronlarla bombardımanıyla gerçek­leştirilen uranyumun fisy onuysa, denetlenebilmekte ve nükleer sant- rallarda kullanılan atom pillerinin temel mekanizmasını oluşturmakta­dır.

Yer de bir gezegen olarak, çok büyük bir enerji kaynağıdır: Dönü­şünün neden olduğu kinetik enerji. Burada da zorluk, söz konusu ener­jiyi kullanma olanağından ­lanır; çünkü insanlar Yer'in dönü­şüyle birlikte sürüklenmektedir. Bu­na karşılık, Ay'ın ve fiziksel bir olay olan yerçekiminin varlığı söz konu­sudur. Gelgitler ve gelgit hareket­lerindeki güce dayalı santrallar da bundan lanmaktadır.


Fiziksel Enerjinin Geleceği

Sonsuz küçük ve sonsuz büyüğün sunduğu bu enerjilerden geniş çapta yararlanmayı beklerken, yük hay­vanlarından petrola kadar uzanan “geleneksel†enerji larına yönelmeyi de sürdürmek gerekir. Dünyanın karşı karşıya kaldığı temel sorun, kuşkusuz, taşıma ve kullanım sorunlarının bağlı olduğu enerji lan sorunudur. Ger­çekten,enerji ları bütünüyle, bulundukları yerde ya da doğrudan doğruya, kullanılabilir halde değil­dir; bu da enerjilerin biçim değişÂ­tirme sorununu ortaya çıkarmakta­dır. Sözgelimi, bir tan enerji taşınırken, kaynağın sağlayabile­ceğinden çok enerji harcamak kuşÂ­kusuz anlamsız olmaktadır.

Enerji larının çoğu, taşınma­sı özellikle kolay olan elektriğe dönüştürülür. Barajlarda toplanan suyun potansiyel enerjisi buna örnek gösterilebilir. Söz konusu potansiyel enerji, önce baraj vana­larının açılmasıyla kinetik enerjiye çevrilmekte, sonra da düşüşteki kinetik enerji, türbinler yardımıyla, dönme kinetik enerjisine dönüşÂ­türülmekte, bu da elektrik üreteç­lerini (jeneratör) çalıştırmaktadır. Yüksek gerilimli bir elektrik şebeke­si, üretilen elektriği taşıyarak, söz­gelimi, görünür dalga boyu bölge­sinde elektromagnetik enerji haline getirilip aydınlatmada kullanılması­nı sağlar.


Kimyasal Enerji

Tepkimeye yatkın bir ortam, meka­nik, ısı, elektrik, ışık, vb. biçimin­deki enerjiyi soğurabilir ya da üretebilir.

Yanma olaylarında, kimyasal enerji kullanılmakta ve mekanik enerjiye, ısıl enerjiye ya da başka bir enerji biçimine dönüştürülmektedir. Isı verici güç, yani tepkime ısısı, yanıcı maddenin birim kütlesine orantılı olarak kullanılır. Patlayıcı tepkime­lerde, enerjinin büyük bir bölümü mekanik iş halinde, geri kalanıysa ısı halinde ya da ışıma enerjisi olarak açığa çıkar. Pillerde ve akü­mülatörlerde, kimyasal enerji doğ­rudan elektrik enerjisi üretir; buna karşılık, bir elektroliz tepkimesi, böyle bir elektrik enerjisini harcar. Havadaki karbon dioksit gazının klorofile dönüşmesi, ışık enerjisinin soğurulması olmadan gerçekleş- mezken, fosforlu maddeler, kimya­sal değişmelere uğrayarak ışık yayarlar. Dolayısıyle kimyasal enerjetik, her biri belli bir enerji biçiminin alışverişini konu edinen, çok sayıda dal içerir.


Kimyasal Enerjinin Ölçülmesi

Bir kimyasal tepkime sırasında açığa çıkan (ısıverici tepkime) ya da soğurulan (ısıalıcı tepkime) ısı mik­tarını ölçmek için, olay değişmez hacimde incelenmek isteniyorsa, bir kalorimetre bombası, tepkime değişÂ­mez basınçta incelenecekse klasik karıştırma yöntemi kullanılır. Isılar, kalori cinsinden belirtilir. Bu ölçüm, kalorimetre (kaloriölçer) yardımıyla yapılır; bununla birlikte ısıların, uluslararası sistemin yasal birimi olan joule cinsinden belirtilmeleri daha yerindedir. Birçok durumda, bu tepkime ısılarını ölçmek zor, hattâ olanaksızdır. Ama, termokimya, bunların ölçülmesine yardımcı olur.


Kimyasal Enerjinin Kaynağı

Söz konusu tepkime ısıları nereden gelmektedir? Bu soruyu yanıtlamak için, kimyasal tepkimenin, bir mo­lekülü oluşturan atomların yeniden düzenlenmesi olduğunu anımsamak gerekir. Oysa, atomlar, bir billur ya da bir molekül içinde, birbirlerine “enerji açısından zengin†bağlarla bağlanırlar. Demek ki tepkime ısısı, moleküllerin bu tepkime sırasında, bir T sıcaklığında parçalanmaları­nın ya da oluşmalarının enerji dengesidir. Sodyum klorür (NaCI) billuru örneğini inceleyelim: Altı tane Naiyonu, criyonunu ve altı tane criyonu, Naiyonunu çevreler (merkez yüzlü kübik yapı). Elektriklenmiş atomlar, birbirlerini çekerler ve bu billur, parçalanmak istenirse, ısıtmak, yani enerji ver­mek yeterlidir (ağ enerjisi, billurun oluşması ya da parçalanması için gereken enerjidir): NaCi - Na* + cr. Ama, bu billur, suda da çözün- dürülebilir.

Burada, başka bir olay ortaya çıkar: İyonların solvatlanması, yani, çözücü moleküllerinin (burada su) Na* ve cr iyonlarını sarması. Söz konusu tepkime, ısı verici bir tepkimedir. Solvatlamayla sağlanan enerji, billuru, en azından dağıt­maya yeterse çözünme gerçekleşe­bilir. Çözünme enerjisi bir kalori­metrede ölçülebilir. Miktarı, önceki iki tanenin toplamına eşittir. Negatif (ısıverici çözünme: Suyun sıcaklığı artar) ya da pozitif (ısıalıcı çözün­me: Suyun sıcaklığı azalır, ayrıca, bir de biz ısıtırsak, çözünme kolay­laşır) olabilir. Bu, sodyum klorür için çok duyarlı bir değişme değildir. Ama, amonyum nitratın çözünmesi, suda 20°C'lık bir sıcaklık düşmesine neden olur: Bu çözünme, soğutucu karışımların hazırlanmasında kul­lanılır.


Mekanik Enerji ve Isı Enerjisi

Dış ortama iş sağlayabilen bir sistemin enerjisi vardır. Böyle bir sistemde, bütünün hareketleri ya da cismin çeşitli bölümleri arasındaki etkileşmeler mekanik enerji kaynağı oluştururlar. Isı enerjisiyse, sistemi oluşturan taneciklerin, öz hareket­lerinden lanır.


Mekanik Enerji

Bir sistemin mekanik enerjisi, sağ­layabildiği işe dayanarak ölçülür. Bu kavram, insan işi kavramına, yani, bir kütlenin, bir güç harca­narak, yerinin değiştirilmesine denk düşer. Dinamik bilimi, bir F değişÂ­mez kuvvetinin, başlangıçta hare­ketsiz halde bulunan bir m kütleli cisme uygulandığında, ona, ivmesi, genellikley'yle gösterilen bir hare­ket ilettiğini gösterir. Bu kuvvetin, güç etkisinin çizgisi doğrultusunda,

I uzunluğundaki bir yer değiştirme sırasında ürettiği iş, tanım olarak W = Fl ‘ye eşittir. Bu cisim, ideal koşullarda (hiçbir sürtünme yoksa), alınan işi geri verebilir. Gerçekten, eylemsizlik sayesinde koruyacağı bir v hızıyla kendi haline bırakılmış olan bu cisim, bir çarka bağlanmış bir palete çarparsa, bu çarkı döndürecektir; dolayısıyle bir ener­jisi vardır. Hareketin yol açtığı bu enerji, kinetik enerji diye adlandı­rılır ve Ec = 1/2 mv2 bağıntısıyla hesaplanır. Bu bağıntıda, m cismin kütlesi, v de hızıdır.

Zemin üstüne bırakılmış ağır bir bilye, serbest düşüş nedeniyle ya da ağırlığından dolayı, eğik bir düzlem boyunca yuvarlanarak, bir hız kazanabilir. Yer'e göre olan konumu yüzünden, bilye, potansiyel enerji adı verilen bir enerji birikimi taşır ve bu enerjinin, statik bir özelliği vardır. Sistem tarafından depolan­dığında, onun biçimiyle birlikte değişir: Yer-bilye uzaklığı azaldı­ğında, potansiyel enerji de, aynı biçimde azalır. Buna, sistemin iki bölümü arasındaki etkileşme neden olur. Böylece, iki elektrik yükü, iki mıknatıs, iki gezegen arasında, elektrik, magnetik ya da çekim potansiyel enerjilerinin tanımlan­masını sağlayan kuvvetler etki eder­ler. Gerilmiş bir yayda da, onu oluşturan moleküller arasındaki “esnek†etkileşmelerin neden oldu­ğu bir potansiyel enerji vardır. Bu son örnek, potansiyel enerjinin kinetik enerjiye, kinetik enerjinin de potansiyel enerjiye kolayca dönüşÂ­türülebileceğini gösterir. Bir siste­min mekanik enerjisi, kinetik ve potansiyel enerjilerin toplamına eşittir. Yalıtılmış bir sistem söz konusu olduğunda, bu toplam değişÂ­mezdir; yalıtılmış sistemlerde me­kanik enerjisinin korunması, fiziğin temellerinden birini oluşturur. Bu, cisimlerin hareketini ve dalgaların yayılmasının incelenmesini sağlar. Böylece, sesin, gaz içinde iletilmesi, potansiyel enerjinin kinetik enerjiye dönüşmesine denk düşen art arta sıkışmalar ve genleşmelerden kay­naklanır.


