Bagaimana dengan energi yang terkandung dalam bahan?

Itu energi yang terkandung dalam bahan, Pada tingkat makroskopik, itu dipecah dalam beberapa cara berikut: termal, kimia atau nuklir. Bahan dapat melepaskan atau menyerap beberapa jenis energi ini saat berinteraksi dengan bahan lain.

Energi yang dilepaskan dapat digunakan untuk melakukan beberapa jenis pekerjaan, seperti memindahkan kendaraan, menyalakan lampu, meningkatkan roket, menghasilkan arus listrik dan banyak jenis pekerjaan lainnya. 

Karena itu, diklaim bahwa energi tubuh adalah kemampuannya untuk melakukan pekerjaan, atau energi dapat diubah menjadi pekerjaan.

Pada tingkat mendasar, yaitu, pada skala molekuler dan atom, energi yang terkandung dalam materi adalah energi kinetik, energi potensial dan energi yang terkandung dalam massa konstituen nuklir atom.

Energi termal

Energi termal adalah ekspresi makroskopis energi kinetik, atau energi gerakan atom yang membentuk material.

Misalnya, dalam gas, molekul dapat dipindahkan di dalamnya, jadi mereka memiliki energi kinetik translasi. Jumlah energi kinetik dari semua partikel yang membentuk bahan adalah energi termal.

Energi ini ditandai melalui jumlah makroskopis yang disebut suhu, sebanding dengan nilai rata -rata energi kinetik partikel yang membentuk material.

Ketika dua bahan bersentuhan, ada lalu lintas energi termal daripada yang memiliki suhu yang lebih tinggi ke suhu terendah. Fenomena ini dijelaskan pada tingkat mikroskopis sebagai transfer energi kinetik dari partikel tercepat ke yang paling lambat.

Energi termal dalam perjalanan, dari dua bahan yang bersentuhan, disebut panas.

Mesin uap

Memanaskan air dari boiler uap, energi termal ditransfer dari api pembakaran batu bara ke air, sehingga menghasilkan uap air pada suhu tinggi dan tekanan tinggi, karena boiler adalah wadah hermetis yang hampir ditarik secara tiba.

Dapat melayani Anda: apa itu geoid?

Energi termal mampu melakukan pekerjaan mekanis. Misalnya, ketika uap panas boiler diteruskan ke silinder dengan piston seluler, partikel uap memberikan tekanan padanya, memindahkannya.

Jika piston digabungkan ke roda menggunakan batang penghubung, hal yang sama diputar. Ini adalah prinsip pengoperasian lokomotif uap lama, yang menggunakan energi termal uap air untuk memindahkan lokomotif, yang pada gilirannya bergerak ke mobil kereta. 

Energi kimia

Itu adalah energi potensial yang disimpan dalam tautan atom yang membentuk molekul material. Asalnya adalah elektromagnetik, terutama karena interaksi elektrostatik antara beban.

Ketika ikatan atau ikatan ini dipatahkan oleh reaksi kimia, energi potensial yang dilepaskan dalam setiap molekul menjadi energi kinetik dari konstituennya. Dengan cara ini, reaksi kimia eksotermik melepaskan energi kimia untuk mengubahnya menjadi energi termal.

Pembakaran adalah reaksi kimia di mana zat tertentu, disebut bahan bakar, Ini dikombinasikan dengan oksigen, menghasilkan kerusakan tautan dan membentuk senyawa baru. Dalam prosesnya, energi potensial dari setiap ikatan molekul bahan bakar dilepaskan, menyebabkan molekul yang dihasilkan untuk memperoleh energi kinetik.

Bersama -sama, produk pembakaran memiliki lebih banyak energi termal daripada bahan bakar dan oksigen sebelum pembakaran.

Motor pembakaran internal dan energi kimia

Sekali lagi, karena produk pembakaran memiliki suhu tinggi dan tekanan tinggi, mereka dapat digunakan untuk memindahkan piston mesin pembakaran internal. Dan sebagai hasil dari pelepasan energi kimia bahan bakar, mesin bekerja untuk melakukan pekerjaan, seperti menyalakan mobil.

