Hvis du ser denne besked, betyder det, at vi har problemer med at indlæse eksterne ressourcer til Khan Academy.

If you're behind a web filter, please make sure that the domains *.kastatic.org and *.kasandbox.org are unblocked.

Hovedindhold

Introduktion til energi

Energi defineres som evnen til at udføre arbejde. Energi kan findes i mange ting og kan antage forskellige former. For eksempel, kinetisk energi er defineret som energien i enhver bevægelse, og potentiel energi er energi, som kommer fra et objekts position (fx højde) eller struktur (fx en fjeder). Energi går aldrig tabt, men den kan omdannes fra en form til en anden.

Vil du deltage i samtalen?

Ingen opslag endnu.
Forstår du engelsk? Klik her for at se flere diskussioner på Khan Academys engelske side.

Video udskrift

Lad os snakke om et af de mest fundamentale begreber inden for videnskab, nemlig begrebet energi. Ordet energi bruges i vores hverdag. Vi forestiller os energi som noget, der bevæger sig eller er varmt eller skinner. I denne video vil jeg i stedet snakke mere om den mere formelle definition af det, en mere videnskabelig definition. Den mest typiske man hører, er evnen til at udføre arbejde. Jeg sætter arbejde i anførselstegn, da begrebet "arbejde" her, ikke er det man bruger til daglig, når du går på arbejde, og arbejder fra 9 til 5 og får løn. I fysik er arbejde noget lidt andet. Der er en sammenhæng, med det udtryk vi bruger i det daglige. Her er et eksempel, for bedre at forstå det. Du har her et objekt, og du vil påvirke det med en kraft i denne retning. Størrelsen af denne kraft er 10 newton. Hvis enheden newton stadig er en smule ny for dig, så kan du lære mere i andre videoer fra Khan Academy. Du påvirker objektet med en kraft mod højre og når du gør det, så kan du flytte objektet. Du kan flytte objektet i den samme retning som kraften. Lad os sige du flyttede det 10 meter. Efter du har gjort det, så er objektet herover. Når du påfører en kraft og dermed flytter objektet i retning af kraften, så kan man sige, at arbejde er blevet udført. Mængden af dette udførte arbejde er 10 newton gange 10 meter, så 10 gange 10 er lig med 100. Enheden for arbejde er newton meter. 100 newton meter. Da du ganger newton og meter. Newton gange meter er defineret som joule, som er enheden for arbejde og enheden for energi. Det her er det samme som 100 joules. Jeg kan enten skrive joules eller forkorte det som j. Der er blevet udført et arbejde på 100 j, da vi flyttede denne her. Vi har lavet noget, der betragtes som arbejde, et arbejde på 100 j. Hvis vi flytter den dobbelt så langt, så vil det være et arbejde på 200 j. Energi er evnen til at udføre denne form for arbejde. Lad os kigge på disse billeder, der viser forskellige typer af energi. Lad os se om vi kan navngive dem og se på hvordan de hænger sammen med det at udføre arbejde. Lad os se på ilden her, som måske er en af de mest oplagte former for energi. Vi har noget termisk energi, flammer er med sikkerhed varme, så termisk energi, men hvad er termisk energi egentlig? Et systems temperatur svarer til den gennemsnitlige kinetiske energi af dets molekyler, så termisk energi er egentlig bevægelsesenergi. Det handler om alle disse små molekyler, der på grund af den forbrænding, der finder sted så få de mere fart på og deres kinetiske energi øges og temperaturen stiger, deres gennemsnitlige kinetiske energi øges. Termisk energi er blot en form for energi, der hænger sammen med bevægelse. Den type af energi, der skyldes bevægelse er kinetisk energi. Termisk energi er blot en form for kinetisk energi. Der udsendes også lys. Det har også energi. Vi kalder det strålingsenergi. Grunden til vi kan se disse flammer er, at der udsendes lys. Nu siger du så, "ok, det er så alle former for energi i systemet?" Nej, der er en anden form for energi her i dette billede. Det er nok der, hvor det meste af energien er, nemlig potentiel energi. Hvor er denne potentielle energi? Den er i bindingerne i brændstoffet. Disse træstykker af en slags eller kul, der er dannet af karbon-karbon bindinger, Der er alle disse karbon-karbon bindinger. Det kan være karbon-karbon men der kan også være bindinger til hydrogen ind imellem, men alle disse bindinger, de gemmer energi i sig. De har potentiel energi, der kan frigives, hvis du kan ødelægge bindingerne. Disse elektroner kommer ned i et lavere energi niveau, da de ellers kan reagere med andre ting, og frigiver energi i processen. Det vil være strålingsenergi og termisk/kinetisk energi. Hvordan