Isı Enerjisi

Isı, çok sayıda fizik olayında ortaya çıkar, Joule'un, kalorinin mekanik eşdeğerini ölçtüğü 1845 yılından bu yana, ısının, potansiyel enerji ya da kinetik enerjiyle aynı nitelikteki bir enerji biçiminden başka şey olma­dığı bilinmektedir. Demek ki, bir sistemin toplam mekanik enerjisini hesaplamak için, ısı enerjisini de göz önünde bulundurmak gerekir. Akışkanlardaki enerji alışverişlerini ve itici kuvvete dönüşümü inceleyen termodinamik, sistemler bütününün hareketleriyle ilgilenmez. Bu du­rumda, kinetik enerji sıfırdır ve bir akışkanın A U iç enerji değişikliği, akışkana sağlanan iş ile bu akışkana verilen ısının toplamı olarak tanım­lanır. Termodinamiğin birinci ilkesi, bu anlatımı, A ü = W + O bağıntısıy­la açıklar. Burada, W dış ortam ile değiştokuş edilen işi, Q ise ısı alışverişlerini simgelemektedir. Isı vererek iş elde etmek için, Carnot, iki ısı kaynağının gerektiğini göster­miştir: Akışkan, sıcak denilen kay­naktan ısı alır ve soğuk deniler kaynağa ısı verir. Demek ki, ısının tümü işe dönüştürülemez. Gerçek­ten, ısı, moleküllerin çalkanüsına, yani, kinetik enerjilerine denk dü­şer. Bu ısıl çalkantı, tam anlamıyla düzensiz olduğundan, kinetik ener­jinin yalnızca, iki arasındaki sıcaklık değişikliğinden dolayı dü­zenli olan bölümü kullanılabilmek­tedir. Dolayısıyle buharlı makineler türündeki ısıl motorlar, bir sıcak (yani kazan) ile baca ve üretilen enerjinin bir bölümünü alan atmosferin oluşturduğu bir soğuk tan oluşmuşlardır. Bu çift ısılı sistem bulunmazsa, enerjinin tümü, moleküllerin kinetik enerji­lerini aynı biçime sokmak için, ısıya dönüşür. Enerji yitimine yol açan da, insan açısından pek kullanışlı olmayan bu enerji dönüşümüdür.


Nükleer Enerji

Çekirdeklerin fisyonu ya da kaynaşÂ­ması sırasında açığa çıkan enerjiye nükleer enerji denir. Çekirdeklerin kohezyonunu (cisimlerin molekülle­rini kendi aralarında bağlayan kuvvet) sağlayan kuvvetler, son derece güçlüdür. Nükleonlardan (protonlar ve nötronlar) hareket ederek çekirdeğin oluşması sırasın­da, bu bileşenlerin kütlelerinin bir bölümü, söz konusu bağı, bağ enerjisi biçiminde sağlarlar. Demek ki, bir atom çekirdeğinin kütlesi, onu oluşturan protonların ve nöt­ronların kütlelerinin toplamından her zaman daha düşüktür. Bu, m kütle yitimini betimleyen E bağ enerjisi,Einstein'ın E = mc2 bağıntısı sayesinde hesaplanabilmektedir. Bu bağıntıda, c ışığın hızıdır. Söz konusu enerjilerin belirlenmesi bü­yük önem taşır: Böylece, çekirdekle­rin farklı kararlılıkları anlaşılabilir. Bir çekirdekteki nükleonlar arasın­daki bağ enerjisi arttığı oranda, çekirdek kararlılık kazanır. Çizim, çeşitli çekirdeklerdeki nükleon ba­şına bağ enerjisi değişikliğini, nük­leon sayısının fonksiyonu olarak gös­termektedir. Kütle yitiminin, orta bir değerdeki atom kütlesi olduğu ve demir gibi elementlerde, uranyum, plütonyum gibi ağır elementlerde- kinden ya da hidrojen gibi hafif elementlerindekinden daha büyük olduğu saptanmıştır. En kararlı çekirdekler, yaklaşık 8 MeV'luk (1 megaelektronvolt = 1 000 000 elek- tronvolt) bir bağ enerjisi gösteren geçiş metallerinin çekirdekleridir. Bir uyarılma sonunda, ağır bir çekirdek bölünerek (fisyon) iki ka­rarlı çekirdek verir. Kazanılan enerji, fisyon için gerekli olandan çok daha büyüktür. İki hafif çekir­değin nükleer kaynaşma yoluyla birleşmesi sonunda da, önemli bir enerji elde edilir. Bu tanecikler arasındaki elektriksel iteleme, bir­çok zorluğa neden olduğundan, şimdilik, hidrojenin izotoplarının nükleer kaynaşmasıyla yetinilmektedir.


SONUÇLAR VE UYGULAMALAR

Dünya enerji tüketimi, her on yılda iki kat artmaktadır. Bu artış sürer­se 3.1016 kWs olarak değer biçilen, fosil enerjisi rezervlerinin (petrol, doğal gaz, kömür, bitümlü yapraktaş) hızlı biçimde tükenece­ği hesaplanmıştır. Bu durumda, yeni enerji biçimlerinin araştırılması, insanlık için gün geçtikçe önem kazanmaktadır. Yeni lar arasında da nükleer kaynaşma ve fısyonun ilk sırada yer aldığı, tartışma götürmez bir gerçektir. Denetimli fisyon, nükleer reaktör­lerde gerçekleştirilmekte. açığa çıkan nükleer enerjinin bir bölümü, ısı enerjisi olarak kullanılmaktadır. Böylece, nükleer santrallar elektrik üretmektedirler. Günümüzde yalnız­ca gelinlerde kullanılan nükleer motor, üke olarak nükleer santral- lann donanımını anımsatır. Fisyon sonucu açığa çıkan ısı, basınç altındaki suyun yüksek bir sıcaklığa ulaşmasını sağlar. Bu su, ısısını, basıncı daha düşük olan bir ikincü devrenin buharlaşan sulu değiştiri­cisine üetir. üretilen buhar, perva­neleri ve elektrik üreteçlerini sürük­leyen türbinleri çalıştırır. Gemiler­deki nükleer motorların üstünlüğü gemüere sağladıkları büyük hareket özerkliğidir. Termonükleer kaynaşÂ­mada, “yakıt†olarak, okyanus sularında olağanüstü miktarda bol bulunan hidrojenin izotoplarından yararlanılmaktadır. Ama, bu kay­naşma tepkimesi, çok fazla enerji açığa çıkarmakla birlikte, söz konu­su enerjinin, H bombasında olduğu gibi, apansızın bütünüyle açığa çıkmasını önlemek için, denetlenme­si gerekmektedir.

• 
  Enerji (Erke) Nedir? Enerji Birimleri ve Enerji Türleri


• 
  Okulda kullanılan enerji ları nelerdir ve bunların enerji dönüşümleri nasıldır?


• 
  Yaşadığımız çevrede kirliliğe neden olan ve olmayan enerji çeşitleri nelerdir?

ENERJİ NEDİR?

Enerji kısaca iş yapabilme yeteneğidir. Tıpkı uzunluklar gibi skaler büyüklüktür. Toplamda 8 ana enerji çeşidi verdır. Bunlar potansiyel, kinetik, ısı, ışık, elektrik, kimyasal, nükleer ve ses enerjisidir. Unutmamamız gereken ise hiçbir enerjinin kaybolmadığıdır. Olsa olsa başka bir enerji türü olmuştur.


POTANSİYEL ENERJİ


Bir cismin konumu ve durumu yüzünden sahip olduğu enerjidir. Gerilmiş bir yayda, havada duran bir cisimde ve iple tavandan asılı bir modelde potansiyel enerji vardır. Kısaca yüksekliği olan ya da gerilmiş/sıkıştırılmış tüm cisimlerde potansiyel enerji mevcuttur



KİNETİK ENERJİ


Kinetik enerjiye sahip olmak için bir cismin hareket ediyor olması lâzımdır. Yani kinetik enerji hızı olan cisimlerin sahip olduğu enerji çeşididir. Bunlara örnek olarak koşan çocuk, dönen tekerlek ya da yüksekten düşen bir top gösterilebilir.





ISI ENERJİSİ


Cisimlerin sıcaklıkları yüzünden sahip olduğu enerjidir. Sıcaklığı yüksek ya da düşük bütün maddelerin ısı enerjisi vardır. Örnek verecek olursak: ampul, elektrik sobası, jeotermal enerji, ısıtıcılar




ELEKTRİK ENERJİSİ


Bu enerji türü bu sitedeki ana başlıklardan birini oluşturur. Cisimlerin elektrik yükleri sebebiyle sahip oldukları enerjidir. Eğer bu konu hakkında daha çok bilgi edinmek istiyorsanız buraya basın.



IŞIK ENERJİSİ


Bu enerji türü karanlık bir odayı aydınlatabilecek bir enerji türüdür. Zaten adı üstünde. Yanan odun, ampul, Güneş, lamba vb. şeyler bir şekilde sahip oldukları enerjinin bir kısmını ışık enerjisine çevirir.






