Enerji nedir ?

Herhangi bir hareketi yapan veya yapmaya hazır olan kabiliyete enerji denir.
Kısaca enerji “yararlı iş yapabilme yeteneği“dir.

Bir sistemin enerjisi, o sistemin yapabileceği azami iştir. İş, fizikte bir cisme, bir kuvvetin etkisi ile yol aldırma, yerini değiştirme şeklinde tanımlanır. İş (W), kuvvet (F) ve kuvvet etkisi ile cismin aldığı yol (x) ile gösterilirse, W= F. x olur. Kuvvet uygulanan cisimlerin hızları değişir. Bütün hareketli cisimler hız ve enerjiye sahiptir. Yani, hızları olan cisimler sağlam da bir kuvvetleri vardır. Bu kuvvet sayesinde iş yapabilirler. Hızla çarpışan iki bardağın birbirini kırması, sahip oldukları enerjilerindendir. Hareketli cisimlerin sahip oldukları bu enerjiye kinetik enerji denir. Kinetik enerji, o cismin kütlesi ile hızının karesinin çarpımının yarısına eşittir (E= 1/2 mv2 ).
Sürtünmesiz bir ortamda duran bir cisim bir (F) kuvvetinin etkisi ile harekete geçer ve bir (x) yolu sonunda (v) hızını kazanırsa, kuvvetin yaptığı iş, cismin kazandığı kinetik enerjiye eşittir.
(F. x= 1/2 mv2 ). Eğer kuvvet, hareketli cisme etki ettiyse, o zaman o cisim üzerine yapılan iş, o cismin kinetik enerjisindeki değişmeye eşittir.

Enerji Çeşitleri

Enerji dönüşümleri, enerjinin bir biçimden diğerine dönüşümüdür. Enerjinin işletilmesini mümkün kılan enerji şekillerinin kaynaklarının ve bir enerji şeklinden diğerine geçiş olanaklarının çeşitliliğidir. Birçok farklı enerji çeşidi bulunmaktadır. Enerji verimliliğini arttırmak için enerji kaynaklarından faydalanılır. Enerji mekanik enerji ışık enerjisi veya ısı enerjisi şeklinde kullanılır.

Potansiyel Enerji

Cisimlerin durumları nedeni ile iş yapabilecek halde olmalarıdır. Yer çekimi potansiyel enerjisi, yerin çekim kuvveti tesirindeki cisimlerin, yerden belirli bir yükseklikte bulunmaları ile sahip oldukları enerjidir. Yapabilecekleri iş, kütlelerin, yerçekimi ivmesi ve bulundukları yüksekliğin çarpımıyla verilir. Potansiyel enerji = m . g . h formülünde, g yerçekimi ivmesini göstermektedir ve değeri sabittir. Esnek cisimler kuvvet uygulaması ile sıkışma ve uzama yaptıkları için, potansiyel enerjiye sahip olabilirler. Yani, bir kuvvet nedeni ile üzerlerine yapılan işi, potansiyel enerji olarak depo edebilir. Depolanan enerjiye potansiyel enerji denir. Saat zembereği ya da pil gibi. Bir yayın topladığı potansiyel enerji, esnekliğini gösteren sabit bir sayı ile uzama ve sıkışma miktarının karesinin çarpımının yarısı ile verilir. E= 1/2 k . x2 formülünde k sabitine, yay sabiti denir ve yayın sertlik derecesini gösterir.

