Ero sivun ”S5 Luonnon rakenteet, periaatteet ja kiertokulut/Energian säilyminen” versioiden välillä
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
Ei muokkausyhteenvetoa Merkkaukset: Visuaalinen muokkaus Mobiilimuokkaus mobiilisivusto-muokkaus Edistynyt mobiilimuokkaus |
|||
Rivi 1:
== Kaikki energia on peräisin auringosta ==
{{Perusopetuksen selitelaatikko|Tiesitkö, että energian mittayksikkö on '''joule (J)'''.
* Ota selvää montako joulea energiaa on Fazerin sinisessä suklaalevyssä.}}
Energia on meille kaikille tuttu sana. Tarvitsemme sitä elämiseen ja toimimiseen. Me ihmiset ja eläimet saamme energiaa syömästämme ruuasta, mutta myös kulkuvälineet, tehtaat ja laitteet tarvitsevat energiaa toimiakseen.
'''Kaikki maapallolla käytettävä energia, olipa kyseessä sitten ruuasta saatava, sähkölaitteet toimimaan saava, taloja lämmittävä tai autoja liikuttava energia, on peräisin auringosta.''' Auringon energia saa kasvit yhteyttämään. Yhteyttämisessä kasvit muuttavat auringon '''valoenergian''' kemialliseksi energiaksi, tarkemmin sanottuna sokeriksi. Kun eläin tai ihminen syö kasvin, energia siirtyy tämän käyttöön. Jos taas syömme kasveja syöneen eläimen tai eläimen, joka on syönyt kasveja syöneen eläimen, energia siirtyy meidän käyttöömme.
== Energia voi varastoitua ==▼
Bensiini ja diesel, joilla useimmat autot vielä kulkevat, tehdään öljystä, jolla voidaan myös lämmittää koteja. Öljy on syntynyt miljoonia vuosia sitten kuolleista eliöistä maan alla. Myös nämä eliöt ovat saaneet energiansa, aivan kuten mekin syömällä toisia eliöitä. Myös tuuli- ja vesivoima ovat auringon aikaansaannoksia. Auringon lämpö näet aiheuttaa tuulet, jotka pyörittävät tuulivoimaloiden potkureita. Auringon lämpö aiheuttaa myös sateet, jotka valuvat jokina järviin ja meriin, ja joissa vesivoimalat tuottavat meille sähköä.
Tuuli, auringon valo ja virtaava vesi eivät lopu maapallolta koskaan. Siksi näitä energiantuotantotapoja kutsutaan '''uusiutuviksi energioiksi.''' Öljyn, maakaasun ja kivihiilen muodostuminen puolestaan kestää miljoonia vuosia ja ne ovat lähellä loppumista. Siksi näitä energiantuotantotapoja kutsutaan '''uusiutumattomiksi energioiksi.'''
'''Öljyn, maakaasun ja kivihiilen polttaminen muodostaa myös hiilidioksidipäästöjä, jotka lämmittävät maapallon ilmastoa. Siksi ihmiskunnan olisi tärkeää siirtyä nopeasti puhtaampiin energiantuotantotapoihin, kuten tuuli- ja aurinkoenergiaan, joista ei synny ilmastoa lämmittäviä päästöjä.'''
<gallery>
Tiedosto:Wind turbine.gif|Tuulivoimalassa tuuli saa '''generaattorin''' pyörimään ja muodostamaan sähköä.
Tiedosto:Altai Chemal hydroelectric power station.jpg|Vesivoimalassa virtaava vesi saa '''generaattorin''' muodostamaan sähköä.
</gallery>
▲== Energia voi varastoitua, vapautua ja muuttaa muotoaan ==
Energia voi esiintyä monessa eri muodossa. Auringosta maapallolle säteilee '''lämpöenergiaa''' ja '''valoenergiaa. Kemiallisella energialla''' puolestaan tarkoitetaan johonkin aineeseen, kuten ruokaan tai vaikkapa autojen käyttämään öljystä valmistettavaan polttoaineeseen varastoitunutta energiaa, jota voidaan käyttää hyväksi esimerkiksi liikkumiseen. Liikkuvalla asialla, elävällä tai elottomalla, on '''liike-energiaa.''' Mitä kovemmalla vauhdilla asia liikkuu ja mitä painavampi se on, sitä enemmän liike-energiaa on. Tämä onkin helppo havaita, kun ihminen törmää toiseen kävellen tai juosten. Juoksevalla ihmisellä on enemmän liike-energiaa, joka siirtyy törmäyksessä toiseen, minkä vuoksi juosten törmäys saa kävelyä todennäköisemmin toisen kaatumaan. Entä kumman taklaus on helpompi ottaa vastaan: ekaluokkalaisen vai opettajan? Varmaankin ekaluokkalaisen, sillä painavammalla aikuisella on enemmän liike-energiaa.
