🔬درس ۹: «سفر انرژی»

⚡ انرژی چیست؟

1. انرژی یعنی توانایی انجام کار.
2. برای انجام همه‌ی فعالیت‌ها، از کارهای ساده تا کارهای بزرگ، به انرژی نیاز داریم.
3. انرژی می‌تواند از شکلی به شکل دیگر تبدیل شود.
4. شکل‌های مختلف انرژی شامل:
   • 🏃 انرژی حرکتی
   • 🔥 انرژی گرمایی
   • ☀️ انرژی نورانی
   • 🔊 انرژی صوتی
   • ⚡ انرژی الکتریکی
   • 🧪 انرژی شیمیایی
   • 💪 انرژی ماهیچه‌ای است.

🔄 تبدیل شکل‌های انرژی

1. مالش دست‌ها → انرژی ماهیچه‌ای به گرمایی
2. ضربه زدن مداد به لیوان → انرژی حرکتی به صوتی
3. پرتاب توپ → انرژی حرکتی به حرکتی
4. ایجاد صدای بلند کنار طبل → انرژی صوتی به حرکتی
5. قرار دادن مارپیچ کاغذی بالای بخاری → انرژی گرمایی به حرکتی
6. انرژی دائماً می‌تواند از شکلی به شکل دیگر تبدیل شود.

☀️ خورشید؛ منبع اصلی انرژی

1. انرژی مواد غذایی به طور مستقیم یا غیرمستقیم از نور خورشید به دست می‌آید.
2. گیاهان سبز با استفاده از نور خورشید و فتوسنتز غذا می‌سازند.
3. انرژی نورانی خورشید در غذایی که گیاه تولید می‌کند، به صورت انرژی شیمیایی ذخیره می‌شود.
4. جانوران و انسان‌ها با خوردن گیاهان یا جانوران دیگر، این انرژی را دریافت می‌کنند.
5. به همین دلیل، زنجیره‌ی غذایی در واقع زنجیره‌ی انتقال انرژی است و انرژی اولیه‌ی آن از خورشید می‌آید.

🌧️ انرژی خورشید و آب و باد

1. تابش خورشید باعث تبخیر آب دریاها و اقیانوس‌ها می‌شود.
2. بخار آب بالا می‌رود، سرد می‌شود و با میعان ابر تشکیل می‌دهد.
3. سپس شرایط برای بارش باران فراهم می‌شود.
4. اختلاف دمای خشکی و دریا نیز باعث ایجاد باد و موج می‌شود.
5. بنابراین آب و باد نیز به طور غیرمستقیم با انرژی خورشید ارتباط دارند.

🛢️ انرژی ذخیره‌شده در سوخت‌ها

1. در موادی مانند زغال‌سنگ، نفت، گاز طبیعی و چوب انرژی ذخیره شده است.
2. زغال‌سنگ منشأ گیاهی دارد.
3. گیاهان در گذشته با فتوسنتز انرژی خورشید را در خود ذخیره کرده‌اند.
4. پس از مرگ گیاهان و قرار گرفتن آن‌ها زیر رسوبات، در مدت بسیار طولانی موادی مانند زغال‌سنگ تشکیل شده‌اند.
5. با سوختن سوخت‌ها، انرژی ذخیره‌شده به شکل‌هایی مانند گرما و حرکت تبدیل می‌شود.
6. بخش زیادی از انرژی مورد نیاز خانه‌ها، خودروها و نیروگاه‌ها از سوخت‌های فسیلی تأمین می‌شود.

🔋 انرژی ذخیره‌شده در باتری

1. در بعضی وسایل مانند باتری می‌توان انرژی ذخیره کرد.
2. باتری‌ها در اندازه‌ها و شکل‌های مختلف ساخته می‌شوند.
3. وسایلی مانند تلفن همراه، تبلت، چراغ قوه و رادیو می‌توانند با باتری کار کنند.
4. در چراغ قوه، انرژی ذخیره‌شده در باتری ابتدا به انرژی الکتریکی و سپس به انرژی نورانی و گرمایی تبدیل می‌شود.
5. در اسباب‌بازی متحرک، انرژی الکتریکی می‌تواند به انرژی حرکتی، صوتی، نورانی و گرمایی تبدیل شود.

🏋️ انرژی پتانسیل گرانشی

1. جسمی که در ارتفاع قرار دارد، دارای انرژی ذخیره‌شده است.
2. هرچه ارتفاع جسم بیشتر باشد، انرژی پتانسیل گرانشی آن بیشتر می‌شود.
3. همچنین هرچه جرم جسم بیشتر باشد، انرژی پتانسیل گرانشی آن بیشتر است.
4. در آزمایش وزنه و اهرم، با افزایش ارتفاع رها شدن وزنه، قطعه‌ی پلاستیکی بیشتر به هوا پرتاب شد.
5. این موضوع نشان می‌دهد که با افزایش ارتفاع، انرژی ذخیره‌شده‌ی جسم بیشتر می‌شود.