sker det så? Hvordan brydes disse bindinger? Jo det er den gamle kending, forbrændingsreaktionen. Hvor du har noget oxygen og du har noget varme, eller vi kan sige noget energi, da der skal bruges lidt energi for at få den i gang. Det er derfor du skal tænde den med en tændstik allerførst. Oxygen plus energi plus disse carbon-carbon bindinger eller hvad det nu er disse brændstoffer er lavet ud af. Kul eller træ. Jeg tegner lige en karbon-karbon binding herover. Den skal forbrændes. Jeg skifter lige farve. Det skal forbrændes og det vil frigive vand, da brændstoffet indeholder hydrogen. Det vil frigive kuldioxid, og det vil frigive en masse energi. Det skriver jeg skriver med store bogstaver. Der frigives en masse energi, og den energi ser vi som kinetisk energi i molekylerne og den strålingsenergi, der udsendes. Nu siger du så, "ok, den køber jeg." Der er denne potentielle energi i bindingerne mellem disse atomer. Vi kalder det kemisk potentiel energi. Du siger, "Det forstår jeg godt." Kemisk energi omdannes til termisk energi og strålingsenergi. Hvilket er faktisk er en vigtig pointe. Der er loven om energibevarelse, der siger at energi ikke kan dannes eller ødelægges, det kan kun omdannes fra en form til en anden. Nu siger du, "jeg kan omdanne det fra en form til en anden, men hvordan udfører dette arbejde? I hele den industrielle revolution drejede det sig om at omdanne en form for energi til en anden og udføre arbejde. En dampmaskine er baseret på forbrænding, på opvarmning af vand, så der dannes damp, der udvider sig og skubber et stempel, der kan få alle mulige ting, som et tog til at flytte sig. Der foregår forbrænding i en bilmotor, så stemplerne flyttes på grund af termisk energi som får bilen til at bevæge sig, så der udføres tydeligvis arbejde. Her har vi nogle andre eksempler. Dette er et lyn. Når du ser et lyn, så foregår der tydeligvis noget kinetisk, Du har elektroner der går fra skyen ned til jorden. Det er kinetisk energi. Hvordan kan jeg udføre arbejde med det? Det er hvad hele den elektroniske industri handler om. Det er hvad der sker i elledninger, bevægelse af elektroner. Det er strøm. Strøm kan bruges til alle mulige utrolige ting. Du kan have en elektrisk motor. Der er kinetisk energi. Der er tydeligvis noget strålingsenergi, da vi kan se lynet. Når luften bliver ioniseret, så opvarmes den, så der er termisk energi. Ligeledes når elektronerne går nedad, så bliver der dannet varme. Hvor kommer denne energi fra? Den kommer ikke hvor som helst fra. Der er alt denne potentielle energi, der hober sig op i skyerne, når vanddamp stiger op. Selve mekanismen er ikke helt forstået. Der er energi fra solen og vanddamp, når den stiger op i skyene, så bliver den nederste del af skyerne mere negative, altså elektron rig. Den øverste del af skyerne bliver mere positive. Disse elektroner vil meget gerne ned på jorden, når luften bliver mere negativ og jorden bliver mere positiv. Men de kan ikke komme ned, da luften ikke er en god leder. Når det elektriske potentiale bliver højt nok, så finder disse elektroner en vej. Luften bliver ioniseret og elektronerne kan finde en vej ned. Mens alt dette hober sig op, så har du dette elektrostatiske potentiale. Helt hvordan det dannes vides ikke. Der er nogle gode teorier på området. Men det er ikke 100% fastlagt. Her på den tredje tegning, er en person der laver et dyk, som nok er det mest typiske eksempel på potentiel energi, der omdannes til kinetisk energi, som du finder i en lærebog om fysik. Her øverst på vippen, har denne mand potentiel energi blot ved sin position. Han har potentiale til at falde. Den potentielle energi kan omdannes til kinetisk energi. Her er det meste af hans potentielle energi blevet omdannet til kinetisk energi. Her er det potentiel energi. Her er det kinetisk energi. Lige til sidst. Energi er evnen til at udføre arbejde. Det kan ikke dannes eller ødelægges, men det kan omdannes fra en form til en anden. Alle disse former kan stort set opdeles i to store spande, Der er potentiel energi og der er kinetisk energi. I det sidste eksempel, hvordan kan den mand udføre arbejde? Hvis der nu er en form for maskine her. Noget snoretræk, der kan løfte denne vægt her. Når han springer ned på denne, så vil han nu falde mindre hurtigt, men så længere han er tungere end denne vægt, så vil denne her blive presset nedad og vægten gå op. Han har potentiale til at udføre arbejde alene ud fra sin position. Der er blot ikke et snoretræk, her der kan udføre et arbejde.