Myös lämpö on energiaa. Mitä lämpimämpi jokin asia on, sitä enemmän siinä on '''lämpöenergiaa.''' Hieman oudommalta saattaa kuulostaa '''potentiaalienergia.''' Potentiaalienergia tarkoittaa energiaa, joka ei vielä ole muuttunut maan vetovoiman aiheuttamaksi liike-energiaksi. Kappaleella on siis potentiaalia, eli mahdollisuus, saada liike-energiaa. Potentiaalienergiaa esiintyy kappaleella, joka nostetaan maan pinnalta. Mitä korkeammalle kappale nostetaan ja mitä painavampi se on, sitä enemmän sillä on potentiaalienergiaa.
{{Perusopetuksen selitelaatikko|'''Energian säilymislaki''' tarkoittaa, että energia ei häviä, se vaan muuttaa muotoaan.}}
'''Energian säilymislaki tarkoittaa, että energia ei häviä minnekään, se vain muuttaa muotoaan.''' Tutustutaanpa seuraavaksi hieman tarkemmin mitä tämä tarkoittaa.
Puuhun on '''varastoitunut''' yhteyttämisen tuotteena sokeria, eli '''kemiallista energiaa'''. Kun puu poltetaan, kemiallinen energia ei häviä mihinkään, vaan se '''muuttaa muotoaan lämpöenergiaksi ja valoenergiaksi.'''
Entäpä mitä tapahtuu koripallokentällä? Syömästämme ruuasta saatu '''kemiallinen energia''' on '''varastoitunut''' lihaksiimme. Koripallopelissä varastoitunut kemiallinen energia '''vapautuu lihaksistamme ja''' '''muuttuu ainakin liike-energiaksi ja lämpöenergiaksi'''. Kemiallisen energian muuttumisen lämmöksi voit huomata siinä, että sinulle tulee kuuma. Kun olet liikkunut ja hikoillut riittävästi, on sinun saatava lisää kemiallista energiaa ruuasta.
Kolmas esimerkki energiamuodon muutoksesta on kattovalo. Kun napsautat katkaisijaa, valo syttyy. Energia lamppuun voidaan tuottaa eri tavoin, mutta syttyessään lamppuun johtoa pitkin tuleva energia muuttuu '''valoenergiaksi''' ja '''lämpöenergiaksi.''' Uudenaikaiset LED-valot eivät juurikaan lämpene, mutta vanhat hehkulamput kylläkin.
== Lämpöenergia siirtyy aina lämpimästä kylmään ==
[[Tiedosto:Miten lämpöenergia siirtyy?.svg|alt=Kuvasarja havainnollistaa lämpöenergian siirtymisen suuntaa arkipäiväisessä tilanteessa.|pienoiskuva|
Kuvittele, että kokkailet kotona ja aukaiset uunin luukun. Tunnet, kuinka uunista tulee ulos lämmintä ilmaa. Tämä johtuu siitä, että '''kahden aineen tai paikan lämpötilaero pyrkii aina tasoittumaan lämpimästä kylmään päin.''' Uunin sisälle on paistamisen aikana tullut runsaasti lämpöenergiaa, joka pyrkii luukkua avattessa ulos viileämpään keittiöön. Lämpimämpi luovuttaa aina lämpöenergiaa kylmemmälle, eli kylmempi lämpenee.
Jos olet joskus jättänyt jääkaapista ottamasi juomapullon keittiön pöydälle, olet huomannut, että juoma '''lämpenee''' huoneen lämpöiseksi. Tämä johtuu siitä, että juoman ollessa aluksi huonetta kylmempi, alkaa lämpimämmästä huoneilmasta siirtyä lämpöenergiaa kylmempään juomaan lämmittäen sitä. '''Lämpöenergian siirtyminen huoneesta kylmään juomaan jatkuu niin kauan, että molempien lämpötilat ovat samat.''' Juoma ei kuitenkaan voi lämmetä huoneilmaa lämpimämmäksi, koska kun juoma saavuttaa ympäröivän ilman lämpötilan, lämpöenergian siirtyminen loppuu.
Jos viet juoman tämän jälkeen kesällä ulos huonetta lämpimämpään ulkoilmaan, alkaa juoma taas lämmetä, eli lämpimämmästä ulkoilmasta alkaa uudelleen siirtyä lämpöenergiaa juomaan, kunnes juoma on saavuttanut ulkoilman kanssa saman lämpötilan. Jos taas tuot juoman kuumasta kesäpäivästä sisälle viileään huoneeseen, alkaa nyt ympäröivää huonetta lämpimämpi juoma puolestaan
{{Perusopetuksen pohdintalaatikko|* Pohtikaa (ja piirtäkää muistiinpanoihinne) arkipäiväisiä tilanteita, joissa voi huomata lämpöenergian siirtyvän lämpimämmästä kylmempään päin.}}
| |||