Enerji çevremizdeki birçok olayın gerçekleşmesine neden olmaktadır. Gündüz vakitlerinde pencereden dışarıya baktığımızda, güneşten gelen enerjinin dünyamıza aydınlattığını ve ısıttığını izleyebiliriz. Akşamları cadde lambalarının elektrik enerjisini kullanarak yolları aydınlattığını görebiliriz. Arabalar hareket ettiğinde benzindeki enerjinin hareket enerjisine dönüştürdüğünü görebiliriz. Yediğimiz yiyeceklerde depolanmış enerjiyi çalışmak ve oynamak için harcadığımızı anlayabiliriz.

Bu kadar iç içe olduğumuz enerjinin tanımını nasıl yapabiliriz? En basit anlamda enerjinin tanımı aşağıdaki şekilde yapılmaktadır.

Enerji iş yapma yeteneğidir

Dünyamızda enerji değişik şekillerde bulunabilmektedir: kimyasal enerji, elektrik enerjisi, ısı (termal enerji), ışık , mekanik enerji ve nükleer enerji....

Enerjiyi iki farklı sınıfa ayırmamız mümkündür.

Bunlar:

• potansiyel enerji (depolanmış enerji) ve
• kinetik enerji (hareket enerjisi).

Bu iki tür enerjiyi daha iyi anlayabilmek için şu örneği kullanabiliriz. Elimize bir kalem alalım. Kalemi sıranın üzerine koyalım. Kalemi sıranın kenarından iterek yere düşmesini sağlayalım. Kalemin yere doğru hareket etmesini sağlayan kinetik enerjidir.

Şimdi aynı kalemi yerden alarak tekrar sıranın üzerine koyalım. Böylece siz kendi enerjimizi kullanarak kaleme potansiyel enerji depolamış olmaktasınız. Kalemi yerden ne kadar yükseğe kaldırırsak, kaleme o kadar fazla enerji depolamış oluruz. Kalemi tekrar sıranın kenarından aşağı doğru düşmesini sağlarsak, bu potansiyel enerji hareket enerjisine dönüşecek ve kalem sıradan aşağıya doğru hızla harekete geçecektir.
Enerjiyi ölçmek için en yaygın olarak kullanılan birim JOULE adını verdiğimiz birimdir. Bu birim 1818-1889 yılları arasında yaşamış İngiliz bilim adamı James Prescott Joule'un anısına JOULE olarak adlandırılmıştır.

1 JOULE 2 kilogramlık bir cismin 1 metre/saniye hızla hareket ettiği sırada sahip olduğu kinetik enerji (hareket enerjisi) miktarına eşit bulunmaktadır. Sabah kahvaltıda yediğimiz bir parça tost, yaklaşık 315,000 JOULE'luk enerji içermektedir. Bu enerji ile biz yaklaşık 6 dakika koşabiliriz, yaklaşık 10 dakika bisiklete binebiliriz, hızlı hızlı yaklaşık 15 dakika yürüyebiliriz ve yaklaşık 1.5 saat uyuyabiliriz (evet yanlış duymadınız, uyumak için bile enerjiye ihtiyacımız bulunmaktadır...)

Enerji bir türden diğerine, bir şekilden diğerine dönüştürülebilir. Fakat yoktan var edilemez veya vardan yok edilemez. Enerji her zaman mevcut bulunmaktadır. Bir şekilden diğerine dönüşen enerjiye birçok örnek vermemiz mümkündür.
El fenerimizi açtığımızda pilin içine saklanmış haldeki kimyasal enerji, ışık enerjisine dönüşmektedir.

Yiyeceklerin içinde kimyasal enerji saklanmış halde bulunmaktadır. Yiyecekleri yediğimizde vücudumuz bu saklanmış enerjiyi hareket enerjisine dönüştürmekte ve günlük faaliyetlerimizi yapmamıza sağlamaktadır.

Eğer vücudumuzun ihtiyacından fazla enerji içerecek miktarda yemek yiyecek olursak, vücudumuz bu fazla enerjiyi yağ hücreleri olarak saklamaktadır. İşte bu yağlar vücudumuzun potansiyel enerjisini oluşturmaktadır.

Telefonla konuştuğumuzda, sesimiz elektrik enerjisine dönüşmekte, kablolardan geçerek aradığımız telefona ulaşmakta ve diğer telefonda tekrar ses enerjisine dönüşmektedir.

Taşıtlar benzinde depolanmış olarak bulunan kimyasal enerjiyi kullanmaktadır. Araba motoru kimyasal enerjiyi ısı ve hareket enerjisine dönüştürmekte ve böylece tekerleklerin dönmesi sağlanmaktadır.

Tost makinesi elektrik enerjisini ısı ve ışık enerjisine dönüştürmektedir. Tost makinesinin tellerine bakarsanız, kıpkırmızı parladığını görebiliriz...

Televizyon elektrik enerjisini ışık ve ses enerjilerine dönüştürmektedir.