KİMYASAL ENERJİ


Maddelerin kimyasal reaksiyonlarda bulunması sonucu ortaya çıkar. Yanma, Yakma ve benzeri olaylar bir enerji sonucu olur ve onlar da bir enerji açığa cıkartır.




NüKLEER ENERJİ


Fisyon veya füzyon sonucu meydana gelir. Nükleer santrallerden bu şekilde elektrik elde eder. (Bir şemasını görmek için buraya tıklayın.)



SES ENERJİSİ


Sesin enerjisi olduğunu nasıl anlayabiliriz? Şu örnekle açılanabilir: Camın kırılması. Hani o yüksek şiddetteki çığlıkların kırdığı camları anımsayın. Bunlar sesin enerjisi yüzündendir. Zilin kinetik enerjisi ses ve biraz da ısı enerjisine dönüşür. Yani kol zile vurdukça sesin çıkması enerji dönüşümüdür.


ENERJİ DÖNüŞüMü


Daha önce de bahsettiğimiz gibi hiçbir enerji kaybolmaz. Sadece dönüşüm sonucu başka bir enerji türü olur. Yani, evrendeki enerji toplamı değişmez. Buna enerjinin korunumu denir. Bu kısmı daha çok şekiller vasıtasıyla anlatmak istiyorum. Şekilleri görmek için başlıklara basın.




İlk örneğimiz hidroelektrik santrali. Kademe kademe anlatmakta yarar görüyorum.


Nehirlerden gelen suyun kinetik enerjisi barajda potansiyel enerjiye dönüşür.

Bu potansiyel enerji kapaklardan akarak doğrusal hareketle bir kinetik enerjiye dönüşür.

Buradan da türbin görevi devralır. O doğrusal hareketi dairesel harekete çevirir; ama hâlen kinetik enerjidir.

Jeneratör türbinden aldığı bu enerjiyi elektrik enerjisine çevirir ve trafolara gönderir.

Bundan sonra uzun bir yolculuk sonrası evinize gelen elektrik fırınlarda ısı enerjisine, saç kurutma makinelerinde ısı enerjisine ve kinetik enerjiye, ampulde ise ışık enerjisine dönüşür.

Böylece 5 kademe atlatmış olan kinetik enerji sonunda bizim yararımıza çalışmış olur.


ARABANIN ANİ FREN YAPMASI



Bu hidroelektrik santralinin işleyişinden daha basittir; ama sonuç olarak enerji dönüşümü olduğu için yazmak istedim.


Arabadaki yakıtın yanması (kimyasal enerji) basınç yaratarak pistonu aşağı iter ve bu enerjisini (kinetik, doğrusal) krank miline iletir.

Krank mili alığı bu enerjiyi doğrusaldan dairesele çevirir ve tekerleklere iletir.

Tekerlek aldığı bu dairesel hareketi doğrusal harekete çevirir ve araba hareket etmeye başlar.

Hızlandıktan sonra sürücü önüne bir şey çıkınca durmaya kalarsa arabanın hareketi yavaşlar, yani kinetik enerjisi de azalır.

Bu enerji kaybolmaz, sadece ses ve ısı enerjisine dönüşür. Fren balatalarının disklere sürtmesi sonucu ses ile ısı ve lastiğin sürtünmesi sonucu da yine ısı ortaya çıkar.


POTANSİYEL ENERJİ


Potansiyel enerji belli bir yükseklik ya da gerginliği olancisimlerin sahip olduğu enerji türüdür. Biz aşağıda sadece yükseklik bahsini işleyeceğiz.

Yüksekliği olan her şeyin potansiyel enerjisi de vardır. Bu enerji gerektiğinde kullanılarak başka enerjilere dönüşebilir (örneğin bir kitabı yüksekte tutarken bırakırsak potansiyel enerjisi kinetik enerjiye dönüşür.)







POTANSİYEL ENERJİYİ HESAPLAMA


Potansiyel enerji 3 şeye bağlıdır: cismin kütlesi, cismin yerden yüksekliği ve yerçekimi. Bunların hepsiyle doğru orantılıdır, yani biri arttığında potansiyel enerji de artar.

Yukarıda verilen bilgilere de dayanarak potansiyel enerjinin fomülünü vermek istiyorum. Hatırlarsanız Enerjiyi “Eâ€, potansiyel enerjiyi de “EP" olarak gösteriyorduk.



EP=kütle x yerçekimi x yükseklik yani EP=m x g x h



Örnek


Kütlesi 10 kg olan bir taş yerden 5 m yüksekte duruyor. Bu taşın sahip olduğu potansiyel enerji kaç Joule'dür? (g=10N/s2)



EP=m.g.h


EP=10kg . 10 m/s2 . 5 m


EP=10kg m2/s2


EP=10 J


KİNETİK ENERJİ


Bir cismin kinetik enerjisinin 0'dan büyük olması bize o cismin hareket ettiğini anlatır. Yani kinetik enerji sadece hareketlilerde mevcuttur ve bu enerjiyi “cismin hereket ettiği için sahip olduğu enerji†diye tanımlarız. Bu enerji elektrik üretmede kullanılabilir.







KİNETİK ENERJİYİ HESAPLAMA

Kinetik enerji, potansiyel enerjiden farklı olarak 2 şeye bağlıdır: cismin kütlesi ve cismin hızı. Bunların ikisiyle de doğru orantılıdır.

Kinetik enerjinin fomülü şu şekildedir. Hatırlarsanız Enerjiyi "E", kinetik enerjiyi de "EK" olarak gösteriyorduk.



EK=½ x m x v2


Örnek




2 saniyede 520 m yol alan ve 300 000 kg kütleye sahip olan bir Boeing 747'nin sahip olduğu kinetik enerji tam hız giderken kaç Joule'dür?




EK = ½ . 260 .260 . 300 000


EK = 2602. 150 000


EK =10 140 000 000 J

Enerji dönüşümü


Hareket halinde bulunan bir otomobilin, hareket etmek için benzine ya da benzer bir yakıta ihtiyaç duyduğunu hepimiz biliriz. Bu yakıt ya benzindir, ya mazottur ya da otogazdır… Ancak ne olursa olsun aracın hareketi için bir tüketimin yapılması gerekmektedir. Netice itibari ile de şu kanun aklımıza gelmektedir:â€Madde vardan yok, yoktan var olmaz.†Hakeza, enerjinin korunumu yasası da burada devamı mahiyetinde ifade edilmektedir:â€Enerji vardan yok, yoktan var olmaz.â€

Termodinamiğin ikinci yasası der ki:â€Uzayda yer alan enerji miktarı sabittir, sadece dönüşüm vardır.†Burada durağan bir olaydan bahsedilmemektedir. Aksine, devamlı dinamiği olan bir dize hareketten bahsedilmektedir. Madde-enerji ve enerji-madde dönüşümü sürekli olmakta ve bu olay büyük bir denge içerisinde devam etmektedir. Sizin vücudunuzdan yayılan ya da bir tüpten yayılan Alevin ısısı hiçbir zaman kaybolmamakta ve uzayın derin köşelerinde entropi dağılımına ön ayak olmaktadır.

Enerjinin vardan yok, yoktan var olmayacağı gerçeği ile enerjinin şekil değiştirme ilkeleri birleştiği zaman, kainat efsanesinin çalışma dizesi hakkında bilgi sahibi oluruz. İlk başta verdiğim otomobil örneğinde benzinin içerisinde bulunan kimyasal enerji, 4 zamanlı bir motor sayesinde hareket enerjisine çevrilmektedir. Burada ki dönüşüm ise, kimyasal bağların koparılması sonucu oluşan ısının harekete çevrilmesi şeklinde bir dize akımı sergilemektedir. İfade tarzı ile de, kimyasal bağları bulunan ve birer karbon ürünü olan benzin yakılarak ısıya ve bu ısıda harekete çevrilmektedir. Siz diyebilirsiniz ki; nasıl olurda ısı harekete çevrilebilinir? Ocağınızda kaynayan ve buhar vermeye başlayan bir çaydanlığa rüzgar gülünü yaklaştırdığınız zaman; buharın etkisi ile döndüğünü fark edersiniz. Burada ısının harekete çevrilmesine basit bir örnek vermiş bulunmaktayız. Bu örnekleri ise binlere ve hatta milyonlara çıkarmamız mümkündür.

