Opetus.tv PRO
Opetus.tv
9 Energia
energia
energian säilymislaki
joule
sidottu energia
vapaa energia
Energia
Energia voi muuntua toiseen lajiin tai siirtyä, mutta energian kokonaismäärä pysyy muuttumattomana.
Energia on kaikilla fysiikan aloilla esiintyvä suure.
Tunnus E (energy), yksikkö J (joule)
Erilaisissa ilmiöissä energiaa siirtyy ja muuntuu lajista toiseen.
Energian säilymislaki
| Esimerkki | Suuruus |
| Täyden koululaukun nostoon lattialta pöydälle vaadittava energia | 1 J |
| Täyden koululaukun nostoon lattialta pöydälle vaadittava energia | 50 J |
| Lenkillä olevan henkilön liikkeeseen sitoutunut energia | 1 kJ |
| Täyteen kännykän akkuun sitoutunut energia | 50 kJ |
| Suklaapatukan energiasisältö | 1 MJ |
| Täyteen lastatun rekka-auton liike-energia maantieajossa | 10 MJ |
| Suuren ydinreaktorin tuottama sähköenergia sekunnissa | 1 GJ |
Tärkeimpiä energialajeja
Liike-energia
Potentiaalienergia
Kemiallinen energia
Ydinenergia
Lämpöenergia
Säteilyenergia
Liikkuvissa kappaleissa
Kappaleen asemaan liittyvä energialaji.
Varastoituneena kemiallisiin sidoksiin.
Varastoituneena atomiytimiin.
Aineen rakenneosasten liike-energiaa
Valo, lämpösäteily, radioaallot, ....
Missä esiintyy?
Huomattavaa
Esim. painon potentiaalienergia.
Vapautuu esim. polttamalla.
Vapautuu ydinreaktioissa.
Lämpöenergian kasvu näkyy
lämpötilan nousuna.
Siirtää energiaa, ei tarvitse väliainetta.
Vapaa energia: esimerkiksi liike-, lämpö ja säteilyenergia
Sidottu energia: esimerkiksi potentiaali-, kemiallinen ja ydinenergia.
Esimerkki
Kevätaurinko paistaa talon katolle, jossa on lunta. Räystäältä tippuu vettä.
Analysoi tilanteessa esiintyviä energiamuotoja ja niiden muuntumista.
Ratkaisu:
- Auringon ydinenergia muuntuu säteilyenergiaksi, joka muuntuu lumen lämpöenergiaksi.
- Veden potentiaalienergia muuntuu veden liike-energiaksi.
1. Lumi lämpenee ja sulaa vedeksi.
2. Sulanut vesi valuu katolta alas.
Ohjeita
- Käsitteet
- Vastaa tiiviisti
- Syy-seuraussuhteet
- Miksi?
Polttoaineen lämpöarvo \( H \) ilmaisee täydellisessä palamisessa vapautuvan energian massayksikköä kohden.
\[ E=Hm\]
Lämpöarvo
Lämpöarvon yksikkö on esimerkiksi MJ/kg.
Esimerkki 1: Takka
Poltat kuivaa puuta 11 kg takassa.
Kuinka paljon polttoprosessissa vapautuu energiaa?
Taulukkokirjasta löydetään, että puun lämpöarvo on noin 12 MJ/kg (riippuu kuivuudesta ja lajikkeesta).
Lasketaan kuinka paljon energiaa vapautuu:
E=H\cdot m
=12 \dfrac{\text{ MJ}}{\text{kg}} \cdot 11 \text{ kg}=132 \text{ MJ} \approx 130 \text{ MJ}
Ratkaisu:
Yhteenveto
- Energia on suure, jonka tunnus on \( E\) ja yksikkö joule (J).
- Energia voi siirtyä ja muuntua lajista toiseen, mutta energian kokonaismäärä säilyy.
- Energialajeja ovat esimerkiksi liike-, potentiaali-, kemiallinen, ydin-, lämpö- ja säteilyenergia.
- Polttoaineen lämpöarvo \(H \) kertoo massayksikköä kohti vapautuvan energian: \( E=Hm\)
FY1/13: Energia (Studeo, S2026)
By Opetus.tv
