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에너지는 다양한 방식으로 나타나며 일을 생산하는 능력과 관련이 있습니다.

Unsplash의 Federico Beccari 이미지

에너지에 대한 정확한 정의는 없지만 물리학에서는 일을 생산하거나 행동을 수행하는 능력을 나타내는 매우 중요한 개념입니다. 이 단어는 생물학 및 화학과 같은 다른 과학 분야에서도 사용됩니다.

에너지는 물리학의 가장 중요한 규모인 삶의 모든 영역에서 필수적인 역할을 합니다. 생명체는 생존을 위해 에너지에 의존하고 음식을 통해 화학 에너지의 형태로 에너지를 얻습니다. 또한 유기체는 태양으로부터 에너지를 받습니다.

에너지 절약의 일반 원리

물리학에서 보존이라는 용어는 변하지 않는 것을 말합니다. 이것은 보수적인 양을 나타내는 방정식의 변수가 시간이 지남에 따라 일정하다는 것을 의미합니다. 또한, 이 시스템은 에너지가 손실, 형성 또는 파괴되지 않고 변형될 뿐이라고 말합니다.

에너지 단위

국제 단위계에 의해 정의된 에너지 단위는 줄(J)이며, 이는 1미터의 변위에서 뉴턴의 힘이 수행한 작업으로 정의됩니다. 그러나 에너지는 다른 단위로도 설명할 수 있습니다.

• 칼로리(석회): 물 1g의 온도를 섭씨 14.5도에서 15.5도까지 올리는 데 필요한 에너지의 양입니다. 1줄은 0.24칼로리입니다.
• 킬로와트시(kWh): 일반적으로 전기 소비량을 측정하는 데 사용됩니다(1kWh = 3.6.106J).
• BTU(영국 열 단위): 영국 열 단위 1BTU = 252.2칼로리;
• 전자 볼트(eV): 단일 전자(전자)가 진공(1 eV = 1.6 . 10–19 J)에서 1볼트의 전위차로 가속될 때 얻은 운동 에너지의 양입니다.

에너지의 종류

에너지는 고유한 양이지만 어떻게 나타내느냐에 따라 다른 이름을 받습니다. 물리학의 주요 에너지 유형에 대해 알아보세요.

운동 에너지

운동 에너지는 신체의 운동 상태와 관련이 있습니다. 이러한 유형의 에너지는 질량 및 속도 모듈에 따라 다릅니다. 신체 속도의 계수가 클수록 운동 에너지가 커집니다. 몸이 정지해 있을 때, 즉 속도 모듈은 0이고 운동 에너지는 0입니다.

잠재력

위치 에너지는 신체가 차지하는 위치 또는 탄성 시스템의 변형과 관련이 있습니다. 전자의 위치 에너지를 중력 위치 에너지라고 하고, 두 번째 경우의 위치 에너지를 탄성 위치 에너지라고 합니다.

중력 위치 에너지는 신체가 분석되는 지점의 질량, 중력 및 높이에 따라 달라집니다. 반면에 탄성 위치 에너지는 탄성 상수와 해당 스프링의 변형에서 파생됩니다.

기계적 에너지

기계적 에너지는 힘을 통해 전달할 수 있는 에너지입니다. 기본적으로 신체의 운동 에너지와 위치 에너지의 합으로 이해할 수 있습니다.

기계적 에너지는 소산력이 없는 상태에서 일정하게 유지되며 운동 형태와 잠재적 형태 사이의 변환만 발생합니다.

열에너지

열 에너지 또는 내부 에너지는 물질을 구성하는 미세한 요소와 관련된 운동 에너지와 위치 에너지의 합으로 정의됩니다. 몸을 구성하는 원자와 분자는 병진운동, 회전운동, 진동운동을 무작위로 합니다. 이 움직임을 열 교반이라고 합니다. 시스템의 열에너지 변화는 일이나 열을 통해 발생합니다.

이론적으로 열 에너지는 아원자 입자의 이동 정도와 관련이 있습니다. 신체의 온도가 높을수록 내부 에너지가 커집니다. 더 높은 온도의 물체가 더 낮은 온도의 물체와 접촉하거나 더 낮은 온도의 물체가 접촉하면 열 전달이 발생합니다.

전기

전기 에너지는 아원자 입자의 전하에서 생성되는 에너지입니다. 전하가 이동하면서 전류를 생성하여 우리가 전기라고 부르는 것을 생성합니다.

빛 또는 태양 에너지

빛 에너지는 눈으로 포착할 수 있는 파장 범위에 의해 형성됩니다. 또한, 광합성 과정에서 그것을 사용하는 식물에 의해 감지됩니다. 전자기 방사선의 한 형태인 광선은 우리 눈에 도달하고 망막을 때리며 신경을 따라 뇌로 이동하는 전기 신호를 생성합니다.

열에너지나 전기에너지로 변환할 수 있어 다양한 용도에 적용할 수 있습니다. 태양 에너지를 사용하는 두 가지 주요 방법은 발전과 태양열 온수 가열입니다. 전기 에너지 생산을 위해 두 가지 시스템이 사용됩니다. 태양열은 먼저 조사를 열 에너지로 변환하고 나중에는 전기 에너지로 변환합니다. 태양 복사가 직접 전기 에너지로 변환되는 광전지.

사운드 에너지

소리 에너지는 두 개 이상의 물체 사이의 분자 운동에 의해 공기를 통해 전달되어 음파를 유발합니다. 음파는 분자가 압축되는 영역(분자가 서로 가까울수록 압력이 높음)과 분자가 희박해지는 영역(분자가 멀리 떨어져 있고 압력이 낮음)으로 구성됩니다. 소리는 두 물체가 반대 방향에 있거나 같은 방향에 있으면 속도가 다를 때 생성될 수 있습니다.

음성 파동 및 기타 일반적인 소리는 다양한 진동 주파수에서 생성되는 복잡한 파동입니다. 귀에 도달하면 소리 에너지는 전기 신호로 변환되고 신경을 따라 뇌로 이동하여 소리를 인지합니다.

원자력 에너지

원자력은 열핵발전소에서 생산되는 에너지입니다. 열핵 발전소의 작동 원리는 열을 사용하여 전기를 생성하는 것입니다. 열은 우라늄 원자의 핵을 두 부분으로 나누는 과정에서 발생하며, 이를 핵분열이라고 합니다.

방사선은 의학, 엑스레이, 방사선 요법에 널리 사용되지만 원자 폭탄 및 핵 폐기물과 같은 부정적인 영향과도 관련이 있습니다.