Μορφές και μετατροπές ενέργειας

Στον όρο «ενέργεια» είναι εξαιρετικά δύσκολο να δοθεί ένας επιστημονικά σωστός και εννοιολογικά πλήρης ορισμός. Η έννοια της ενέργειας από τα μέσα του 19ου αιώνα χρησιμεύει στους φυσικούς για την περιγραφή των φυσικών φαινομένων με ενιαίο τρόπο. Έτσι η ενέργεια που έχει ένα σώμα όταν κινείται λόγω της ταχύτητάς του ονομάζεται κινητική ενέργεια. Δυναμική ενέργεια ονομάζεται η ενέργεια που «περιέχει» ένα σώμα λόγω της θέσης ή της κατάστασης του.

Ένας ποδοσφαιριστής που εκτελεί πέναλτι ασκεί με το πόδι του δύναμη στην μπάλα, καθώς την κλοτσά. Η μπάλα θα αποκτήσει κινητική ενέργεια ίση με το έργο της δύναμης του ποδοσφαιριστή καθώς κλοτσά την μπάλα. Ένας αρσιβαρίστας ασκεί κατακόρυφη δύναμη με φορά προς τα άνω και σηκώνει την μπάρα. Καθώς η μπάρα ανυψώνεται αποκτά δυναμική ενέργεια ίση με το έργο της δύναμης του αθλητή στη μπάρα. Τίθεται το ερώτημα: που βρίσκει ο ποδοσφαιριστής την ενέργεια που προσδίδει στην μπάλα και που βρίσκει την ενέργεια ο αθλητής που προσδίδει στην μπάρα; Η απάντηση είναι στις τροφές που λαμβάνει ο άνθρωπος. Οι τροφές περιέχουν χημική ενέργεια λόγω των δυνάμεων που ασκούνται μεταξύ των ατόμων που σχηματίζουν τα μόρια των χημικών ενώσεων. Με την «καύση» της γλυκόζης η αποθηκευμένη χημική ενέργεια μεταφέρεται στους μυς η οποία μετατρέπεται σε κινητική και έτσι προκαλείται η κίνηση των μυών.

Με άλλα λόγια: Η χημική ενέργεια είναι μια μορφή δυναμικής ενέργειας, η οποία οφείλεται στις δυνάμεις που ασκούνται μεταξύ των ατόμων που ενώνονται για να σχηματίσουν τα μόρια των χημικών ενώσεων.

Χημική ενέργεια έχουν και τα καύσιμα όπως η βενζίνη, το πετρέλαιο, το φυσικό αέριο που με τη καύση τους στις μηχανές εσωτερικής καύσης η χημική ενέργεια των καυσίμων μετατρέπεται σε θερμική και στη συνέχεια σε άλλες μορφές όπως κινητική, ηλεκτρική κ.α.

Θεμελιώδεις Μορφές Ενέργειας

Ανάλογα με τις μεταβολές που παρατηρούμε γύρω μας, διακρίνουμε διάφορες μορφές ενέργειας όπως χημική, θερμική, ηλεκτρική, πυρηνική, φωτεινή και ηχητική. Στο μικρόκοσμο, τα σωματίδια όπως τα μόρια, τα άτομα, οι πυρήνες και τα ηλεκτρόνια αλληλεπιδρούν μεταξύ τους ασκώντας δυνάμεις και εξαιτίας αυτών των δυνάμεων έχουν δυναμική ενέργεια. Επειδή η κίνηση είναι ένα γενικό χαρακτηριστικό της ύλης τα σωματίδια αυτά βρίσκονται σε διαρκή κίνηση έχοντας και κινητική ενέργεια.

Με λίγα λόγια μπορούμε να πούμε ότι η κινητική και η δυναμική ενέργεια αποτελούν τις θεμελιώδεις μορφές ενέργειας στον μικρόκοσμο. Όλες οι μορφές ενέργειας που μπορούμε να διακρίνουμε στον κόσμο που ζούμε (μακρόκοσμο) ανάγονται τελικά στην κινητική και δυναμική ενέργεια.

Η θερμική ενέργεια οφείλεται στην άτακτη κίνηση των μικροσκοπικών σωματιδίων των μορίων και των ατόμων της ύλης. Η ηλεκτρική ενέργεια ανάγεται στην κινητική ενέργεια των ηλεκτρονίων στους αγωγούς που κινούνται ομαδικά.

Η χημική ενέργεια ανάγεται στην δυναμική ενέργεια που οφείλεται στις δυνάμεις μεταξύ ατόμων και μορίων. Η πυρηνική ενέργεια είναι η δυναμική ενέργεια που οφείλεται στις δυνάμεις μεταξύ των πρωτονίων και των νετρονίων του πυρήνα των ατόμων.

Μετατροπές Ενέργειας

Ο άνθρωπος ανακάλυψε διεργασίες και φαινόμενα στις οποίες πραγματοποιούνται συγκεκριμένες μετατροπές ενέργειας. Ο άνθρωπος με συνεχείς προσπάθειες  κατόρθωσε να κατασκευάσει μηχανές που με κατάλληλες διεργασίες μετατρέπουν τη μια μορφή ενέργειας σε άλλη. Μερικά παραδείγματα είναι τα ακόλουθα: ο κινητήρας του αυτοκινήτου μετατρέπει την χημική ενέργεια των καυσίμων αρχικά σε θερμική και στη συνέχεια σε κινητική. Ο ηλεκτρικός λαμπτήρας μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε φωτεινή και θερμική. Ο λύχνος του φωταερίου μετατρέπει την χημική ενέργεια σε φωτεινή . Ο ηλεκτρικός ανεμιστήρας μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε κινητική.