Kinetik Enerji

Faydalı iş yapabilen hareket enerjisidir. Hareket enerjisi (kinetik enerji) bir iş yaptığında mekanik enerji olarak ortaya çıkar. Elektrik santrallerinde türbine çarpan suyun mekanik enerjiye dönüştüğü gibi pense ile kablo keserken, tornavida ile vida sıkarken vb. durumlarda da mekanik enerji üretilmiş olur. Elde edilen mekanik enerji ile her hangi bir iş yapılabileceği gibi elektrik enerjisi de üretilir.
Örnek olarak rüzgar türbini pervaneyi kinetik enerjisinden dolayı çevirir. Bu pervaneye bağlı jeneratör de elektrik üretir. Böylece rüzgarın kinetik (hareket) enerjisi elektrik enerjisine dönüşmüş olur. Kinetik enerjiye ve potansiyel enerjiye mekanik enerji denir. Mekanik enerji korunumludur. Aralarında değişme olabilir.
Yüksekten bir taş düşerken, potansiyel enerjisi kinetik enerjiye dönüşür. Hareketli bir cisim bir yayı sıkıştırdığında, kinetik enerji, yayın topladığı potansiyel enerji durumuna geçer. Bir su kütlesi düşerken potansiyel enerjisi, kinetik enerjiye dönüşür. Bu kinetik enerji bir türbini döndürür. Bu türbinin dönme mili, bir su kabı içindeki karıştırıcıyı da döndürürse, kap içinde bulunan suyun, sıcaklık derecesi yükselir. Suyun kazandığı ısı, türbini döndüren suyun kinetik enerjisidir. O halde ısı da bir enerjidir. Isınan cisimler iş yaparlar. Gaz dolu bir kabın altı ısıtıldığı zaman kabın kapağı yükselir. Bu durumda ısı enerjisi potansiyel enerjiye dönüşmüştür. T sıcaklığındaki bir cismin sahip olduğu enerji, 1/2 K .T2 formülü ile ifade edilir. K Boltzmann sabitidir.
Einstein izafiyet teorisi’ nde, her maddenin bir enerjiye karşılık geldiği gösterilmiştir. Bir cismin kütlesinin, ışık hızının karesi ile çarpımı o maddenin enerji karşılığını verir (E= M.C2 ).
Modern fizik, enerji naklinin küçük miktarlar (enerji paketleri) durumunda olduğunu ortaya çıkarmıştır. Bu küçük miktarlara kuantum denir. Bu duruma da enerjinin kuantumlu oluşu denir. En geniş anlamda enerjinin korunumlu olması, adını değiştirse de enerji miktarının değişmemesidir. Örneğin kütle yok olmakta, ama kütlenin karşılık geldiği enerji, ısı enerjisine dönüşmektedir.
Enerji kanunları: Güneşin yaydığı elektromanyetik dalgalar enerji taşırlar. Bundan dolayı güneş enerji sistemi önemli bir enerji kaynağıdır. Güneş enerjisi, sanayideki yayılma miktarı 4.10 33 erg’dir. Güneşte, elektronlarını yüksek sıcaklıkla kaybeden hidrojen atomları birbirleri ile nükleer tepkimelere girerek, helyum çekirdeği haline gelir ve tepkimedeki kütle kaybı enerji şeklinde açığa çıkar. Bu enerji radyasyonla güneş çevresine yayılır.
Jeolojik devirler boyunca toprak altında kalan canlı organizmalar, günümüzde çıkarılarak ısıya çevrilip enerji kaynağı olarak kullanılmaktadır. Bitki artıkları “maden kömürü” tabakalarını ve linyit yataklarını oluşturmuştur. Diğer canlı organizmalar da tabii gaz ve petrol haline gelmiştir.
Belli bir yükseklikteki suyun, yüksekliği oranında bir potansiyel enerjisi vardır. Bu potansiyel enerjiye hidrolik enerji kaynağı denir. Hidrolik enerji; barajda biriken suyun yüksekten düşerken sahip olduğu kinetik enerji aşağıda bir su tribünün (pervanesi) çevrilmesi ile elektrik enerjisine dönüşür.

