4 ENERGIA A JEJ DRUHY

VEDECKÉ POZADIE TÉMY PRE UČITEĽA

Čo to je vlastne energia? Podľa definície je energia schopnosť konať prácu. A to rôznymi spôsobmi, keďže existuje viac druhov energie.

Kinetická energia

Prvou formou energie je pohybová energia, ktorej hovoríme aj kinetická. Kinetická energia je aj v dopravných prostriedkoch, napr. autách, motorkách alebo lietadlách, ktoré sa pohybujú, teda ktoré idú istou rýchlosťou. Pohybová energia môže aj deformovať predmety. Stane sa to napríklad keď má auto nehodu, alebo ak do niečoho narazí. Teda, keď auto vrazí do iného auta či do stromu. Auto sa potom pokazí a poškodená je aj kôra stromu. Pohybová energia tak vykoná prácu, ktorej výsledkom je deformácia predmetu.

Potenciálna energia

Ďalšou formou energie je polohová alebo potenciálna energia. Pojem potenciálnej energie tu môžeme deťom vysvetliť na nasledovnom príklade. Keď sedíme na bicykli na kopci, má bicykel potenciálnu energiu. Znamená to, že sa na ňom môžeme spustiť nadol. Ak cestou nadol nebudeme brzdiť, pôjde bicykel čoraz rýchlejšie, teda bude zrýchľovať. To je práca, ktorú energia vykonáva. Isté teleso či istý predmet má teda potenciálnu energiu vtedy, keď môže padať, resp. sa pohybovať smerom nadol. Túto formu energie využívajú aj vodné elektrárne. Hromadia vodu z rieky v priehrade. Čím je priehrada väčšia, tým viac elektrickej energie ňou možno vyrobiť. Voda sa kontrolovane vypúšťa, v turbínach sa z nej vyrába energia.

Potenciálna energia pružnosti

Ďalšou formou energie je potenciálna energia pružnosti. Je obsiahnutá napríklad v pružinách, aké sú v matracoch alebo pohovkách. Napnutá pružina dokáže vystreliť nahor guľôčku. Takto sa tento druh energie využíva v katapultoch. Keď guľôčka letí nahor, hovoríme o  zdvihovej práci. Pružina totiž koná prácu, keď odovzdáva energiu guľôčke. Potenciálna energia pružnosti pružiny sa pritom mení na kinetickú energiu guľôčky. Kedykoľvek sa isté teleso deformuje, ale snaží sa vrátiť k  svojmu pôvodnému tvaru, je v ňom potenciálna energia pružnosti.

Tieto tri formy energie, teda kinetická, potenciálna a  potenciálna energia pružnosti, označujeme pojmom mechanické energie.

Elektrická energia

Okrem mechanickej energie existujú ešte aj iné formy energie. Jednou z nich je elektrická energia. Teda prúd, ktorý vidíme napríklad ako svetlo lampy. V  elektrárňach sa tepelná energia premieňa na elektrickú energiu. Táto sa potom elektrickým vedením prenáša do domácnosti. Elektrický prúd má mnoho využití. Je to preto najvšestrannejšia forma energie.

Elektrický prúd možno vyrobiť rôznymi spôsobmi. Musí sa pritom meniť jedna forma energie na druhú. Elektrický prúd možno vyrobiť nasledovne:

  • z vetra vo veterných elektrárňach,
  • z vodnej sily riek vo vodných elektrárňach,
  • zo slnečnej energie pomocou solárnych a fotovoltaických panelov,
  • pri spaľovaní uhlia, ropy či plynu vzniká teplo, ktoré možno premeniť na elektrický prúd,
  • aj jadrová energia v jadrových elektrárňach tvorí pri rozbíjaní atómov teplo, ktoré sa potom premieňa na elektrický prúd.

Magnetická energia

Okrem toho existuje aj magnetická energia. Príkladom je podkovovitý magnet. Nosiče tejto formy energie sú vždy magnety. Dokážu iné predmety buď priťahovať, alebo odpudzovať.

Tepelná energia

Inou formou energie je tepelná energia. Aj ona koná prácu. Nosičom tepelnej energie je napríklad vodná para, pretože je veľmi horúca. Aj horúčavu sopiek možno využiť na tvorbu elektrickej energie. Teplo zo Zeme možno využiť na ohrev vody, ktorou sa potom kúri.

Energia žiarenia

Forma energie, ktorá je pre nás ľudí zvlášť dôležitá, je energia žiarenia. Nosičom takejto energie je slnečné svetlo. Ak si nedáme pozor, môže byť táto energia dokonca veľmi nebezpečná. Vidíme to, keď dostaneme úpal. A predsa je táto energia pre život na Zemi nevyhnutná. Každú sekundu premieňa Slnko asi štyri milióny ton vodíka na energiu. Tú potom odovzdáva vo forme tepelnej energie. Stačí osem minút, aby sa slnečné žiarenie dostalo zo Slnka na Zem. Na Zem sa z neho však dostane len malá časť. A predsa i táto malá časť energie žiarenia stačí, aby na našej planéte predstavovala základnú podmienku života. Zásoba vodíka v Slnku vystačí ešte asi na päť miliónov rokov. Energia žiarenia je aj v röntgenových lúčoch u lekára. Tie dokážu presvietiť ľudské telo.

Jadrová energia

Jadrová energia je energia, ktorá je medzi časticami v atómovom jadre. Nosičom jadrovej energie sú teda atómy. Možno z nich vyrobiť obrovské množstvá energie. Deje sa to v jadrových elektrárňach.