Peki, bir işin yapılabilmesi için enerjiye ihtiyaç duyuluyorda, insanların yaptıkları işler için nasıl bir enerji şekli kullanılmaktadır? Bu sorunun cevabı ilköğretimden başlayıp neredeyse hayatımızın tamamını kapsayacak şekilde bizleri meşgul etmektedir. Bizler yaşamak için yiyecekler yer ve Su içeriz, aynı zamanda Havayı soluruz… İşte, işin özü burada yatmaktadır… Nasıl ki karbon ve Hidrojen ürünü fazla olan ve petrol Polimeri olan benzin yakıldığında hareket sağlanıyor, bizim yediğimiz yiyeceklerde büyük bir yanma reaksiyonu gerçekleştirerek enerji elde etmektedir. Bu arada oluşan ısı düzeyi de hem Proteinlerin ve hemde vücudun diğer fonksiyonlarının düzgün çalışması için kullanılmaktadır. Entropi olarak dağılan vücut ısısı, uzayın entropi düzeyininde dengede tutulmasında rol oynamaktadır. Belki size son söylediğim garip gelmiştir, ancak bu dediğim doğrudur… Bizler çoğalırken aslında Dünya'nın ağırlığı artmamaktadır. Doğada var olan maddeler bir araya gelmekte ve netice itibari ile de onikisentrilyon ton olan dünya kütlesi korunmaktadır. Aynı biçimde, kainatın kütlesi korunmakta, bunun yanında kainatın enerji düzeyi de korunmaktadır. Big-bang teoremi doğrudur, ancak benim kastetiğim nokta, uzayın büyümediği değil, kütle ve enerjinin korunduğu prensibidir. Kainatta var olan Atom Molekülü ile, var olan joule ifadesi ile ifade edebileceğimiz enerji hep denge altındadır. Odun yandığında hiçbir şey kaybolmamakta, bir miktar enerji ile beraber Gaz ve kül çıkmaktadır. Eğer kimya bilimi çok ileri düzeylere ulaşsa ve bu çıkan şeyler bir araya getirilse yine odunu oluşturabiliriz. Odun yandı, o zaman madde miktarı azaldı mı? Hayır, maddenin bir kısmı kızılötesi ışınlar halinde entropi dönüşümüne katıldı; yani yoktan var olmadı, vardan yok…

Nasıl ki fission olayı ile madenin parçalanması sağlanıyor ise, füzyon olayı ile de birleştirme sağlanabilmektedir. Eğer yakılan odunun çıkan artıkları, karbon düzeyine erişmiş bir süpernova tiplemesinde olduğu gibi bir araya getirilebilse; yani füzyon reaksiyonuna uğratılabilse, tekrar odunu oluşturmamız mümkündür. Nasıl ki biz odunu yakıp bir miktar enerji elde ettik, ömrünü bitiren yıldızlarda enerji denklemlerini bozarak yeni maddeler oluşturmakatdır. Burada kaybolan odun yerine bu yıldızlarda yeni madde tiplemeleri oluşmaktadır. Karbona ve hatta demire varıncaya kadar sıkışma meydana gelmekte ve bizim burada yakıp kül ettiğimiz odunda bu şekilde kainatta tekrar oluşturulmaktadır…

Alıntı

Misafir

yenilenemez enerji ları nelerdir

Klasik Enerji

Klasik lar, Karbon bazlı olarak adlandırabilecek lardır. Petrol, kömür ve doğalgaz en temel enerji larıdır. Bunlar, meydana gelişleri itibarıyla yenilenmeleri çok uzun bir süre aldığından, yenilenmeyen enerji ları olarak da adlandırılırlar.

Kömür :




Yeraltı madenciliği veya açık işletme metodları kullanılarak çıkarılan fosil lı yakıttır. Genellikle hayvan fosillerinden oluşur. Kolayca yanabilen siyah veya kahverengimsi redüksiyonunda çok büyük önemi vardır. Bir çok çeşidi vardır. Mesela taş kömürü, fabrikalarda kullanılır. Isı derecesi yüksektir. Antrasit, ısı değeri en yüksek olan kömürdür, ülkemizde az bulunur. Ayrıca ülkemizde en çok bulunan kömür linyittir.

Taşkömürü

Türkiye'de Zonguldak, Amasra, Ereğli arasındaki sahada çıkarılır.


Demir - çelik sanayiinde enerji kaynağı olarak tüketildiğinden, Karabük ve Ereğli demir - çelik fabrikaları buraya kurulmuştur.

Linyit :


Türkiye genelde üçüncü jeolojik devirde oluştuğundan linyit en zengin enerji larımızdan biridir. Bütün bölgelerde linyit rezervi bulunmaktadır. Taşkömürüne göre kalorisi daha azdır. Ancak yaygın olduğundan enerji ihtiyacımızın en önemli kısmını karşılamaktadır.

Linyit yatakları Afşin, Elbistan (K. Maraş), Tavşanlı, Seyitömer (Kütahya), Soma (Manisa), Yatağan (Muğla), Saray (Tekirdağ), Aşkale (Erzurum), Aydın, Amasya ve Yozgat çevresinde bulunmaktadır.

Linyitten elektrik enerjisi elde eden termik santrallerimiz, Soma, Tunçbilek, Seyitömer, Afşin - Elbistan, Yatağan ve Orhaneli termik santralleridir.


Petrol
Yüzmilyonlarca yıldan bu yana denizlerde yaşayan ya da suların denizlere sürüklediği bitki kalıntılarının anaeorabik bir ortamda, uygun şartlar altında (sıcaklık, basınç ve mikroorganizmaların etkisiyle), toprağın üstünde başkalaşmasıyla oluşur. Değeri çok yüksektir, çünkü oldukça az bulunan bir yakıttır.

Doğalgaz
Petrol gibi doğalgaz da çok eski tarihlerden beri bilinmekle ve kullanılmakla beraber; bugünkü konumuna gelişi, 1816 yılında ABD'nin Baltimore kentinin sokak lambalarının doğalgaz aracılığıyla aydınlatılmasıyla başlar.


Dünya enerji tüketiminin %22' si doğalgaza dayanmaktadır. İşyerleri ve evler ısınma amacıyla çok yoğun miktarda doğalgaz kullanırlar. Isınma, toplam doğalgaz kullanımında %75 gibi bir orana sahiptir. Bunun yanı sıra elektrik üretiminde de doğalgaz kullanılmaktadır. Fakat %10-15 gibi düşük oranlarda kalmaktadır.


Dünyada büyük ölçüde yenilenemeyen enerji larının kullanılıyor olması, çevre sorunlarını önemli ölçüde artırmıştır. Bu nedenle çevresel etkileri az olan yenilenebilir enerji larına yöneliş her bakımdan avantajlı olmaktadır. Ancak bazı teknik sorunların çözümlenebilmesi için zamana ihtiyaç vardır ve bu da söz konusu geçişin oldukça uzun bir süre alacağını göstermektedir.


Gelecek 100 yıl içinde yenilenemez enerji ları olan kömür, petrol ve doğalgazın tükeneceği öngörülmektedir. Sürekli yenilendikleri için yenilenebilir enerji ları olarak adlandırılan hidrolik, güneş, rüzgar, jeotermik, biyokütle, gel-git, dalga ve akıntı enerjilerinin, su hariç olmak üzere dünyada üretilen toplam elektrik enerjisi içindeki payları sadece %4 kadardır.

♥ ENERJİ NEDİR?


Herhangi bir hareketi (aksiyonu) yapan ya da yapmaya hazır olan kabiliyete Enerji denir. Kısaca “iş yapma yeteneği†olarak da tanımlanabilir.

Enerji ikiye ayrılır.
Potansiyel enerji: Depolanan enerjiye denir. Saat zembereği ya da pil gibi.

Kinetik enerji: Hareket enerjisidir. Rüzgar, akan sular, giden arabanın enerjisi gibi.

♥ Kinetik enerji: Bir hareket sonucu açığa çıkan enerjiye denir. Örneğin rüzgar bir pervaneyi kinetik enerjisi nedeni ile çevirir. Bu pervaneye bağlı jeneratör de elektrik üretir. İşte rüzgarın kinetik (hareket) enerjisi elektrik enerjisine dönüşmüştür.

♥ Hidrolik (su) enerjisi: Barajda biriken suyun yüksekten düşerken sahip olduğu kinetik enerji aşağıda bir su tribünün (pervanesi) çevrilmesi ile elektrik enerjisine dönüşür.

♥ Kimyasal enerji: Bir maddenin moleküllerinin başka bir madde molekülleri ile yaptığı reaksiyon sonucu ortaya çıkan enerjiye denilir. Bunun en temel örneği yanan odun, kömür, petrol gibi fosil yakıtlar,kağıt vb. gibi birçok malzemelerdeki molekül ile havadaki oksijen molekülünün birleşerek ortaya çıkardığı ısıl enerjidir. Uzmanlar bunu termik enerji yada ısıl enerji olarak isimlendirmektedir.

♥ Nükleer (çekirdek) enerji: atom çekirdeklerinin bölünmesi veya parçalanması neticesi açığa çıkan enerji olarak tanımlanır. Bu enerji miktarını belli eden Einstain formülü ise E=mc2 dir. Burada “m†kaybolan kütleyi “c†ise ışık hızını ifade eder. 300.000.000 m/sn olan bu değerin karesinin ne denli büyük bir enerjiye karşılık geleceği ortadadır. Dünyada mevcut 443 nükleer santral bu prensip ile çalışır.

♥ Termonükleer (Termâl) enerji: Atom çekirdeklerinin birleşmesi neticesi ortaya çıkan bir çekirdek enerjisi olup Termonükleer olarak isimlendirilir. İki Hidrojen atomunun birleşmesi ile ortaya çıkan ve bilimin artık laboratuar da kolayca gerçekleştirdiği bir enerji dalıdır. Kısacası Güneş bu reaksiyon ile ayakta duran dev bir termonükleer enerji merkezidir. İlk FüZYON yani termonükleer enerji santralin inşasına 10 milyar €-avro bütçe ile Fransa da 10 ülkenin ortaklığı ile haziran 2005 yılında başlanmıştır

♥ Elektrik Enerjisi: Serbest elektronların hareketinden lanan bir enerjidir. Genelde bakır veya alüminyum tel ile iletilen “alternatif ve doğru†akım modelleri olan bir enerjidir. Elektrik insanlık tarihinde “tekerlekten†sonraki en önemli buluş olarak bilinir.

♥ Elektrik enerji üretim ları nelerdir?

Elektrik enerjisi üretim ları İKİ ana başlık altında ifade edilir.
1. Ana enerji ları.

2. nebilir (Alternatif) enerji ları.

Ana enerji ları 3 çeşittir.

♥ Su enerjisine hidrolik,

♥ Kömür,petrol ve gaz enerjisine termik,

♥ Çekirdek enerjisine de nükleer enerji denilmektedir.

Alternatif (yenilenebilir) enerji ları ise çok çeşitlidir.

♥ Rüzgar, güneş, jeotermal, biomas, güneş pilleri,vb.