Kimyasal Enerji

Bir maddenin moleküllerinin başka bir madde molekülleri ile yaptığı kimyasal tepkime sonucunda ortaya çıkan enerjiye kimyasal enerji denir. Günlük yaşantımızda kullandığımız pil ve aküler kimyasal enerjiyi elektrik enerjisine dönüştürürler. Pil ve akülerde elektrik enerjisinin depolanması kimyasal yöntemler ile yapılmaktadır. Kimyasal enerji; mekanik, ısı ve ışık enerjisine dönüştürülmektedir. Örneğin yanan odun, kömür, petrol gibi fosil yakıtlar,kağıt vb. gibi birçok malzemelerdeki molekül ile havadaki oksijen molekülünün birleşerek ortaya çıkardığı ısıl enerjidir. Buna termik enerji veya ısıl enerji denir.

Nükleer Enerji

Atomun kütle kaybına karşılık gelen enerjidir. Uranyum, plütonyum gibi ağır atom çekirdeklerinin bölünmesi veya parçalanması, helyum, hidrojen, lityum gibi hafif çekirdeklerin birleşmesi sonucu açığa çıkan enerjidir. Nükleer reaksiyonlarda, kütle kaybı enerji şeklinde açığa çıkar.
Bu enerji miktarını belli eden Einstain formülü ise E=mc2 dir. Burada “m” kaybolan kütleyi “c” ise ışık hızını ifade eder. 300.000.000 m/sn olan bu değerin karesi büyük bir enerjiye karşılık gelecektir. Dünyada mevcut 443 nükleer santral bu prensip ile çalışırlar. Dünyada birçok ülke, enerji kaynakları arasında olan nükleer enerjisinden elektirik enerjisi elde etmek amacıyla yararlanmaktadır.

Termal Enerji

Atom çekirdeklerinin birleşmesi sonucu ortaya çıkan bir çekirdek enerjisi olup Termonükleer olarak adlandırılır. İki hidrojen atomunun birleşmesi ile meydana gelen ve bilimin artık laboratuvar ortamında gerçekleştirdiği bir enerji dalıdır. Kısaca güneş bu reaksiyon ile ayakta duran dev bir termonükleer enerji merkezidir. 2005 yılı haziran ayında ilk füzyon yani termonükleer enerji santralin inşasına 10 milyar €-avro bütçe ile Fransa da 10 ülkenin ortaklığı ile başlanmıştır.

Isı Enerjisi

Cisimlerin sıcaklıkları yüzünden sahip olduğu enerjidir. Sıcaklığı yüksek veya düşük bütün maddeler ısı enerjisine sahiptir. Örneğin; ampul, elektrik sobası, jeotermal enerjisi, ısıtıcılar vb gibi.

Işık Enerjisi

Işık enerjisi karanlık ortamı aydınlatan bir enerji çeşididir. Yanan odun, ampul, güneş, lamba vb. şeyler bir şekilde sahip oldukları enerjinin bir kısmını ışık enerjisine çevirir.

Ses Enerjisi

Etrafımızda ses çıkartan birçok etken vardır. Arabalar, insanlar, hayvanlar, uçaklar, rüzgar, müzik aletleri, yıldırım düşmesi, şiddetli bir patlama esnasında çevredeki camların kırılması, uçakların geçişi sırasında pencere camlarının titreşmesi, bazı opera sanatçılarının sesleri ile bardak kırabilmeleri sesin bir enerji türü olduğunu gösterir.
Bu titreşimler ses oluştuktan sonra meydana gelir ve yavaş yavaş etkisini kaybeder. Ses enerjisi, ses kaynaklarına aktarılan enerjiye bağlıdır. Ses, madde moleküllerinin titreşmesi ile meydana gelen bir dalga hareketidir. Ses kaynağının titreşimleri sonucu ses dalgaları meydana gelir. Bu dalgalar bizim kulağımıza gelene kadar bir veya daha fazla ortamdan geçer.

Elektrik Nasıl Üretilir?

Elektrik enerjisi üretim kaynakları;

Ana enerji kaynakları.
Yenilenebilir enerji kaynakları veya alternatif enerji kaynakları.
Enerji Kaynakları Nelerdir?

