Energie

Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Skočit na: Navigace, Hledání

Energie je skalární fyzikální veličina, která popisuje schopnost hmoty (látky nebo pole) konat práci. Energie je slovo vytvořené fyziky v polovině devatenáctého století z řeckého energeia (vůle, síla či schopnost k činům). Energie je popsána stavovou veličinou. Energie může mít různé formy. Existuje např. kinetická energie (tu lze spočítat dle formule Ek = ½ m·v2) a konfigurační (polohové či potenciální) energie (dané vzájemnou polohou a přitahováním nebo odpuzováním částic, např. gravitací nebo magnetismem).

Zákon zachování energie říká, že energie se může měnit z jednoho druhu na jiný, nelze ji vytvořit ani zničit, v izolované soustavě však její celkové množství zůstává stejné. Proto součet velikosti práce, které těleso nebo pole vykoná, a vydaného tepla se rovná úbytku jeho energie, která se přemění v jinou formu.

Energie (tzv. klidová energie) přísluší též každému objektu s klidovou hmotností bez ohledu na jeho pohybový stav a působení silových polí. Přeměna této energie na jiné formy bývá nesprávně označována jako přeměna hmoty (hmotnosti) v energii.

Pravděpodobně neznáme[kdo?] všechny možné formy energie. Předpokládá se, že většina vesmíru je tvořena dnes zcela neznámou formou hmoty, která nese přes 70% energie a které se prozatím říká "temná energie". Pokud to není nějaká forma hmoty, znamenalo by to podstatnou změnu v představách o stavbě vesmíru a pojmech hmota a energie.

Množství energie spotřebované za jednotku času udává veličina příkon, poměr vydané a dodané energie udává veličina účinnost.

Značení a jednotky[editovat | editovat zdroj]

Jako symbol energie se používá písmeno E.

Hlavní jednotka energie i práce v soustavě SI je joule, značka jednotky: J. Je definován jako práce, kterou vykoná síla 1 N působící po dráze 1 m.

Další používané mimosoustavové jednotky jsou:

  • kalorie (cal, rovná se 4,185 J), používala se ve fyzice před zavedením metrické jednotky
  • kilokalorie (kcal, rovná se 4185 J, tedy zhruba množství energii potřebné pro ohřátí litru vody o jeden stupeň Celsia), dodnes se občas používá při výpočtu energetické hodnoty potravin
  • elektronvolt (eV, je to přibližně 1,602×10−19 J, tedy energie, již elektron získá proběhnutím elektrického pole s potenciálem jednoho voltu), používá se především v částicové fyzice
  • Tuna měrného paliva - používá se v energetice
  • kilowatthodina - používá se v energetice a silové elektrotechnice

Ekvivalence s hmotností[editovat | editovat zdroj]

Ze speciální teorie relativity plyne, že hmotnost (nikoliv hmota) a energie jsou ekvivalentní podle Einsteinova vztahu

E = mc2,

kde je hmotnost, je rychlost světla ve vakuu.

Druhy energie[editovat | editovat zdroj]

Druhy energie se rozlišují např. podle druhu síly, která působí, podle zdroje, který energii vydává, ap.:

Podle působící síly[editovat | editovat zdroj]

Podle zdroje[editovat | editovat zdroj]

Přeměny energie[editovat | editovat zdroj]

Energie jednoho druhu se obecně přeměňuje v jiný druh konáním práce.

V makroskopickém popisu se však od mikroskopického působení silových interakcí zpravidla odhlíží a přeměna se může jevit jako bezprostřední (při anihilaci částice a antičástice látky v klidu) nebo se zavádějí nové veličiny fenomenologicky popisující disipaci či skrytý přenos energie a formulují se nová pravidla pro energetické děje. V termodynamice se proto zavádí teplo a přeměna energie se v termodynamickém popisu řídí prvním a druhým zákonem termodynamiky.

Jeden druh energie (přeměňované či přeměněné) lze zpravidla považovat za energii potenciální, která je "uložena" v silovém poli (polohová energie) nebo klidové hmotnosti (klidová energie) daného fyzikálního systému i v jeho relativním klidu, druhá je energií dynamickou, projevující se v časové přeměně či pohybu (kinetická energie, energie vlnění).

V některých případech jsou jisté druhy energie zaváděny jako teoretický koncept a současná fyzika zatím neumí vysvětlit jejich podstatu ani zákony jejich přeměny (např. tzv. temná energie). Není ani jasné, zda lze zachování energie či druhý termodynamický zákon vztahovat na vesmír jako celek. Různé teorie nabízejí různá řešení a experimenty a pozorování nestačí k jejich vyvracení (a je možné, že takové vyvrácení ani není možné kvůli neopakovatelnosti vývoje vesmíru jako celku).

Přeměny energie a jíimi vyvolané změny struktury molekul a látek jsou podstatou chemických a biologických dějů.

Využitím přeměny energie pro lidské účely se zabývají energetika i další obory techniky (elektrotechnika, radiotechnika, dopravní technika, optika...). S přeměnou energie jsou ve své podstatě spojeny i mnohé aplikace v hospodářství (průmysl, zemědělství, doprava, lékařství) i společenském životě (technické prostředky pro kulturní tvorbu, didaktiku, vědu a výzkum i v humanitních oborech).

Související články[editovat | editovat zdroj]

Externí odkazy[editovat | editovat zdroj]

  • Slovníkové heslo energie ve Wikislovníku