Alternatif enerji ları ana enerji ları yerine ikame edilemez. Çünkü; Ana enerji larının en önemli kriterinden birisi olan “sürdürülebilirlik†ilkesini alternatif enerji ları sağlamakta başarısız olmaktadırlar. Bu yüzdendir ki kesintisiz ve hiçbir şarta bağlı olmaksızın elde edilebilen enerji türüne ana enerji ları denilmektedir.

Enerji Nedir?


1Maddede var olan ve ısı ışık biçiminde ortaya çıkan güç

2Organizmanın etkin gücü

3 Manevi güç


Enerji her yerde bulunan sezgisel olarak açıkça anladığımız veya anladığımızı sandığımız kavramların bir bölümünü oluşturur Yinede bu kavramlar çok genel olması nedeniyle ancak soyut (matematiksel) bir tanım alabilir Pratik bakış açısından bizi daha çok bir enerji biçiminin bir başka enerji biçiminde dönüşümleri ilgilendirdiğinden ilk aşamada enerjinin "yaratılan güç" anlamına geldiğini söylemek yeterlidir


Günlük yaşamımızda çok sayıda kuvvet türü ile karşılaşmamıza rağmen yalnız iki temel kuvvet söz konusudur: çekimsel ve elektromanyetik kuvvetler


Ne çekimsel nede elektromanyetik bir kuvvetin söz konusu olduğu Nükleer enerji

gerçek bir istisna oluşturur Bu kuvvet diğer ikisine göre daha belirsiz gibi görünmektedir ancak diğerlerinden çok daha şiddetlidir


ENERJİ TüRLERİ

Pratik açıdan enerjinin işletilmesini mümkün kılan enerji biçimlerinin larının ve bir enerji biçiminden diğerine geçiş imkanlarının çeşitliliğidir Enerji yaygın olarak mekanik enerji ışık enerjisi veya ısı enerjisi biçiminde kullanılır; yanma tepkimelerinden Güneş ışınlarından yüksekten düşen su külelerinden rüzgardan gelgitlerden radyoaktif maddelerden elde edilir Bitkiler klorofil sayesinde güneşin ışık enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürür Hayvanlarda bunu vücutlarının oluşturduğu çok karmaşık kimya fabrikası sayesinde ısı ve harekete dönüştürür;patlamalı bir motor yanma yoluyla benzinin kimyasal enerjisini ısıyla sonra bu ısıyı harekete dönüştürür Olayların bu çeşitliliği karşısında bir birlik aramak ilginç bir çalışmadır


Çekimsel ve elektromanyetik kuvvetler son çözümlemede göz önüne alınması gereken tek kuvvet türleridir; aynı şekilde gelgit enerjisi volkanlar (daha genel olarak jeotermik enerji ) ve nükleer enerji dışında diğer tüm enerji biçimleri güneş ışımasından lanır Gerçekte besinlerden aldığımız enerji bitkilerin büyümesinden yani gene Güneşten lanmaktadır; rüzgar güneş'in yol açtığı sıcaklık farkları nedeniyle atmosferde ortaya çıkan basınç farklılıklarından doğar;


hidroelektrik enerjisinin kaynağı su düşüşleridir ve su da Okyanuslarla çeşitli yeryüzü sularının buharlaşması ve rüzgarla taşınması sonucu oluşan bulutlardan lanır Petrolün içerdiği kimyasal enerji milyonlarca yıl önce yaşamış olan mikroorganizmaların güneş sayesinde ayrışmasından ve fosilleşmesinden meydana gelir Bütün bunlar hiç kuşkusuz her gün Güneşten aldığımız olağanüstü miktardaki enerjiyle mümkün olabilmektedir (bu enerjinin gücü yaklaşık 410 kw'tır) Böylece ilke olarak bir yani Güneş ve iki olarak bir yani Güneş ve iki kuvvet yani çekimsel ve elektromanyetik kuvvetler sayesinde yeryüzündeki enerji dönüşümüne ve dolaşımına ilişkin hemen hemen bütün temel süreçler incelenebilecektir


Günümüzde nükleer enerji dışındaki diğer enerji larının kullanım alanları pek azdır Bu güne kadar ancak parçalanma (füzyon) enerjisine egemen olunmuştur Ama bu enerji de çevreyi kirletmek riski ve maliyeti yüksek ve verimi düşük bir enerji türüdür Oysa Güneş'in kendi iç enerjisinin bile kaynağı olan ve kaynaşma (füzyon) enerjisi denen çok üstün bir başka nükleer enerji türü daha vardır; ama bunun denetimli bir şekilde işletilmesi henüz mümkün değildir

ENERJİNİN NİTELİĞİ

Bazı enerji çeşitleri diğerlerinden daha kolay kullanılabilir Bunlar gerek azalabilir (Enerji Krizleri) Ama toplam miktar değişmez


Enerji dönüşümlerinin yer aldığı sistemlerin büyük karmaşıklığı çoğu zaman bir dizi temel süreç biçiminde açıklanan

matematiksel bir incelemeden vazgeçilmesini gerektirdiğinden bunun yerine daha genel tanımlar benimsenir Karşılıklı olarak ısıl enerjinin mekanik enerjiye ve mekanik enerjinin ısıl enerjiye dönüşmesini inceleyen fizik dalına termodinamik adı verilir Bu bilim dalının temelini oluşturan ikinci ilke bir enerji biçimine dönüşmesi üzerine temel bir kısıtlama getirmektedir buna göre mekanik enerji tümüyle ısıya dönüştürülebilse de (mesela sürtünmeyle) bunun tersi işlem %100 bir verimle gerçekleştirilemez


Bu sınırlama teknolojik düzeyde bir sınırlama değildir çünkü ne kadar ileri bir teknoloji kullanılırsa kullanılsın bu durum aşılmaz bir engel olarak karşımıza çıkacaktır Ayrıca dönüşüm sırasında bir enerji kaybı da yoktur çünkü enerji konumlu bir niceliktir; yani bir biçimde mesela mekanik enerji biçiminde kaybolsa bile aynı miktarda bir başka biçimde mesela ısı enerjisi olarak gene ortaya çıkacaktır Mekanik enerji - ısıl enerji dönüşümü sırasında kaybolan enerjinin belli bir 'niteliği' dir; işte bu yüzden ısı enerjinin diğerinden kaybetmiş şekli olarak nitelendirilir Buna göre aslında bir 'enerji krizi' değil olsa olsa biz enerji kalitesi krizi söz konusu olabilir Gene de enerji üretmek için harcadığımız çabalar aslında daha düşük nitelikli enerji biçimlerinin aleyhine olarak asil bir enerji biçimi mesela elektrik enerjisi elde etmeye yöneliktir


Kuşkusuz bu dönüşüm yalnız termodinamiğin ikinci ilkesiyle değil aynı zamanda sahip olduğumuz

teknolojiyle de sınırlıdır İkinci ilke ayrıca Evren'in geri kalan bölümünden yalıtlanmış bir sistemin toplam enerjisinde değer kaybından başka birşey olmayacağını ileri sürer: kısa veya çok uzun sürede bütün enerjinin başlangıçtaki miktarı korumasına karşılık maksimum değer kaybına uğrayacağı bir 'termodinamik ölüm' e mahkumdur Bu durum elbette Düya için söz konusu değildir zira dünyamız Evrenden yalıtlanmış değildir ve sürekli olarak Güneşten enerji alır

Genel olarak enerji ikiye ayrılır.


1.Potansiyel enerji: Depolanan enerjiye denir. Saat zembereği yada pil gibi.


2. Kinetik enerji: Hareket enerjisidir. Rüzgar, akan sular, giden arabanın enerjisi gibi. Bir hareket sonucu açığa çıkan enerjiye denir. Örneğin rüzgar bir pervaneyi kinetik enerjisi nedeni ile çevirir. Bu pervaneye bağlı jeneratör de elektrik üretir. İşte rüzgarın kinetik (hareket) enerjisi elektrik enerjisine dönüşmüştür

Bu mesaj 'en iyi cevap' seçilmiştir.

Enerji çeşitleri


Biyolojide Enerji

Termodinamiğe özgü ilkelerin biyo­lojide, özellikle molekül biyolojisi alanında, hücrelerin yapısının ve işlevlerinin çözümlenmesi konusun­da çok verimli oldukları saptan­mıştır; bu ilkelerin ayrıca, genetik ve evrim gibi daha geniş alanlarda kullanılmaları beklenmektedir. Çeşitli biyolojik dönüşümlerdeki enerji dolaşımı (Çiz. 1), bir ırmağın dağdan aşağı akıp, izlediği yol üstünde çevresine yaşam verme­sinden sonra denizde yok olması gibi, bir akışkanın kaçınılmaz olarak en üst noktadan en alt noktaya akışı biçiminde çizimsel olarak düşünüle­bilir.

“Enerji akışının†tek ve sürekli kaynağı güneş enerjisi, bu enerjinin canlı dünyadaki ilk kullanılışı da, yeşil bitkilerin klorofili aracılığıyla, ışıma enerjisinin kimyasal enerjiye fotokimyasal dönüşümüdür. Da­ha sonraki evreler, çeşitli organiz­malar arasındaki ve her organizma­nın kendi içindeki en çok sayıda alışverişten oluşmuş ve enerjinin çeşitli dönüşümlere (mekanik enerji, elektrik enerjisi, hattâ ışık enerjisi) uğramasıyla ve iş üretimiyle sonuç­lanmıştır. Bunlara da, her dönüşüm­le (sözgelimi ısı, sürtünmeler) bir­likte artan yitimler eşlik eder; söz konusu yitimlerse, insan teknoloji­sinin neden olduğu yapay enerji dönüşümlerindekinden çok daha büyük bir enerji zayıflamasıyla yansır.


