دانشنامهمفهوم
انرژی Energy
انرژی توانایی انجام کار است؛ کمیتی پایسته که از شکلی به شکل دیگر تبدیل میشود اما هرگز از بین نمی‌رود، و در دستگاه SI با ژول (J) سنجیده میشود.
نام‌های دیگر: انرژی چیست
انرژی مفهومی است که در همهٔ بخش‌های فیزیک ظاهر میشود، از حرکت یک توپ تا درخشش ستاره‌ها. تعریف کوتاه و معمول آن «توانایی انجام کار» است، اما شاید بهتر باشد آن را کمیتی بدانیم که هر تغییری در طبیعت با آن همراه است و هرگز ساخته یا نابود نمیشود، فقط جابه‌جا میشود.
انرژی چه شکل‌هایی دارد؟
- انرژی جنبشی: انرژی حرکت. برای جسمی به جرم m و سرعت v برابر است با نصف جرم ضرب مجذور سرعت (E = ½mv²).
- انرژی پتانسیل: انرژی ذخیره‌شده در وضعیت، مانند انرژی گرانشی جسمی بالای زمین یا انرژی کشیدگی یک فنر.
- انرژی گرمایی: حرکت تصادفی ذرات. همان گرمایی که حس می‌کنیم.
- انرژی الکترومغناطیسی: نور و همهٔ امواج الکترومغناطیسی.
- انرژی شیمیایی و هسته‌ای: انرژی ذخیره‌شده در پیوندهای شیمیایی یا در هسته‌های اتمی.
یکای انرژی در دستگاه SI ژول است. برای مقایسه، بالا بردن یک سیب از زمین تا ارتفاع یک متر حدود یک ژول انرژی لازم دارد.
انرژی چگونه پایسته است؟
قانون پایستگی انرژی میگوید در یک دستگاه بسته مجموع انرژی ثابت می‌ماند. وقتی توپی سقوط میکند، انرژی پتانسیل‌اش به جنبشی تبدیل میشود. وقتی ترمز خودرو را می‌گیریم، انرژی جنبشی به گرما تبدیل میشود، نه اینکه ناپدید شود. این قانون با ترمودینامیک پیوند عمیق دارد. نکتهٔ مهم این است که انرژی همیشه به‌طور کامل قابل تبدیل به کار مفید نیست: بخشی به گرمای پراکنده بدل میشود و این به مفهوم آنتروپی می‌رسد.
انرژی و ماده چه ارتباطی دارند؟
آلبرت اینشتین نشان داد جرم هم شکلی از انرژی است. رابطهٔ معروف او E = mc² تبدیل جرم و انرژی را بیان میکند و علت درخشش ستاره‌هاست: در همجوشی هسته‌ای بخش کوچکی از جرم به انرژی تبدیل میشود. جزئیات در هم‌ارزی جرم و انرژی آمده است. در مقیاس کیهان هم انرژی تاریک بخش بزرگی از محتوای انرژی جهان است. جرم و انرژی دو روی یک سکه‌اند.
پرسش‌های رایج
### انرژی چیست؟
انرژی توانایی انجام کار یا ایجاد تغییر است. شکلهای گوناگون دارد و از شکلی به شکل دیگر تبدیل میشود.
### قانون پایستگی انرژی چیست؟
میگوید انرژی کل یک دستگاه بسته ساخته یا نابود نمیشود و فقط از شکلی به شکل دیگر تغییر میکند.
### یکای انرژی چیست؟
ژول (J) در دستگاه SI. کالری و کیلوواتساعت هم برای کاربردهای گوناگون استفاده میشوند.
### آیا انرژی از هیچ ساخته میشود؟
خیر. انرژی تنها تبدیل میشود. در نسبیت هم جرم بهعنوان شکلی از انرژی در حساب میآید.
فکت علمی
دانستنی‌ها
- ۶ مهر ۱۴۰۵مگنتار و انرژی در چند ثانیهمگنتارها ستارههای نوترونی با میدان مغناطیسی بسیار قویاند. در شرارهای غولآسا در دسامبر ۲۰۰۴ از مگنتار SGR 1806-20، در یکدهم ثانیه انرژیای آزاد شد که خورشید در حدود ۱۵۰ هزار سال میتابد.
- ۲۶ فروردین ۱۴۰۴انرژی تاریکانرژی تاریک شکلی پیشنهادی از انرژی است که انبساط شتابندهٔ جهان را پیش میبرد و بنا بر الگوی لاندا-سیدیام حدود ۶۸ درصد از جرم-انرژی جهان را میسازد؛ ماهیتش هنوز بیشتر فرضی است.
- ۱۶ فروردین ۱۴۰۳انبساط شتابان و انرژی تاریکبا رصد ابرنواخترهای دوردست معلوم شد جهان با شتاب منبسط میشود. گمان میرود عامل آن انرژی تاریک باشد که حدود ۶۸ درصد کل جرم-انرژی جهان را میسازد و ماهیتش هنوز معلوم نیست.
- ۳ بهمن ۱۴۰۲انرژی ابرنواخترابرنواختر از شدیدترین رویدادهای جهان است. درخشندگی اوجش میتواند با کل یک کهکشان برابری کند و سپس طی چند هفته یا ماه کمفروغ میشود.
- ۱۸ آبان ۱۴۰۲انرژی تاریکگمان میرود انرژی تاریک حدود ۶۸ درصد از انرژی کل جهان را بسازد و انبساط جهان را شتاب دهد، با این حال یکی از بزرگترین رازهای علم است.
- ۲۴ مرداد ۱۴۰۲انرژی یک ابرنواختراوج درخشندگی یک ابرنواختر میتواند با کل کهکشان میزبانش برابری کند و پس از آن طی چند هفته یا چند ماه کمفروغ میشود.
- ۱۸ تیر ۱۴۰۲انرژی تاریک، ۶۸ درصد جهانبر اساس اندازهگیریها حدود ۶۸ درصد از انرژی کل جهان از انرژی تاریک است، و ماهیتش هنوز ناشناخته مانده است. گمان میرود همین انرژی انبساط جهان را شتاب میدهد.
- ۱۱ تیر ۱۴۰۲انرژی تاریک و انبساط جهانجهان در حال انبساط است و دانشمندان انرژی تاریک را عامل شتاب گرفتن این انبساط میدانند، هرچند ماهیت آن هنوز معما است.
- ۱۶ خرداد ۱۴۰۲انرژی تاریک و انبساط شتابانانرژی تاریک نام گذاشته شده برای چیزی ناشناخته که گمان میرود انبساط جهان را شتاب میدهد و کهکشانها را سریعتر از هم دور میکند.
تصویر روز ناسا
ذرات پرانرژی به زمین برخورد می کند۱۴ آذر ۱۴۰۲