Besin döngüsünün de her aşamasında da birçok çeşit enerji söz konusu olmaktadır. Örneğin mısırı ele alalım:

Mısır bitkisi güneş ışığını havadan aldığı karbon dioksit gazı ve topraktan aldığı su ve minerallerle birleştirmekte ve fotosentez yoluyla depolanmış enerjiye dönüştürmektedir. Mısır bitkinin yaprakları ve üzerindeki mısırlar büyümektedir. Mısır bitkisi ve üzerindeki mısırlar büyüdükçe bitkinin güneşten aldığı enerji yapraklara ve mısırların içine saklanmaktadır. Mısırlar şeker ve nişasta olarak saklanmış enerji ile dolmaktadır.

Mısırlar olgunlaştıktan sonra toplanmakta ve bunlarla çiftliklerdeki tavuklar ve diğer hayvanlar beslenmektedir. Tavuklar mısırdaki bu saklı enerjiyi büyümek ve hareket etmek için kullanmaktadır. Bir kısım enerjide tavukların kaslarında protein ve yağ olarak birikmektedir.

Tavuklar yeterli olgunluğa ulaştığında, çiftçi bu tavuğu mutfaklarımızda yememiz için marketlere satmaktadır. Biz bu tavuğu satın aldıktan sonra onu evimizde pişirmekteyiz. Daha sonra tavuğun etindeki saklanmış halde bulunan enerji yardımıyla biz günlük hayatımızda gerçekleştirdiğimiz çok farklı işleri gerçekleştirmekte kullanmaktayız: yürümekte, koşmakta, yüzmekte, futbol oynamakta, vs.

ISI ENERJİSİ

Isı da bir çeşit enerjidir. Isı enerjisini günlük hayatımızda çok farklı alanlarda karşımıza çıkmaktadır. Örneğin kışın evimizi ısıtmaktayız veya yemeklerimizi pişirmekteyiz.

Işı enerjisi 3 farklı şekilde hareket edebilmektedir. Bunlar:

• ısı iletimi,
• ısı taşınımı ve
• ışınım.

İletim, enerji bir cisimden diğer bir cisme geçtiğinde gerçekleşmektedir. Örneğin sıcak bir cisme elimizi değdiğimizde, ısı enerjisi elimize iletilmekte ve elimizde ısınmaktadır. Metal cisimler ısı enerjisini mükemmel bir şekilde iletirler. O yüzden bunlara iletken adını takmaktayız. Tahta veya plastik malzemeler ise ısı enerjisini iyi iletmezler. O yüzden bunlara yalıtkan demekteyiz. En güzel örnek mutfaklarda kullandığımız tavalardır. Tavların yemek pişirilen kısmı iletken olan metal malzemelerden yapılırken, tavayı tutmamızı sağlayan sap kısımları yalıtkan olan tahtadan veya kuvvetli plastikten yapılmaktadır.

Isı taşınımı ise sıvı ve gaz gibi maddelerin doğrudan hareket ederek ısıyı taşıması olayıdır. Eğer çorba pişirdiğimiz tencere şeffaf olsaydı, tencerenin altındaki sıcak tabana çarparak ısınan suyun yükselerek yukarı doğru hareket ettiğini, tencerenin yukarısındaki soğuk bölgede bulunan çorbanın ise aşağı doğru hareket ettiğini, ve böylece ısının dairesel bir hareketle taşındığını görebilirdik. Bu çevrimsel hareket yandaki şekilde gösterilmiştir.

Isı taşınımı olayına verilebilecek en güzel örnek, deniz kenarlarında oluşan meltem rüzgarlarıdır. Gündüzleri kara üzerindeki hava, denzi üzerindeki havadan daha hızlı ısınmakta, böylece deniz üzerindeki soğuk hava kara yönünde hareket ederek serin meltem rüzgarlarını oluşturmaktadır. Gündüzlerleri soğuk hava karaya doğru esmektedir. Akşamları ise kara üzerindeki hava deniz üzerindeki havaya nispeten çok daha hızlı bir şekilde soğumakta. Böylece rüzgar yön değiştirerek serin hava denize doğru esmektedir.

Isı enerjisinin taşınmasında gözlediğimiz üçüncü yöntem ise ışınımdır. Güneşin ışığı ve ısı enerjisi bize ısı iletimi veya ısı taşınımı ile taşınamaz çünkü uzayda hava bulunmamaktadır. Uzay bir boşluktan oluşmaktadır ve enerjiyi güneşten dünyaya taşıyacak bir ortam bulunmamaktadır. Güneşten dünyamıza ışık ve ısı enerjisi doğrudan ışın demetleri olarak gelmektedir. Bu tür ısı hareketine ışınım adına vermekteyiz. Güneş enerjisi dünyamıza çarptığında, bu ışınım ya çarptığı cisim tarafından yutulmakta ya da yansıtılmaktadır. Koyu renkli yüzeyler güneş enerjisini yutarken, açık renkli yüzeyler de yansıtmaktadır.