Energia
Petri Nousiainen
2018 - 2020
Energia E
Energia on mukana kaikissa tapahtumissa.
Energia on kyky tehdä työtä, siis aiheuttaa muutoksia.
Energia
Energian tunnus on E
Energian yksikkö on
1 joule = 1 J = 1 kg·m²/s²
Sidottu energia
Sidottu energia on varastossa.
Se ei aiheuta muutoksia mutta sillä on kyky muutoksiin.
Vapaa energia
Vapaa energia tekee työtä eli aiheuttaa muutoksia.
Kun sidotusta energiasta tulee vapaata, se muuttuu muodosta toiseen.
Liike-energia
Liikkuvalla kappaleella on energiaa. Liike-energia Ek on vapaata.
Liike-energia
Törmäyksessä liike-energia aiheuttaa muutoksia kappaleen muotoon. Se tekee siis työtä.
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Car_crash_2.jpg
Potentiaali-energia
potentiaali = kyky
Potentiaalienergia Ep on sidottua energiaa.
Asemaenergia on painovoiman aiheuttamaa potentiaali-�energiaa.
Voisin pudota, mutta pöytä ei anna.
G
N
potentiaali = mahdollisuus
Asemaenergia
Asemaenergia riippuu kappaleen painosta ja asemasta:
G=paino, m=massa, h=korkeus nollatasosta,�g=painovoiman aiheuttama kiihtyvyys
Ep = Gh = mgh
Asemaenergia voi muuttua liike-energiaksi.
Lattia,�täältä tullaan!
G
Potentiaalienergia on sitä suurempi, mitä korkeammalla kappale on nollatasoon verrattuna.
Liike-energia
Liikkuvalla kappaleella on nopeutensa vuoksi liike-energiaa eli �kineettistä energiaa Ek.
Liike-energia
Liike-energia riippuu kappaleen massasta ja sen nopeudesta:
m=massa, v=nopeus
Ek= mv2
1
2
_
suuri massa →
suuri liike-�energia
suuri nopeus → suuri liike-�energia
Mekaaninen energia säilyy:
E=Ek+Ep
Pallon pudotessa asemaenergia muuttuu liike-energiaksi.
Pallon pompatessa liike-energia muuttuu asemaenergiaksi.
Heiluri
suurin nopeus → suurin liike-energia
pienin korkeus → pienin potentiaalienergia
pienin nopeus → pienin liike-energia
suurin korkeus → suurin potentiaalienergia
Työ W
Kun kone, eliö tai ihminen tekee työtä, �se muuttaa energiaa toiseen muotoon.
Työ W
Työn määrä W on �muuntuneen energian määrä:
W = ΔE
Energianmuutoskaavio
Energianmuutoskaavio kuvaa, miten energia muuttuu toiseen muotoon.
Energianmuutoskaavio
Energian alkuperäinen muoto
Muutos / vuorovaikutus
Energian uusi �muoto
Joku muu �uusi muoto
Kokonaisenergia säilyy!
Energianmuutoskaavio jarrutuksesta
Liike-energia
Kitka
Liike-energia
Lämpö
Energianmuutoskaavio hehkulampusta
Hehkulanka vastustaa sähkövirtaa
Valo
Lämpö
Sähkö-�energia
(varausero)
Mekaaninen työ
Kappaleen liiketilan muuttamiseen kuluva työ
W = Fs
(työ on voima kertaa matka)
W = Fs
F
s
Työ W riippuu kappaleen siirtämiseen tarvittavasta voimasta F ja matkasta s.
W = Fs = Gh
F
h
Nostamiseen tarvittava voima F on yhtä suuri kuin kappaleen paino G.
G
Teho P
Teho kuvaa työn tekemisen nopeutta.
Tehokas tekee paljon työtä lyhyessä ajassa.
Teho P
Teho on työn ja siihen käytetyn ajan suhde:
P=W/t
Tehon tunnus P
Tehon yksikkö 1 J/s = 1 W = 1 watti
Hyötysuhde
Hyötysuhde on hyödylliseen muotoon muuttuneen energian osuus kulutetusta energiasta.
resistanssi
Valo 7%
Lämpö�93 %
Sähkö
Perinteisen hehkulampun hyötysuhde on 7 %.