Baterai dan energi kimia

Contoh lain dari energi kimia adalah baterai, di mana elektron dilepaskan berkat reaksi kimia. Ini pada gilirannya bergerak melalui pengemudi eksternal dan membuat pekerjaan, misalnya memindahkan motor listrik.

Dapat melayani Anda: elektromagnet: komposisi, bagian, cara kerjanya dan aplikasi

Semuanya menunjukkan bahwa mobil masa depan akan menjadi listrik, tetapi di belakang.

Energi nuklir

Albert Einstein menunjukkan bahwa sepotong bahan, hanya dengan fakta memiliki massa, bahkan jika itu diam, mengandung sejumlah besar energi. Fakta ini dimanifestasikan dalam persamaan terkenal:

Dimana m adalah massa, C Kecepatan cahaya dalam kekosongan dan dan energi yang terkandung dalam bagian material.

Ini adalah kesetaraan antara massa dan energi, oleh karena itu, massa bahan dapat menjadi energi dan sebaliknya. Misalnya, dengan benar -benar menghancurkan 1 g materi, energi yang setara dengan:

E = 1G x (300.000 km/s)² = 0,001 kg x (3 x 10⁸ MS)² = 9 x 10¹³ Joules = 20 kiloton.

Energi yang setara dengan yang dilepaskan dalam ledakan dua puluh ribu ton TNT. Dengan jumlah energi ini, dengan cara yang terkontrol, kapal induk dapat dipromosikan untuk membalikkan bumi beberapa kali.

Sejumlah besar energi dalam bentuk radiasi elektromagnetik juga akan dilepaskan, yaitu cahaya.

Massa bahan terkandung dalam 99,99% dalam inti atom yang membentuk material tersebut. Massa atom terutama merupakan energi potensial dari interaksi nuklir yang kuat yang menjaga proton dan neutron bersama -sama dalam nukleus.

Saat ini pecah "Tautan Nuklir", Dengan membombardir partikel energi atau melalui dua tabrakan, sejumlah besar energi dilepaskan, karena hilangnya sebagian kecil massa dalam reaksi nuklir.

Dapat melayani Anda: suara akut: karakteristik dan contoh

Fusi nuklir

Di dalam bintang -bintang seperti matahari, reaksi fusi nuklir terjadi. Di sana, karena suhu tinggi, inti atom hidrogen dan deuterium dipisahkan dari elektron dan bergerak pada kecepatan yang sangat tinggi. 

Di sisi lain, karena tekanan kolosal di dalam bintang, inti sangat dekat satu sama lain dan probabilitas guncangan frontal antara dua inti hidrogen cukup tinggi.

Energi kinetik yang sangat tinggi dari nuklei dalam tabrakan mengatasi tolakan elektrostatik, membuat pendekatan nuklei begitu banyak, sehingga kekuatan nuklir yang sangat pendek bertindak dan menjaga mereka tetap bersama, membentuk nukleus yang lebih besar.

Dalam proses pengikatan atau fusi dua inti hidrogen ini untuk membentuk inti helium, bagian dari massa hilang. Ini berarti bahwa inti helium yang dibentuk oleh fusi lebih ringan dari jumlah konstituen aslinya.

Ini karena fakta bahwa bagian dari massa awal digunakan untuk energi hubungan nuklir dan yang lain dilepaskan sebagai energi kinetik dari neutron dan foton yang dihasilkan dari reaksi tersebut. Oleh karena itu, energi yang dilepaskan dalam fusi nuklir berasal dari hilangnya massa dalam reaksi dan konversi berikutnya menjadi energi.

Fisi nuklir

Ini disebut proses di mana inti berat dibagi menjadi dua inti yang lebih ringan, karena tabrakan neutron insiden dengan kecepatan tinggi.

Dalam proses hilangnya massa, karena jumlah massa inti yang dihasilkan kurang dari massa nukleus asli.

Massa yang hilang ini diubah menjadi energi kinetik dari inti yang dihasilkan (energi termonuklear) dan radiasi. Inilah cara bom atom dan pompa nuklir uranium melepaskan energi materi.