Enerji Dönüşümleri

Bütün canlı hücreler, enerjiyi dönüştürmek için, son derece karmaşık sistemlerle donanmışlardır. Moleküllerin boyutunda olan ve her

hücrede çok sayıda raslanan söz konusu sistemler, genellikle, enzimlerdir (bir hücre içindeki özgül kimyasal tepkimeleri katalizleyebi­lecek güçteki proteinler). Bu enzim­ler, herhangi bir dönüşümün ger­çekleştiği organitler içinde küme­lenmişlerdir.

Enerji, canlı organizmaların işleme­si için temel nitelikte olan üç gelişÂ­meye göre biçim değiştirir:

Işılbireşim (fotosentez), karbondioksit gazı (CO2) ve sudan başla­yarak glüsitlerin ve başka besleyici maddelerin özümlenmesinde kulla­nılan kimyasal enerjiyi yaratır.

Solunum, başka bir önemli evredir: Glüsitler (karbonhidratlar) ve başka maddeler (lipitler ve protitler), soğurulan atmosfer ha­vası aracılığıyla yükseltgenmeleri sonunda, daha doğrudan kullanıla­bilecek bir enerji kaynağına dönü­şürler.

Her solumada, yükseltgenmeden serbest kalan enerji, adenozin trifosfat (A.T.P.) oluşmasını sağlayan kimyasal enerjiye dönüşür.

Besleyici moleküllerin yükseltgenmesiyle geri alınan (Çiz. 2) enerji, hücre tarafından bir işin gerçekleştirümesinde kullanılır. Ba­zı organizmalar, son derece özel enerji dönüştürme sistemlerinden yararlanırlar: Bunların arasında, ateşböceklerinin (ışın yaymaları kimyasal enerjinin ışıma enerjisine bir enzimsel dönüşümüdür), bazı özkedibalıklarının ve yılanbalıklarının elektrikli organları, ses organ­ları bütünü sayılabilir.


Elektrik Enejisi ve Magnetik Enerji

Fizikteki anlamıyla enerji bütün kuv­vet, hareket, ısı, elektrik ya da magnetik alan belirtileriyle bağlan­tısı olan soyut bir kavramdır. Enerji kavramı, mekanikte, önce, bir cismin belli miktarda bir iş üretmesi olarak düşünülmüş, daha sonra ısının işe (ve işin ısıya) dönüşmesi, ısının ısı enerjisiyle bir tutulması sonucunu vermiş, aynı biçimde elektrik alanlarına ve magnetik alanlara, elektrik enerjisi ile mag­netik enerjiden başlayarak iş ürete­bilen kuvvetlerin denk düştüğü anla­şılmıştır.


Elektrik Enerjisi

Elektriklenmiş iki cismin birbirini çekmesi ya da itmesi, bir elektrik enerjisinin varlığını gösterir. Bu olay, elektrik alanının ve elektrik potansiyelinin tanımlanmasını sağ­lamıştır. Bir elektrik alanında, aralarında bir U potansiyel farkı olan iki nokta arasında bir q elektrik yükü yer değiştirdiğinde, verilen ya da alınan W enerjisi (hareketin yönüne göre), W = qU olur. Böyle­ce, bir noktadan öbürüne geçen bir elektron, bu noktalar arasında 1 voltluk bir potansiyel farkı uygulan­dığında, 1 elektron-voltluk (yani 1,6. 1CT19 coulomb X 1 volt = 1.6.1CT19 joule) bir enerji kazanır. Bir u potansiyel farkı altındaki C sığalı bir kondansatörün yüklenme­si, iki armatür arasında bir E elektrik alanı yaratmaktan başka

bir etki olmaksızın, w = İCU2'lik bir enerji harcaması gerektirir.


Magnetik Enerji

Mıknatısların birbirini çekmesi ya da itmesi bir magnetik enerjinin varlığını gösterir. Akımlarla magne­tik alanların üretilmesi ya da magnetik alanların ve akımların karşılıklı etkisi, elektrik enerjisi ve magnetik enerji arasında sıkı bir bağlantı olduğunu ortaya koyar. Elektromagnetik olaylar, özellikle motorlarda, elektrik enerjisinin ko­laylıkla mekanik işe dönüşmesini sağlarlar. Özindükleme katsayısı (indüktans) L olan bir bobin akımı­nın / şiddetinde olması için

w = 1 l/2 enerjisine, yani bir B

magnetik alanı doğuracak harca­maya gereksinim vardır. Bu enerji, kondansatörün boşaltılmasıyla ya da bobinden geçen akımın kesil­mesiyle geri alınabilir.


Elektromagnetik Enerji

Işığın elektromagnetik kuramı, ışı­nımların, elektromagnetik enerji adı verilen bir enerji (ışıma enerjisi) taşıyarak yayılan elektromagnetik dalgalar olduğunu göstermiştir. Çağdaş kuramlarsa, Einstein'm yap­tığı gibi, ışığın taneciksel ve dalgalı iki görünümü bulunduğunu kabul etmekte ve her bir fotona bir h v enerjisi ya da enerji kuvantumu maletmektedirler; burada h Planck değişmezini ( h = 6,62.10 34 j.s), v de göz önüne alınan ışınımın

frekansını gösterir. Yıldızların yayınladığı enerji olağanüstü büyüklüktedir; sözgelimi,Güneş yılda 1034 Joule'lük bir enerji yayınlar; bu, yaklaşık 3.1027 kWs (saatte 3 milyar kere milyar kere milyar kilovvatt) eder; bu da, kütle ile enerji arasındaki eşdeğerliliğin gösterdiği gibi, yılda 10'4 tonluk bir kütle yitimine denk düşer. Nitekim, bağıllık kuramı, bir cismin hızını artırmak için harcanan işin, aynızamanda cismin kütlesinin de artmasını sağladığını ortaya koymaktadır. Einstein, elektronun hareketlerini göz önüne alarak, eylemsizliğin elektromagnetik kökenli olduğunu göstermiştir: Bir cismin kinetik enerjisindeki dW artışı, kütlesindeki dm artışı ile ışığın c0 hızının karesiyle çarpımına eşittir: dW = dm. c02. Buradan m kütlesinin co2 enerjisine eşit olduğu çıkar; dolayısıyle bir gramlık herhangi bir madde, 25 milyon kVVs'a eşdeğerdir.


Fiziksel Enerji

İş üretebilen sistemlerde enerji var demektir. Bu enerji kavramı fiziğin bütün dallarında, çeşitli biçimlerde ortaya çıkmış, ama açıklığa kavuşÂ­ması yavaş yavaş olmuştur.

İnsan ister kendi çıkarma kullan­mak için bazı doğal lardan yararlanmaya çalışmış olsun, ister kendi çalışma zorluklarını azaltmayı aramış olsun, enerji önce, en gözle görünür haliyle, mekanik iş biçimin­de ortaya çıkmıştır. Dağlardan vadilere inen su, bir iş üretebilir. Vinç, makara, kaldıraç gibi yalın makineler de daha az emekle, insanın kas gücünü artırabilir. Ama bütün bunlar karşılıksız olmaz ve kuvvette kazanılan, aşılan yolda yitirilir: İş, bir kuvvetle bir yer değişikliğinin çarpımıdır. Dolayısıyla, bütün fiziğe egemen olan enerji­nin korunumu yasası, özellikle işin korunumu biçiminde ortaya çıkar.


Enerjinin Korunumu

Yalın makineler iş üretmezler; bu iş, onları çalıştıran işçi, ya da motor tarafından sağlanır. Söz konusu makineler yalnızca, işi bütünüyle koruyarak görevi kolaylaştırırlar. Bu korunma ancak, sistem değişmez hızla çalışıyorsa açıkça gözlenir;söz- gelimi, bir vincin çalışmaya başÂ­lamasıyla bazen iş ortadan kalkar, ama yok olmaz: Vincin durmasıyla iş yeniden ortaya çıkar. Olay, makine­nin hızlanmasının başlangıç evre­sinden yararlanmak yoluyla işi depolaması ve yavaşlama anında onu yeniden geri vermesi biçiminde gelişir. Böylece enerji kavramı, somut bir sistem içinde depolanan iş biçiminde ortaya çıkar. Durumu daha yakından inceleyen fizikçiler, gerçekte işin aşağı yukarı her zaman kesin olarak yok olduğunu anlamışlardır. İşin korunumu tam anlamıyla doğrulanmamıştır; yalnız, iş ortadan kalktığında ısı ortaya çıkmaktadır. Yitirilen işin sonucu olarak bu ısının ortaya çıktığını görmek ve yitirilen aynı bir iş için her zaman aynı miktarda enerjinin ortaya çıkıp çıkmayacağını aramak çekici gelmiş, kalorinin mekanik eşdeğerinin, işin ısıya, ısının da işe dönüşmesinin incelenmesiyle, XIX. yy'm başında, Joule ve Carnot'nun temellerini atmış oldukları termo­dinamik doğmuştur.


İç Enerji

Enerjinin korunumu yasasının tam anlamıyla doğrulanması için, ayrı­ca, iç enerji kavramından yarar­lanmak gerekir. Sudan buhara geçişte olduğu gibi, bazı dönüşüm­lerde iş, görünür hiçbir değiş-tokuş olmaksızın yiter; ama burada da gerçek bir yok olma söz konusu de­ğildir. İş, değişmekte olan sistemin kendi içinde depo edilir; depolanan bu iş, iç enerji denilen enerjidir. Enerjinin uygulamalı kullanımı için makroskopik sistemler arasındaki alışverişler göz önüne alınırsa, bu sistemlerin mikroskopik bir iç yapı­ları bulunur: Molekül yapısı. Bir sistemin iç enerjisi, söz konusu mik­roskopik yapıya ilişkin enerjidir: Taneciklerin kinetik enerjisi ve tanecikler arasındaki etkileşmeye bağlı olan potansiyel enerji.

