Energi

Energi er svært at definere, da det kan betyde mange forskellige ting. Energi er aldeles grundlæggende i fysikkens verden, når man skal beskrive fysiske systemer, og især hvordan forskellige fysiske systemer påvirker hinanden.

Hvad er energi?

Energi er et begreb i fysik, som bestemmer styrken af forskellige former for bevægelse og såkaldt potentiel bevægelse. 

Vi deler normalt energi op i 2 typer:

Kinetisk energi er energien af bevægelse. Alle legemer med en masse har brug for en vis mængde energi for at bevæge sig. Se artiklen Kinetisk energi.

Potentiel energi er energi, som endnu ikke er udnyttet til bevægelse eller handling. Se artiklen Potentiel energi for en uddybning af denne energi-type.

Summen af kinetisk og potentiel energi kaldes mekanisk energi.

Der findes derudover en række grundlæggende energiformer, som vi alle kender. For eksempel:

Termisk energi (link) er varme(energi). Varme og kulde kan vi alle relatere til. Men termisk energi er faktisk en form for kinetisk energi, da varme er et mål for hvor meget atomerne/molekylerne bevæger sig i et materiale. Jo mere partiklerne i et legeme bevæger sig, jo varmere er det.

Kemisk energi er forskellige former for potentiel energi. Kemisk energi findes eksempelvis i olie, da olie har energi lagret (potentiel energi) fordi det kan antændes, en antændelsesproces der udsender store mængder energi. 

Elektrisk energi er kinetisk energi, som gør at legemer kan tiltrække og frastøde hinanden, og som kan lade strømme af elektroner bevæge sig rundt i elektriske felter. Se artiklerne Elektricitet og Elektromagnetisme.

Se artiklen energiformer (link) for en nærmere beskrivelse af ovenstående og for beskrivelser af andre energiformer. Se også afsnittet energikilder nederst på siden.

Energibevarelse

Energibevarelse er et af de mest grundlæggende principper i fysikken. Energibevarelse betyder at energi IKKE kan skabes eller forsvinde. Den totale mængde af energi er altid den samme, men kan koncentrere sig i visse områder og omdannes til forskellige energiformer.

Når man kører i en bil, bliver kemisk energi, i form af benzin, omdannet til kinetisk energi, som får hjulene til at rulle. Der skal hele tiden mere energi til, da bilen mister energi på grund af den varme der genereres mellem dæk og asfalt, luftmodstanden mod bilen og andre faktorer.

Den kemiske energi forsvinder altså ikke, men bliver i stedet omdannet til andre former for energi. Det samme gælder for et hvilket som helst andet system man kan forestille sig. Vi kalder en situation, hvor alt energi omdannes mellem forskellige energiformer for at lukket system. I et lukket system vil den samlede energi af alle energiformerne være konstant.

Energikæde

Et sådant system kan også kaldes en energikæde. En energikæde har en kilde og en modtager. I det ovenstående eksempel er den kemiske energi i bilens brændstof energikilden, og modtageren er bilen, som bruger energi primært som kinetisk energi. Der findes utallige eksempler på energikæder. Hver gang der sker en omdannelse fra én energiform til en anden, kan dette beskrives som en energikæde.

Energienheder

Energi måles generelt i enheden Joule. Joule er lig 1 kg•m²/s². En anden enhed som stadig bruges i nogle tilfælde er kalorie som er lig 4,18 Joule.

Elektrisk energi måles i kilowatt timer (kWh) som er lig 3,6 megajoule.

På det atomare niveau måler man normalt energi i elektronvolt. Elektronvolt er lig den energi én elektron får, når den gennemgår en strøm på 1 volt. Det svarer til en energi på 1,602•10^-19 J.

Energikilder

Vi bruger en række forskellige energikilder til at holde vores moderne samfund i gang. De vigtigste energikilder er de fossile brændstoffer kul, olie og gas. De kaldes fossile energikilder, fordi de alle er skabt på baggrund af millioner år gammelt biologisk materiale, som er blevet presset sammen i undergrunden og nu bliver 'hevet op' fra undergrunden (fossil = "opgravet") og benyttet som energikilder.

Fossile brændstoffer er ikke bæredygtige, fordi der kun er en endelig mængde af dem i undergrunden, og fordi det som beskrevet tager millioner af år at genskabe. Derudover har fossile brændstoffer også den ulempe at de belaster miljøet med drivhusgasser.

En anden vigtig energikilde er kerneenergi eller atomkraft. Atomkraftværker fungerer ved fission af tunge grundstoffer som for eksempel uran. Fission betyder at man splitter en atomkerne, og denne proces afgiver enorme mængder energi, som man kan bruge til at skabe elektrisk energi.

Atomkraft er heller ikke helt bæredygtig, da vi kan løbe tør for materiale til fission. Men da mængden der bliver brugt er relativt lille, er det ikke et stort problem.

Det største problem er, at atomkraft har så stor risici forbundet med den proces der skaber den elektriske energi. Hvis der sker en ulykke på et kraftværk, kan det have katastrofale følger, som vi har set i Tjernobyl og Fukushima. Derudover producerer atomkraftværker også radioaktivt affald, som skal gemmes væk for ikke at gøre skade.

Sidst har vi også en række energikilder, som beskrives under begrebet vedvarende energi. Vedvarende energikilder har ikke noget forbrug og er generelt bedre for miljøet. Blandt disse har vi:

• Solenergi, som bruger fotoelektriske solceller til at genere strøm.
   
• Vindenergi fungerer ved elektromagnetisk induktion til at generere strøm og holdes i gang af vindens kraft.
   
• Vandenergi fungerer efter samme princip som vindenergi, men bruger vandturbiner i stedet for møller til at generere strøm.

Et andet eksempel på vedvarende energi er biobrændsel, hvor man bruger forskellige biologiske materialer til at skabe brændstof. Den primære forskel fra fossile brændstoffer er altså at biobrændsel kan produceres. Biobrændsel har også den fordel, at det er mere CO2 neutralt, da planterne forbruger CO2 under produktionen.