🌀 انرژی پتانسیل کشسانی

1. فنر و کش می‌توانند با کشیده یا فشرده شدن انرژی ذخیره کنند.
2. این انرژی را انرژی پتانسیل کشسانی می‌نامیم.
3. هرچه فنر بیشتر کشیده یا فشرده شود، انرژی ذخیره‌شده در آن بیشتر است.
4. وقتی فنر رها می‌شود، انرژی ذخیره‌شده می‌تواند به انرژی حرکتی تبدیل شود.
5. در اسباب‌بازی کوکی نیز با کوک کردن، انرژی در فنر ذخیره می‌شود.
6. هرچه اسباب‌بازی بیشتر کوک شود، معمولاً مدت بیشتری و با سرعت بیشتری حرکت می‌کند.

🌊 سفر انرژی در آبشار و سد

1. آب پشت سد به دلیل قرار گرفتن در ارتفاع، دارای انرژی ذخیره‌شده است.
2. با رها شدن آب، انرژی ذخیره‌شده به انرژی حرکتی تبدیل می‌شود.
3. آب در حال حرکت، توربین را می‌چرخاند.
4. توربین، مولد برق را به حرکت درمی‌آورد.
5. در نتیجه، انرژی حرکتی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود.
6. انرژی الکتریکی نیز می‌تواند به انرژی‌های حرکتی، صوتی، گرمایی و نورانی تبدیل شود.

🏹 چند نمونه از «سفر انرژی»

🏹 تیر و کمان

انرژی ماهیچه‌ای دست → انرژی ذخیره‌شده در کمان → انرژی حرکتی تیر

🏔️ کوهنورد و چتر نجات

انرژی ماهیچه‌ای و حرکتی → انرژی ذخیره‌شده در ارتفاع → انرژی حرکتی هنگام پایین آمدن

🌊 آب پشت سد

انرژی ذخیره‌شده‌ی آب → انرژی حرکتی → انرژی حرکتی توربین → انرژی الکتریکی

📏 اندازه‌گیری انرژی

1. انرژی با واحد ژول (J) اندازه‌گیری می‌شود.
2. مقدار انرژی مورد نیاز فعالیت‌های مختلف یکسان نیست.
3. فعالیت شدید مانند دویدن نسبت به پیاده‌روی آرام انرژی بیشتری مصرف می‌کند.
4. روی بسته‌بندی مواد غذایی معمولاً مقدار انرژی موجود در آن ماده نوشته می‌شود.
5. انرژی مواد غذایی معمولاً با کیلوکالری بیان می‌شود.
6. هر کیلوکالری تقریباً برابر با ۴۰۰۰ ژول است.

🐛 شگفتی‌های تبدیل انرژی در جانداران

1. بعضی جانداران نیز می‌توانند انرژی را به شکل‌های جالبی تبدیل کنند.
2. کرم شب‌تاب انرژی را به نور تبدیل می‌کند.
3. مارماهی و سفره‌ماهی می‌توانند انرژی الکتریکی تولید کنند.
4. این انرژی الکتریکی می‌تواند برای دور کردن دشمنان به کار رود.

⭐ نکات خیلی مهم امتحانی

• انرژی = توانایی انجام کار
• انرژی می‌تواند از یک شکل به شکل دیگر تبدیل شود.
• شکل‌های مهم انرژی: حرکتی، گرمایی، نورانی، صوتی، الکتریکی، شیمیایی و ماهیچه‌ای
• مالش دست‌ها: ماهیچه‌ای ← گرمایی
• ضربه‌ی مداد به لیوان: حرکتی ← صوتی
• صدای طبل و حرکت دانه‌های برنج: صوتی ← حرکتی
• مارپیچ کاغذی بالای بخاری: گرمایی ← حرکتی
• منبع اصلی بیشتر انرژی‌های مورد استفاده‌ی ما خورشید است.
• گیاهان با فتوسنتز انرژی نورانی خورشید را به انرژی شیمیایی تبدیل و در غذا ذخیره می‌کنند.
• زنجیره‌ی غذایی در واقع زنجیره‌ی انتقال انرژی است.
• در سوخت‌های فسیلی مانند نفت، گاز و زغال‌سنگ انرژی ذخیره شده است.
• باتری دارای انرژی ذخیره‌شده است و این انرژی می‌تواند به شکل‌های دیگر تبدیل شود.
• هرچه ارتفاع و جرم جسم بیشتر باشد، انرژی پتانسیل گرانشی آن بیشتر است.
• فنر کشیده یا فشرده‌شده دارای انرژی پتانسیل کشسانی است.
• هرچه فنر بیشتر کشیده یا فشرده شود، انرژی ذخیره‌شده در آن بیشتر است.
• آب پشت سد: انرژی ذخیره‌شده → حرکتی → الکتریکی
• واحد اندازه‌گیری انرژی = ژول
• انرژی مواد غذایی معمولاً با کیلوکالری بیان می‌شود.
• هر کیلوکالری تقریباً ۴۰۰۰ ژول است.
• کرم شب‌تاب انرژی را به نور و مارماهی و سفره‌ماهی انرژی را به برق تبدیل می‌کنند.