XX. yy'ın başına kadar fizikçiler enerjinin korunumu yasasından ge­niş ölçüde yararlanırlarken, kimya­cılar da bir “korunum yasasından†(Lavoisier'nin “hiçbir şey yok ol­maz. hiçbir şey yaratılmaz†sözüyle dile getirdiği yasa) kütlenin koru­numu yasasından yararlanmaktay­dılar. Bununla birlikte, ağır bir atom çekirdeğinin fisyonu, büyük bir hızla ve bunun sonucu olarak yüksek bir kinetik enerji taşıyarak kaçan hafif çekirdeklerin doğuşuna yol açar. Oysa, fırlatılan kütlelerin toplamı, başlangıçtaki ağır çekir­değin hareketsiz kütlesinden küçük­tür. Einstein, kütle ve enerjinin eşÂ­değerliliğini kabul ederek, yiten kütleyi açıklamakla kalmamış, ayrı­ca iki büyük korunum yasasının ola­ğanüstü bireşimini de gerçekleştir­miştir. Yalıtılmış bir sistem için, kütle ile enerjinin toplamı değişmez­dir. Kütle ile enerji arasındaki eşdeğerlik Einstein'ın şu bağıntısıyla verilir: lE = mc2; burada m, göz önüne alman hızla hareket eden taneciğin kütlesi, c de ışık hızıdır. Dolayısıyle, madde, kendi içinde akıl almaz derecede büyük miktarda enerji bulundurmaktadır. Ayrıca, bu enerjiyi serbest bırakabilmek, sonra da debisini denetleyebilmek gerekir. Hidrojenin kaynaşma tep­kimesi için bu gerçekleşememiştir; çünkü hidrojen için enerji bir kez serbest bırakılınca, henüz ancak H bombasının yıkıcı gücü olarak kul­lanılabilir. Uranyum atomunun nöt­ronlarla bombardımanıyla gerçek­leştirilen uranyumun fisy onuysa, denetlenebilmekte ve nükleer sant- rallarda kullanılan atom pillerinin temel mekanizmasını oluşturmakta­dır.

Yer de bir gezegen olarak, çok büyük bir enerji kaynağıdır: Dönü­şünün neden olduğu kinetik enerji. Burada da zorluk, söz konusu ener­jiyi kullanma olanağından ­lanır; çünkü insanlar Yer'in dönü­şüyle birlikte sürüklenmektedir. Bu­na karşılık, Ay'ın ve fiziksel bir olay olan yerçekiminin varlığı söz konu­sudur. Gelgitler ve gelgit hareket­lerindeki güce dayalı santrallar da bundan lanmaktadır.


Fiziksel Enerjinin Geleceği

Sonsuz küçük ve sonsuz büyüğün sunduğu bu enerjilerden geniş çapta yararlanmayı beklerken, yük hay­vanlarından petrola kadar uzanan “geleneksel†enerji larına yönelmeyi de sürdürmek gerekir. Dünyanın karşı karşıya kaldığı temel sorun, kuşkusuz, taşıma ve kullanım sorunlarının bağlı olduğu enerji lan sorunudur. Ger­çekten,enerji ları bütünüyle, bulundukları yerde ya da doğrudan doğruya, kullanılabilir halde değil­dir; bu da enerjilerin biçim değişÂ­tirme sorununu ortaya çıkarmakta­dır. Sözgelimi, bir tan enerji taşınırken, kaynağın sağlayabile­ceğinden çok enerji harcamak kuşÂ­kusuz anlamsız olmaktadır.

Enerji larının çoğu, taşınma­sı özellikle kolay olan elektriğe dönüştürülür. Barajlarda toplanan suyun potansiyel enerjisi buna örnek gösterilebilir. Söz konusu potansiyel enerji, önce baraj vana­larının açılmasıyla kinetik enerjiye çevrilmekte, sonra da düşüşteki kinetik enerji, türbinler yardımıyla, dönme kinetik enerjisine dönüşÂ­türülmekte, bu da elektrik üreteç­lerini (jeneratör) çalıştırmaktadır. Yüksek gerilimli bir elektrik şebeke­si, üretilen elektriği taşıyarak, söz­gelimi, görünür dalga boyu bölge­sinde elektromagnetik enerji haline getirilip aydınlatmada kullanılması­nı sağlar.


Kimyasal Enerji

Tepkimeye yatkın bir ortam, meka­nik, ısı, elektrik, ışık, vb. biçimin­deki enerjiyi soğurabilir ya da üretebilir.

Yanma olaylarında, kimyasal enerji kullanılmakta ve mekanik enerjiye, ısıl enerjiye ya da başka bir enerji biçimine dönüştürülmektedir. Isı verici güç, yani tepkime ısısı, yanıcı maddenin birim kütlesine orantılı olarak kullanılır. Patlayıcı tepkime­lerde, enerjinin büyük bir bölümü mekanik iş halinde, geri kalanıysa ısı halinde ya da ışıma enerjisi olarak açığa çıkar. Pillerde ve akü­mülatörlerde, kimyasal enerji doğ­rudan elektrik enerjisi üretir; buna karşılık, bir elektroliz tepkimesi, böyle bir elektrik enerjisini harcar. Havadaki karbon dioksit gazının klorofile dönüşmesi, ışık enerjisinin soğurulması olmadan gerçekleş- mezken, fosforlu maddeler, kimya­sal değişmelere uğrayarak ışık yayarlar. Dolayısıyle kimyasal enerjetik, her biri belli bir enerji biçiminin alışverişini konu edinen, çok sayıda dal içerir.


Kimyasal Enerjinin Ölçülmesi

Bir kimyasal tepkime sırasında açığa çıkan (ısıverici tepkime) ya da soğurulan (ısıalıcı tepkime) ısı mik­tarını ölçmek için, olay değişmez hacimde incelenmek isteniyorsa, bir kalorimetre bombası, tepkime değişÂ­mez basınçta incelenecekse klasik karıştırma yöntemi kullanılır. Isılar, kalori cinsinden belirtilir. Bu ölçüm, kalorimetre (kaloriölçer) yardımıyla yapılır; bununla birlikte ısıların, uluslararası sistemin yasal birimi olan joule cinsinden belirtilmeleri daha yerindedir. Birçok durumda, bu tepkime ısılarını ölçmek zor, hattâ olanaksızdır. Ama, termokimya, bunların ölçülmesine yardımcı olur.


Kimyasal Enerjinin Kaynağı

Söz konusu tepkime ısıları nereden gelmektedir? Bu soruyu yanıtlamak için, kimyasal tepkimenin, bir mo­lekülü oluşturan atomların yeniden düzenlenmesi olduğunu anımsamak gerekir. Oysa, atomlar, bir billur ya da bir molekül içinde, birbirlerine “enerji açısından zengin†bağlarla bağlanırlar. Demek ki tepkime ısısı, moleküllerin bu tepkime sırasında, bir T sıcaklığında parçalanmaları­nın ya da oluşmalarının enerji dengesidir. Sodyum klorür (NaCI) billuru örneğini inceleyelim: Altı tane Naiyonu, criyonunu ve altı tane criyonu, Naiyonunu çevreler (merkez yüzlü kübik yapı). Elektriklenmiş atomlar, birbirlerini çekerler ve bu billur, parçalanmak istenirse, ısıtmak, yani enerji ver­mek yeterlidir (ağ enerjisi, billurun oluşması ya da parçalanması için gereken enerjidir): NaCi - Na* + cr. Ama, bu billur, suda da çözün- dürülebilir.

Burada, başka bir olay ortaya çıkar: İyonların solvatlanması, yani, çözücü moleküllerinin (burada su) Na* ve cr iyonlarını sarması. Söz konusu tepkime, ısı verici bir tepkimedir. Solvatlamayla sağlanan enerji, billuru, en azından dağıt­maya yeterse çözünme gerçekleşe­bilir. Çözünme enerjisi bir kalori­metrede ölçülebilir. Miktarı, önceki iki tanenin toplamına eşittir. Negatif (ısıverici çözünme: Suyun sıcaklığı artar) ya da pozitif (ısıalıcı çözün­me: Suyun sıcaklığı azalır, ayrıca, bir de biz ısıtırsak, çözünme kolay­laşır) olabilir. Bu, sodyum klorür için çok duyarlı bir değişme değildir. Ama, amonyum nitratın çözünmesi, suda 20°C'lık bir sıcaklık düşmesine neden olur: Bu çözünme, soğutucu karışımların hazırlanmasında kul­lanılır.


Mekanik Enerji ve Isı Enerjisi

Dış ortama iş sağlayabilen bir sistemin enerjisi vardır. Böyle bir sistemde, bütünün hareketleri ya da cismin çeşitli bölümleri arasındaki etkileşmeler mekanik enerji kaynağı oluştururlar. Isı enerjisiyse, sistemi oluşturan taneciklerin, öz hareket­lerinden lanır.