Chemická energia

Poslednú, ale veľmi dôležitú formu energie, predstavuje chemická energia. Chemickú energiu dostáva naše telo prijímaním potravy a tekutín. Chemická energia sa potom v tele mení na iné formy energie, napr. na tepelnú alebo kinetickú energiu. Aj pri horení ohňa sa chemická energia mení na tepelnú energiu. Napríklad pri spaľovaní ropy, plynu alebo dreva sa chemická energia, ktorá je v nich uložená, mení na tepelnú energiu.

Využívanie slnečnej energie rastlinami – fotosyntéza

Rastliny sú vlastne malé elektrárne. V  zelených listoch rastlín sa odohráva fotosyntéza. Presnejšie povedané, v zelenom farbive listov, v chlorofyle. Žilky v listoch zásobujú chlorofyl vodou a  ich povrch ho zásobuje CO2. Pomocou slnečného svetla ako energetického zdroja premieňa chlorofyl CO2 a  vodu na cukor. Cukor dodáva rastline energiu rovnako ako nám ľuďom dodáva chemickú energiu potrava. Fotosyntéza teda predstavuje jeden z mála procesov, v ktorom sa prirodzeným spôsobom premieňa (fyzikálna) energia žiarenia na chemickú energiu, ktorá zase tvorí základ našej výživy. A ako odpadový produkt vzniká ešte niečo, čo je pre nás ľudí veľmi dôležité – kyslík. Rastliny kyslík nepotrebujú, takže ho odovzdávajú do vzduchu. Práve rastlinám teda vďačíme za kyslík vo vzduchu, bez ktorého by sme sa my, ľudia, ani zvieratá nezaobišli. To znamená, že by sme sa nezaobišli bez rastlín. Veď rastliny plnia ešte ďalšiu veľmi dôležitú úlohu – zbavujú nás CO2 . Tepelnými elektrárňami, dopravnými prostriedkami i lietadlami tvoria ľudia čoraz viac CO2 , ktorý sa dostáva do vzduchu. Je ho omnoho viac, ako je pre našu planétu zdravé. Preto by sme si mali ceniť každučký strom a radšej sadiť ďalšie, nie rúbať pralesy.

Jednotky energie


Jednotky energie nie je ťažké vzájomne premieňať:

1 000 J = 1 kilojoule = 1kJ 

1 milión J = 1 mega joule = 1 MJ

1 miliarda J = 1 giga joule = 1 GJ 

1 joule = 1 watt sekunda (Ws) 

60 Ws = 3 600 kJ 

1 tona merného paliva (TMP) = 8 141 kWh 

1 kilokalória (kcal) = 1 000 kalórií

Premena energie

Nie každú energiu dokážeme hneď využiť. Často ju treba najprv premeniť, ako napríklad v prípade elektriny. Často tu hovoríme aj o „spotrebe energie“. Myslí sa tým, že energia sa z jednej formy premení na druhú.Napríklad fén premieňa elektrickú energiu na tepelnú. Energia nemôže totiž zmiznúť. A energia nemôže ani len tak vzniknúť z ničoho. Na to, aby fén fungoval, musíme najprv už existujúcu energiu premeniť na elektrinu. Elektrická energia a teplo vyrobené z obnoviteľných zdrojov (napr. Nemecko v roku 2016):

  1. 59 % bio energia
  2. 20 % veterná energia
  3. 12% slnečná energia
  4. 6 % vodná energia
  5. 3 % geotermia

Šetrenie energiou

Hoci sa ľudia pokúšajú čoraz viac využívať obnoviteľné zdroje energie, pre životné prostredie je najlepšie, ak spotrebu energie čo najviac obmedzíme.

Ako možno šetriť energiu?

  1. Šetriť teplú vodu. Ak sa namiesto kúpania vo vani plnej teplej vody radšej osprchujeme, ušetríme veľa vody. Vodu nemusíme pustiť najsilnejším prúdom, ani nemusí byť horúca. Dokonca je to lepšie aj pre pokožku. Umývať riady v plnej umývačke je šetrnejšie, ako ich umývať ručne. Dôležité je však zapnúť umývačku až vtedy, keď je naozaj plná.
  2. Vypnúť všetko, čo nepotrebujeme. Svetlo, počítač, televíziu, vodu... Ak majú spotrebiče funkciu stand-by, ktorá zamedzí, aby sa celkom vypli, môžeme používať zásuvku, ktorá sa dá vypnúť.
  3. Šetrne kúriť. V  domácnosti spotrebujeme najviac energie kúrením. V  zime by sme preto mali vetrať len krátko a  pri dokorán otvorenom okne. Nepretržite pootvorené okno spotrebuje skôr viac energie na kúrenie ako vpustí dnu studený vzduch. V zime je lepšie kúriť trochu menej a radšej sa teplejšie obliecť.
  4. Na toaletách používať zariadenie na úsporu vody. Pri spláchnutí sa tak dá ušetriť až polovica vody. Štvorčlenná rodina tak ročne ušetrí až 20 000 litrov vody. Zodpovedá to približne objemu vody potrebnej na 133 krát naplnenú vaňu.
  5. Dobre izolované domy spotrebúvajú menej energie ako domy, ktoré sú izolované zle alebo nie sú izolované vôbec. Ekologické domy majú veľmi dobrú izoláciu a vyrobia dokonca viac energie, ako ich obyvatelia dokážu spotrebovať.
  6. Menej používať auto. Ak chodíme peši či bicyklom, alebo využívame dopravné prostriedky ako autobusy či vlaky, tiež ušetríme energiu.
  7. Pri varení nezabúdať na pokrievku. Ak varíme bez pokrievky alebo pod ňu počas varenia často nazeráme, spotrebujeme viac energie. Okrem toho, bez pokrievky všetko pomalšie zovrie. Ten, kto pri varení rád nazerá na dobroty v  hrnci, nech si zadováži sklenenú pokrievku.