Kråka, Corvus corone cornix



Markberedning

Saint-Georges-sur-L'aa, Frankrike

 

 

Energi

Grundläggande för all mänsklig aktivitet är behovet av energi. Begreppet energi kommer av ett ord med betydelsen "verksamhet, handlingskraft". Stora mängder energi används inom jordbruk, industri, för transporter och uppvärmning. Detta kapitel handlar om energi som fysikaliskt fenomen och om de olika energikällor vi använder samt de problem som kan uppstå vid energiproduktion.

Del 1 Energi

Del 2 Energiomvandlingar

Del 3 Energikällor

Del 4 Fossila bränslen

Del 5 Försurning

Del 6 Kärnkraft

Del 7 Förnybara energikällor

Del 8 Vattenkraft

Del 9 Biobränslen

Del 10 Framtidens energiförsörjning

 

 

Klimat och klimatförändringa

     

 

Energifakta

Läran om värme och omvandling av värme till andra energiformer kallas för termodynamik efter det grekiska ordet för värme, therme. Termodynamiken samman­fattas i några huvudsatser.

Energi kan inte förintas eller nyskapas; den kan endast omvandlas mellan olika energiformer.

Det finns ingen process vars enda resultat är att värme från en värmekälla helt omvandlas till mekaniskt arbete.

Entropin för en ren substans är noll vid den absoluta nollpunkten.

Två kroppar i kontakt med varandra antar samma temperatur. Värmeenergi övergår från den varmare till den kallare kroppen tills temperaturen har utjämnats.

Termodynamikens första huvudsats kallas även för energiprincipen. Den beskriver de villkor som gäller vid all användning av energi oavsett vilken energikälla som utnyttjas. Energi kan inte förintas. När vi i dagligt tal pratar om energiförbrukning menar vi inte att energin försvinner utan att den omvandlas från en energiform till en annan.

Innebörden av den andra huvudsatsen är att värme aldrig till 100% kan omvandlas till en annan energiform. Det är omöjligt att konstruera "evighetsmaskiner" eftersom en del av energin omvandlas till värme. Värmen kan sedan inte fullständigt återföras till mekaniskt arbete.

Entropi är ett mått på oordningen bland molekyler och atomer. Vid temperaturer över den absoluta nollpunkten (-273°C) rör sig atomerna mer eller mindre. Ju lägre temperatur, desto mindre rörelse tills atomerna är helt stilla. Sedan kan inte temperaturen sjunka ytterligare.

 



Energiformer

Energi kan förekomma i ett antal olika former. De energi­källor vi utnyttjar innehåller någon av energiformerna nedan.

Värmeenergi

Värme, eller termisk energi, är ett mått på den mikroskopiska rörelsen hos materiens beståndsdelar. Ju varmare det är desto mer rör sig atomer och molekyler. I fasta ämnen vibrerar atomerna kring ett jämviktläge, i vätskor och gaser är rörelsen friare. Det finns ingen definitiv gräns uppåt utan det kan bli hur varmt som helst. Däremot finns det, enligt termodynamikens tredje sats, en absolut nollpunkt vid -273°C då ingen värmerörelse sker.

Strålningsenergi

Strålningsenergi finns hos elektromagnetisk strålning med olika våglängd. Hit räknas t.ex. synligt ljus, mikrovågor och röntgenstrålning. Strålningen består av små "strålningspaket". Ett sådant paket kallas för en foton. Det som skiljer de olika varianterna av elektromagnetisk strålning från varandra är våglängden och energiinnehållet i varje foton. Strålning som har kortare våglängd än synligt ljus kan skada oss om vi får för hög dos. Orsaken till detta är att fotonerna har så hög energi att de kan bryta kemiska bindningar. Därmed kan de skada DNA och andra viktiga molekyler i våra celler. Kortast våglängd, och därmed högst energiinnehåll, har gammastrålningen som avges från vissa radioaktiva ämnen.

 

Elektromagnetisk strålning

Synligt ljus utgör bara en liten del av den elektromagnetiska strålning som finns. Andra djur kan ibland se våglängder som vi inte ser. Ormar uppfattar infraröd strålning (värmestrålning) och kan därför jaga i mörker. Ju kortare våglängden är desto mer energi har strålningen. Gammastrålning är den mest energirika strålningen.

Kemisk energi

Kemisk energi är den energi som finns i molekylernas bindningar mellan atomerna. Vid kemiska reaktioner kan energi frigöras genom att kemiska bindningar bryts och nya uppstår. Vid förbränning av en energirik sockermolekyl bildas vatten och koldioxid som har ett lägre energiinnehåll.

Elektrisk och magnetisk energi

Elektriskt laddade partiklar påverkar varandra med krafter som är attraherande vid olika laddning och repellerande vid lika laddning. Dessa krafter kan ge upphov till rörelse hos de laddade partiklarna, en elektrisk ström. Den elektriska strömmen skapar ett magnet­fält. Magnetisk energi har därför ett nära samband med elektrisk energi.

Mekanisk energi

Ett föremål kan ha en energi som beror av läget och rörelsen i förhållande till andra föremål. Energin har ett samband med de krafter som verkar på föremålet. Mekanisk energi kan vara av två slag, potentiell energi (lägesenergi) och rörelseenergi. En typ av potentiell energi är den elastiska energin hos en spänd fjäder eller ett gummiband. En simhoppare på 10 meters höjd har en lägesenergi i förhållande till vattenytan. Denna orsakas av att hon påverkas av gravitationskraften från jorden. Medan hon faller har hon även en rörelseenergi relativt vattenytan. Ju högre hastigheten är desto större är rörelseenergin. När hon träffar vattnet kommer rörelseenergin att tas upp av vattenmolekylerna.

Kärnenergi

Inom atomkärnan finns krafter mellan de ingående delarna. Kraften kallas kärnkraft och verkar bara på mycket kort avstånd. När kärnenergi frigörs vid en kärnreaktion minskar massan hos atomkärnan. Det är den omvandlade massan som ger upphov till energi. Hur mycket energi (E) som frigörs kan beräknas med hjälp av Albert Einsteins formel:

m står för massan och c är ljushastigheten. Den totala energimängd som används i Sverige under ett år motsvarar ungefär 20 kg materia.



 

Vindkraft på Middelgrund