Olika former av energi

Energi

Runt omkring dig ser du hela tiden resultatet av olika former av energier - eller egentligen energiomvandlingar. Vår värld drivs av energiomvandlingar, när energi övergår från en form till en annan. I dina fysikstudier har du tidigare stött på flera former av energi, ex ljud, ljus och värme. I detta avsnitt ska vi sammanfatta några fysikaliska regler kring just energi och hur energiomvandlingar fungerar.

Energi är en storhet och har symbolen E. Man mäter vanligtvis energier i enheten joule (J). 1 J är dock en väldigt liten mängd energi, så oftast kommer det att handla om flera tusen joule, och då uttrycker man det i kJ (kilojoule). Men det finns också andra sätt att mäta energi. Du har säkert läst energiinnehållet i livsmedel någon gång, och där uttrycks energin oftast i enheten kalorier (cal).

Olika former av energi

Det finns många olika former av energi, och alla dessa former är lika viktiga. Allt som fungerar runt omkring fungerar för att denna energi finns. Och energin är konstant, vi kan alltså inte skapa någon ny energi när vi behöver den, utan vi måste omvandla den från någon annan sorts energi. Detta sammanfattas i den så kallade energiprincipen:

Energi kan inte skapas eller förstöras, den kan bara omvandlas.

Låt oss titta på ett exempel:

Du ska ta dig till skolan. Detta gör du på cykel, och vägen är backig och brant. 

För att du ska kunna cykla måste du få cykeln att röra sig, och det är tungt, eller hur? Det krävs energi. Varifrån kommer då denna energi? Jo, i din kropp omvandlas ATP (kommer du ihåg energimolekylen som bildas i cellandningen) till rörelse i dina muskler som trampar. Och dina muskler omvandlar sin rörelse till cykelns rörelse. Men ATP:n då, varifrån kommer den? Den kommer från energi du ätit, din frukost. För all form av mat innehåller också energi. 

Så, vilka olika former av energi finns det? Den frågan kan ha många olika svar, men jag väljer att skilja på följande kategorier:

Rörelseenergi = Kinetisk energi

Allt som rör sig har en så kallad rörelseenergi. Det känns ganska naturligt att det behövs energi för att röra sig, och eftersom energiprincipen säger att energi inte kan förstöras eller skapas, så måste ju energin som behövs omvandlas, i detta fall till rörelseenergi. 

När det kommer till fysik vill man ofta också räkna hur mycket energi som verkligen används. En kropp som rör sig har en rörelseenergi som beräknas enligt formeln:

m = massa, v = hastighet

Lägesenergi = Potentiell energi

När en skateboardåkare står uppe på en ramp och ska åka ner i en halfpipe (ett rör man åker i, från kant till kant) har den ingen rörelseenergi, den står ju stilla. Men när åkaren fäller ner sin skateboard över kanten och börjar åka så får den plötsligt det. Varifrån kommer då denna energi? Energiprincipen säger ju att energin måste omvandlas från någon annan källa. Den energi som omvandlas kallas för lägesenergi. Denna energiform är beroende av föremålets läge ovanför en förutbestämd nollnivå. Man kommer alltså överens om var noll ska ligga, varifrån vi ska börja räkna. Oftast använder vi jordytan som nollnivå. 

När en kropp tas från jordytan och lyfts uppåt får den alltså en lägesenergi, som beror på hur högt upp från jordytan den lyfts. Denna energi har sedan kroppen så länge den befinner sig där, och denna energi omvandlas nästan utan undantag till rörelseenergi när kroppen förflyttas från sin höga position. 

Hur mycket lägesenergi en kropp har beror också på jordens dragningskraft. Skulle vi befinna oss på månen skulle lägesenergin vara mindre, då månen utövar en mindre kraft på oss än jorden. Vill man beräkna den potentiella energin görs det enligt formeln:

m = massa, g = tyngdaccelerationen 9,81m/s^2, h = höjden ovanför nollnivån

Kemisk energi

I alla molekyler finns energi lagrad. Detta kallar vi för kemisk energi. Vissa former av kemisk energi kan vi människor omvandla och utnyttja, tänk på sådana molekyler som vi äter och kan omvandla till ATP i kroppen. Kemisk energi finns också bunden i ex. trä som vi eldar och omvandlar till värme och ljus. I princip finns det kemisk energi bunden i alla molekyler, men det är inte alla molekylers energi som kan omvandlas till en annan form.

Elektrisk energi

Också elektricitet är en form av energi. Denna form av energi är intressant eftersom vi människor på många olika sätt försöker omvandla andra former av energi till just el. Du har redan tidigare läst om fossila bränslen, vars kemiska energi kan omvandlas till elektricitet. I ett senare inlägg ska vi prata lite om olika former av förnybara energikällor, vars energiformer kan omvandlas till elektricitet som vi använder på många olika sätt. 

Ljusenergi och ljudenergi - Energi i vågrörelse

Alla former av vågrörelser är också de energi. De typer av vågor som vi redan pratat om är ljus och ljud, och båda formerna av vågor är också energityper. Ljus tillhör dessutom kategorin elektromagnetisk strålning som vi kommer att prata om senare. Dit hör andra typer av strålning som du känner till, ex. röntgenstrålning, radiovågor och UV-strålning.

Värme

Kanske den viktigaste kategorin av energi att känna till är värme. Ni känner intuitivt på er att värme är energi, och ni vet att det krävs någon form av energi för att få värme. Det kan handla om att tända en brasa i öppna spisen (kemisk energi) eller att vrida på elementen i sovrummet (elektrisk energi). I alla system som omvandlar energi sker det en liten värmeutveckling, och det sker en så kallad energiförlust i form av värme. Tänk dig en motor i en bil. Vi vill att energin från bensinen vi tankat ska omvandlas till rörelseenergi, så att vi kommer framåt. Men alla delar i motorn som rör sig orsakar   en värmeutveckling, det blir varmt. Och det är ju inte den energin vi utnyttjar, vi kommer inte framåt för att bilens motor blir varm.

Alla typer av energi omvandlas så småningom till värme. Även om det kan gå många steg av energiomvandlingar så kommer så småningom all energi att bli värme.