Mekanik Enerji

Bir sistemin mekanik enerjisi, sağ­layabildiği işe dayanarak ölçülür. Bu kavram, insan işi kavramına, yani, bir kütlenin, bir güç harca­narak, yerinin değiştirilmesine denk düşer. Dinamik bilimi, bir F değişÂ­mez kuvvetinin, başlangıçta hare­ketsiz halde bulunan bir m kütleli cisme uygulandığında, ona, ivmesi, genellikley'yle gösterilen bir hare­ket ilettiğini gösterir. Bu kuvvetin, güç etkisinin çizgisi doğrultusunda,

I uzunluğundaki bir yer değiştirme sırasında ürettiği iş, tanım olarak W = Fl ‘ye eşittir. Bu cisim, ideal koşullarda (hiçbir sürtünme yoksa), alınan işi geri verebilir. Gerçekten, eylemsizlik sayesinde koruyacağı bir v hızıyla kendi haline bırakılmış olan bu cisim, bir çarka bağlanmış bir palete çarparsa, bu çarkı döndürecektir; dolayısıyle bir ener­jisi vardır. Hareketin yol açtığı bu enerji, kinetik enerji diye adlandı­rılır ve Ec = 1/2 mv2 bağıntısıyla hesaplanır. Bu bağıntıda, m cismin kütlesi, v de hızıdır.

Zemin üstüne bırakılmış ağır bir bilye, serbest düşüş nedeniyle ya da ağırlığından dolayı, eğik bir düzlem boyunca yuvarlanarak, bir hız kazanabilir. Yer'e göre olan konumu yüzünden, bilye, potansiyel enerji adı verilen bir enerji birikimi taşır ve bu enerjinin, statik bir özelliği vardır. Sistem tarafından depolan­dığında, onun biçimiyle birlikte değişir: Yer-bilye uzaklığı azaldı­ğında, potansiyel enerji de, aynı biçimde azalır. Buna, sistemin iki bölümü arasındaki etkileşme neden olur. Böylece, iki elektrik yükü, iki mıknatıs, iki gezegen arasında, elektrik, magnetik ya da çekim potansiyel enerjilerinin tanımlan­masını sağlayan kuvvetler etki eder­ler. Gerilmiş bir yayda da, onu oluşturan moleküller arasındaki “esnek†etkileşmelerin neden oldu­ğu bir potansiyel enerji vardır. Bu son örnek, potansiyel enerjinin kinetik enerjiye, kinetik enerjinin de potansiyel enerjiye kolayca dönüşÂ­türülebileceğini gösterir. Bir siste­min mekanik enerjisi, kinetik ve potansiyel enerjilerin toplamına eşittir. Yalıtılmış bir sistem söz konusu olduğunda, bu toplam değişÂ­mezdir; yalıtılmış sistemlerde me­kanik enerjisinin korunması, fiziğin temellerinden birini oluşturur. Bu, cisimlerin hareketini ve dalgaların yayılmasının incelenmesini sağlar. Böylece, sesin, gaz içinde iletilmesi, potansiyel enerjinin kinetik enerjiye dönüşmesine denk düşen art arta sıkışmalar ve genleşmelerden kay­naklanır.


Isı Enerjisi

Isı, çok sayıda fizik olayında ortaya çıkar, Joule'un, kalorinin mekanik eşdeğerini ölçtüğü 1845 yılından bu yana, ısının, potansiyel enerji ya da kinetik enerjiyle aynı nitelikteki bir enerji biçiminden başka şey olma­dığı bilinmektedir. Demek ki, bir sistemin toplam mekanik enerjisini hesaplamak için, ısı enerjisini de göz önünde bulundurmak gerekir. Akışkanlardaki enerji alışverişlerini ve itici kuvvete dönüşümü inceleyen termodinamik, sistemler bütününün hareketleriyle ilgilenmez. Bu du­rumda, kinetik enerji sıfırdır ve bir akışkanın A U iç enerji değişikliği, akışkana sağlanan iş ile bu akışkana verilen ısının toplamı olarak tanım­lanır. Termodinamiğin birinci ilkesi, bu anlatımı, A ü = W + O bağıntısıy­la açıklar. Burada, W dış ortam ile değiştokuş edilen işi, Q ise ısı alışverişlerini simgelemektedir. Isı vererek iş elde etmek için, Carnot, iki ısı kaynağının gerektiğini göster­miştir: Akışkan, sıcak denilen kay­naktan ısı alır ve soğuk deniler kaynağa ısı verir. Demek ki, ısının tümü işe dönüştürülemez. Gerçek­ten, ısı, moleküllerin çalkanüsına, yani, kinetik enerjilerine denk dü­şer. Bu ısıl çalkantı, tam anlamıyla düzensiz olduğundan, kinetik ener­jinin yalnızca, iki arasındaki sıcaklık değişikliğinden dolayı dü­zenli olan bölümü kullanılabilmek­tedir. Dolayısıyle buharlı makineler türündeki ısıl motorlar, bir sıcak (yani kazan) ile baca ve üretilen enerjinin bir bölümünü alan atmosferin oluşturduğu bir soğuk tan oluşmuşlardır. Bu çift ısılı sistem bulunmazsa, enerjinin tümü, moleküllerin kinetik enerji­lerini aynı biçime sokmak için, ısıya dönüşür. Enerji yitimine yol açan da, insan açısından pek kullanışlı olmayan bu enerji dönüşümüdür.


Nükleer Enerji

Çekirdeklerin fisyonu ya da kaynaşÂ­ması sırasında açığa çıkan enerjiye nükleer enerji denir. Çekirdeklerin kohezyonunu (cisimlerin molekülle­rini kendi aralarında bağlayan kuvvet) sağlayan kuvvetler, son derece güçlüdür. Nükleonlardan (protonlar ve nötronlar) hareket ederek çekirdeğin oluşması sırasın­da, bu bileşenlerin kütlelerinin bir bölümü, söz konusu bağı, bağ enerjisi biçiminde sağlarlar. Demek ki, bir atom çekirdeğinin kütlesi, onu oluşturan protonların ve nöt­ronların kütlelerinin toplamından her zaman daha düşüktür. Bu, m kütle yitimini betimleyen E bağ enerjisi,Einstein'ın E = mc2 bağıntısı sayesinde hesaplanabilmektedir. Bu bağıntıda, c ışığın hızıdır. Söz konusu enerjilerin belirlenmesi bü­yük önem taşır: Böylece, çekirdekle­rin farklı kararlılıkları anlaşılabilir. Bir çekirdekteki nükleonlar arasın­daki bağ enerjisi arttığı oranda, çekirdek kararlılık kazanır. Çizim, çeşitli çekirdeklerdeki nükleon ba­şına bağ enerjisi değişikliğini, nük­leon sayısının fonksiyonu olarak gös­termektedir. Kütle yitiminin, orta bir değerdeki atom kütlesi olduğu ve demir gibi elementlerde, uranyum, plütonyum gibi ağır elementlerde- kinden ya da hidrojen gibi hafif elementlerindekinden daha büyük olduğu saptanmıştır. En kararlı çekirdekler, yaklaşık 8 MeV'luk (1 megaelektronvolt = 1 000 000 elek- tronvolt) bir bağ enerjisi gösteren geçiş metallerinin çekirdekleridir. Bir uyarılma sonunda, ağır bir çekirdek bölünerek (fisyon) iki ka­rarlı çekirdek verir. Kazanılan enerji, fisyon için gerekli olandan çok daha büyüktür. İki hafif çekir­değin nükleer kaynaşma yoluyla birleşmesi sonunda da, önemli bir enerji elde edilir. Bu tanecikler arasındaki elektriksel iteleme, bir­çok zorluğa neden olduğundan, şimdilik, hidrojenin izotoplarının nükleer kaynaşmasıyla yetinilmektedir.


SONUÇLAR VE UYGULAMALAR

Dünya enerji tüketimi, her on yılda iki kat artmaktadır. Bu artış sürer­se 3.1016 kWs olarak değer biçilen, fosil enerjisi rezervlerinin (petrol, doğal gaz, kömür, bitümlü yapraktaş) hızlı biçimde tükenece­ği hesaplanmıştır. Bu durumda, yeni enerji biçimlerinin araştırılması, insanlık için gün geçtikçe önem kazanmaktadır. Yeni lar arasında da nükleer kaynaşma ve fısyonun ilk sırada yer aldığı, tartışma götürmez bir gerçektir. Denetimli fisyon, nükleer reaktör­lerde gerçekleştirilmekte. açığa çıkan nükleer enerjinin bir bölümü, ısı enerjisi olarak kullanılmaktadır. Böylece, nükleer santrallar elektrik üretmektedirler. Günümüzde yalnız­ca gelinlerde kullanılan nükleer motor, üke olarak nükleer santral- lann donanımını anımsatır. Fisyon sonucu açığa çıkan ısı, basınç altındaki suyun yüksek bir sıcaklığa ulaşmasını sağlar. Bu su, ısısını, basıncı daha düşük olan bir ikincü devrenin buharlaşan sulu değiştiri­cisine üetir. üretilen buhar, perva­neleri ve elektrik üreteçlerini sürük­leyen türbinleri çalıştırır. Gemiler­deki nükleer motorların üstünlüğü gemüere sağladıkları büyük hareket özerkliğidir. Termonükleer kaynaşÂ­mada, “yakıt†olarak, okyanus sularında olağanüstü miktarda bol bulunan hidrojenin izotoplarından yararlanılmaktadır. Ama, bu kay­naşma tepkimesi, çok fazla enerji açığa çıkarmakla birlikte, söz konu­su enerjinin, H bombasında olduğu gibi, apansızın bütünüyle açığa çıkmasını önlemek için, denetlenme­si gerekmektedir.

• 
  Enerji (Erke) Nedir? Enerji Birimleri ve Enerji Türleri


• 
  Okulda kullanılan enerji ları nelerdir ve bunların enerji dönüşümleri nasıldır?


• 
  Yaşadığımız çevrede kirliliğe neden olan ve olmayan enerji çeşitleri nelerdir?