Ana enerji kaynakları üç çeşittir;

Su enerjisine hidrolik enerji denir.
Kömür, petrol ve gaz enerjisine termik enerji denir.
Çekirdek enerjisine, nükleer enerji denir.

Alternatif Enerji Kaynakları

Alternatif (yenilenebilir) enerji kaynaklarının çeşidi çoktur.
Jeotermal enerji,
Rüzgar enerjisi,
Biyomas enerjisi,
Güneş enerjisi,
Güneş pilleri .
Alternatif enerji kaynakları ana enerji kaynakları yerine konulamaz. Çünkü; ana enerji kaynaklarının en önemli kriterinden biri “sürdürülebilirlik” prensibini alternatif enerji kaynakları sağlayamamaktadır. Bundan dolayı kesintisiz ve hiçbir koşula bağlı olmadan elde edilebilen enerji çeşidine ana enerji kaynakları denir.

Jeotermal Enerji Nedir?

Jeotermal; jeo-yer, termal-ısı anlamına gelir. Yerkabuğunun çeşitli derinliklerinde birikmiş ısının meydana getirdiği, kimyasallar içeren sıcak su, buhar ve gazlardır. Jeotermal enerji de bu jeotermal kaynaklardan ve bunların meydana getirdiği enerjiden doğrudan veya dolaylı yollardan yararlanmayı kapsar. Jeotermal enerji yeni, yenilenebilir, sürdürülebilir, tükenmez, ucuz, güvenilir, çevre dostu, yerli ve yeşil bir birincil enerji kaynağıdır. İçinde su bulunmayan sıcak kuru kayalar da jeotermal enerji kaynağıdır.

Rüzgâr Enerjisi

Rüzgâr enerjisi, rüzgârı meydana getiren hava akımının sahip olduğu hareket (kinetik) enerjisidir. Bu enerjinin bir bölümü yararlı olan mekanik veya elektrik enerjisine dönüştürülebilir. Günümüzde rüzgâr enerjisi elektrik üretmek amacı ile kullanılmaktadır.
Fosil, nükleer ve diğer yöntemlerde atmosfere zararlı gazlar salınmakta, bu gazlar havayı ve suyu kirletmektedir. Rüzgârdan enerji elde edilmesi sırasında ise bu zararlı gazların hiçbiri atmosfere salınmaz, bundan dolayı rüzgâr enerjisi temiz bir enerjidir.

Biyomas Enerjisi (Biyokütle)

Biyomas (Biyokütle), yeşil bitkilerin güneş enerjisini fotosentez yolu ile kimyasal enerjiye dönüştürerek depolaması sonucunda ortaya çıkan biyolojik kütle ve buna bağlı organik madde kaynaklarıdır. Biyomas enerji kolay elde edilen bir enerji kaynağıdır. Yenilenebilir enerji kaynakları içinde biyokütle çevre dostu özelliklere sahiptir.

Güneş Enerjisi

Güneşten elde edilen enerji çeşididir. Güneşten gelen ısı ve ışığın enerjisinden faydalanarak elde edilen elektrik enerjisine güneş enerjisi denir. Güneş enerjisinden elektrik üretimi, yenilenebilir enerji kaynağı uygulamalarının bir çeşididir. Güneş enerjisi büyük bir enerji kaynağıdır. Bitkiler, canlı doku üretirken ve besin yaparken (fotosentez) güneş enerjisinden yararlanır. Bitki ve kömür artıklarından petrol meydana gelmesi de güneş enerjisi sayesindedir.
Güneş enerjisinin diğer enerji çeşitlerine göre çok sayıda üstünlükleri vardır:
Temiz enerji çeşitidir.
Tükenmeyen enerji kaynakları.
Güneş enerjisinden elektrik üretimi işletme maliyeti çok azdır.
Güneş enerjisinin kükürt, gaz, radyasyon, duman gibi zararlı artıkları yoktur.
Güneş enerjisinin nakil problemi yoktur.