8. Energia Flashcards
Miten energia ja luonnontieteet liittyvät toisiinsa?
Energia on merkittävä osa luonnontieteitä, sillä sen avulla voidaan selittää lukuisia ilmiöitä, jonka vuoksi energia onkin yksi tärkeimmistä käsitteistä luonnontieteiden maailmassa. Se lisäksi yhdistää luonnontieteiden eri osa-alueita toisiinsa. Fysiikassa energialla voidaan selittää erilaisten ilmiöiden tapahtumisia, kemiassa sitä, miksi tietty kemiallinen reaktio nostaa ympäristön lämpötilaa, biologiassa selittää solun toimintaa ja maantieteessä tutkitaan luonnonvarojen näkökulmasta.
Mitä energia on? Kirjaintunnus ja yksikkö.
Energia ilmenee systeemin kykynä tehdä työtä tai lämmittää ympäristöä. Energian kirjaintunnus on E, ja sen SI-järjestelmän mukainen yksikkö on joule J. Joule on hyvin pieni yksikkö. Yksi joule vastaa energiamäärää, jolla voidaan sulattaa 3mg jäätä, tai nostamaan 100g punnus noin metrin korkeudelle. Yhdessä herneessäkin on 600 joulea energiaa. Tämän vuoksi sen kanssa käytetään runsaasti kerrannaisyksiköitä, kuten kilojouleja kJ ja megajouleja MJ.
Kerro Auringosta energialähteenä.
Aurinko on kaikista tärkein energialähde, sillä se mahdollistaa elämän maapallolla ja lisäksi kaikki ihmisen käyttämä energia on peräisin Auringosta. Auringon energia on peräisin sen sisällä tapahtuvista ydinreaktioista - vetyfuusioista - joissa vapautuu runsas määrä energiaa. Tämä vapautunut energia siirtyy ympäröivään avaruuteen sähkömagneettisena säteilynä.
Pieni osa tästä Auringon sähkömagneettisesta säteilystä osuu Maahan. Osa säteilystä imeytyy maan pintaan ja ilmakehään, osa puolestaan heijastuu maanpinnalta takaisin avaruuteen. Aurinko aiheuttaa maapallolla esimerkiksi veden kiertokulun, merivirrat, sekä tuulet.
Kerro säteilyenergiasta.
Aurinko on yksi säteilyenergian lähteistä. Maapallolle tuleva säteily on pääosin näkyvää valoa ja lämpösäteilyä, mutta myös UV-säteilyä ja muita energiamuotoja on pieniä määriä. Säteilyenergia mahdollistaa fotosynteesin.
(huom! myös Aurinko energialähteenä kohta!!)
Kerro liike-energiasta.
Liikkuvalla kappaleella on liike-energiaa. Liike-energiaa merkitään kirjiantunnuksella Ek, sillä joissain yhteyksissä sitä kutsutaan myös kineettiseksi energiaksi. Liike-energian suuruuteen vaikuttaa kappaleen nopeus ja massa, jolloin sitä kuvaava suureyhtälö on Ek=1/2mv^2. Hitaasti liikkuvan junan liike-energia voi siten olla suurempi, kuin nopeasti liikkuvan auton.
Kerro potentiaalienergiasta.
Potentiaalienergia on sitoutunutta energiaa, jota varastoituu kappaleeseen sen asemoinnin poiketessa nollatasosta. Nollatasolla tarkoitetaan sovittua kohtaa, jossa potentiaalienergia on nolla; usein se on maan pinta. Esimerkiksi kun kirjan nostaa pöydälle, tai kissa nousee puuhun, ne sijoittuvat nollatason yläpuolelle, jolloin niillä on potentiaalienergiaa. Potentiaalienergiaa varastoituu kappaleeseen myös muodonmutoksissa, esimerkiksi oksaa taivuttamalla.
Potentiaalienergiaa kuvataan kirjaintunnuksella Ep, ja sen suuruuteen vaikuttaa kappaleen massa, sekä korkeus nollatasosta. Potentiaalienergiaa kuvaava suureyhtälö on siten Ep=mgh, kun g=putoamiskiihtyvyys 9,81 m/s^2.
Kerro kemiallisesta energiasta.
Kemiallinen energia on aineen atomien välisiin sidoksiin sitoutunutta potentiaalienergiaa. Kemiallista energiaa syntyy esimekriksi yhteyttämisreaktiossa ja vapautuu puolestaan esimerkiksi palamisessa. Kemiallista energiaa on myös paristoissa ja akuissa.
Kerro sisäenergiasta.
Sisäenergia on aineen rakenneosiin varastoitunutta liike- ja potentiaalienergiaa, joka havaitaan lämpötialn muutoksena. Esimerkiksi autolla jarruttaessa metalliset jarrupalat hankaavat jarrulevyihin, jolloin metallin atomit alkavat värähdellä nopeammin. Tällöin metallin sisäenergia kasvaa ja lämpötila nousee.
Kerro ydinenergiasta.
Ydinenergia on atomien ytimiin varastoitunutta energiaa, jota vapautuu radioaktiivisten ydinten hajoamisessa. Ydinenergiaa saadaan hyödynnettyä esimerkiksi sähköntuotannossa.
Mitä tarkoitetaan energian säilymislailla? Energian muuntuminen.
Energian säilymislain mukaan energiaa ei häviä, eikä sitä myöskään synny tyhjästä. Energiaa voi kuitenkin muuntua muodosta toiseen, mutta sen kokonaismäärä ei silloinkaan muutu. Energiaa muuntuu muodosta toiseen luonnon tapahtumissa, esimerkiksi kissan kiivetessä puuhun, siihen varastoituu potentiaalienergiaa, ja puusta alas hypätessään osa siitä muuttuu liike-energiaksi. Pesukone puolestaan muuntaa sähköverkosta ottamaansa energiaa liike-energiaksi, sekä lämmittää vettä. Taskulamppu puolestaan muuntaa paristojen kemiallisen energian näkyväksi valoksi.
Mitä energiakaaviot ovat?
Energian muuntumista muodosta toiseen voidaan kuvata energiakaaviolla. Se esittää, missä muodossa energia on alkutilanteessa ja mihin muotoon se lopulta muuntuu. Energiakaaviota luetaan vasemmalta oikealle. Lisäksi energiakaavion alku- ja lopputilanteita kuvaavien alueiden korkeus, kuvaa kunkin energiamuodon suhteellista osuutta.
Mikä on yhteyttämisreaktio?
Auringon säteilyenergia mahdollistaa yhteyttämisreaktion eli fotosynteesin, jossa tapahtuu yksi luonnon tärkeimmistä energianmuutoksista. Fotosynteesissä kasvi muuttaa auringon säteilyenergian sille hyödylliseen muotoon. Tällöin vedestä ja hiilidioksidista tulee auringon säteilyenergian vaikutuksesta glukoosia ja happea. Lisäksi reaktiossa sitoutuu kemiallista energiaa, joka päätyy ravinnon mukana eläimiin ja ihmisiin.
