Wikikirjasto

Ero sivun ”S5 Luonnon rakenteet, periaatteet ja kiertokulut/Energian säilyminen” versioiden välillä

Selaa historiaa interaktiivisesti
← Vanhempi muutosUudempi muutos →
Poistettu sisältö Lisätty sisältö
VisuaalinenWikiteksti
Opetustuubi (keskustelu | muokkaukset)
2 633 muokkausta
Opetustuubi (keskustelu | muokkaukset)
2 633 muokkausta
Rivi 3:
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 syömästämme eliöstä meidän käyttöömme.
 
Mutta tuleeko bensa muka auringosta? Bensiini ja diesel, joilla useimmat autot vielä kulkevat, tehdään öljystä. Oljyllä voidaan myös lämmittää koteja. Öljy on syntynyt miljoonia vuosia sitten kuolleista eliöistä maan alla. Myös nämä eliöt ovat saaneet energiansa yhteyttämällä auringon avulla tai kuten mekin syömällä toisia eliöitä. Siksi myös noihin miljoonia vuosia sitten kuolleisiin eliöihin varastoitunut energia on lähtöisin auringosta.
 
Myös tuuli- ja vesivoima ovat auringon aikaansaannoksia, sillä auringon lämpö aiheuttaa tuulet, jotka pyörittävät tuulivoimaloiden potkureita. Auringon lämpö aiheuttaa myös sateet, jotka valuvat jokina järviin ja meriin, ja joissa vesivoimalat tuottavat meille sähköä.
 
Näiden lisäksi on olemassa muitakin tapoja tuottaa energiaa ihmisille, mutta kaikille yhteistä on, että niissä kaikissa ihmisten käyttöön otettava energia on lähtöisin auringosta.
== Energia ei ole ainetta ==▼
Energiaa on kaikkialla, mutta se ei ole ainetta. Siksi energia ei vie tilaa eikä se paina yhtään. Energia voi kuitenkin sitoutua aineeseen, kuten kasvien valmistamaan sokeriin, ja sokeri painaa. Eri ruoka-aineissa on eri määrä energiaa. Esimerkiksi yhdessä kilogrammassa suklaata on paljon enemmän energiaa kuin vaikkapa yhdessä kilogrammassa porkkanoita.▼
 
▲== Energia ei ole ainetta, mutta sen määrää voi mitata ==
Energian määrää voidaan myös mitata. '''Energian mittayksikkönä käytetään joulea, jonka lyhenne on J.''' Yleensä tämä ilmoitetaan kilojouleina, eli tuhansina jouleina. Yksi kilojoule tarkoittaa tuhatta joulea. Erityisesti ruuan energiasta puhuttaessa mittayksikkönä voidaan käyttää myös kaloreita. Sata grammaa Fazerin Sinistä maitosuklaata sisältää energiaa 2260 kilojoulea (kJ) eli 2 260 000 joulea.▼
▲Energiaa on kaikkialla, mutta se ei ole ainetta. Siksi energia ei vie tilaa eikä se paina yhtään. '''Energia voi kuitenkin sitoutua aineeseen''', kuten kasvien valmistamaan sokeriin, ja sokeri painaa. Sokeri vie myös tilaa, koska se on ainetta. Eri ruoka-aineissa on eri määrä energiaa. Esimerkiksi yhdessä kilogrammassa suklaata on paljon enemmän energiaa kuin vaikkapa yhdessä kilogrammassa porkkanoita.
 
▲Energian määrää voidaan myös mitata. '''Energian mittayksikkönä käytetään joulea, jonka lyhenne on J.''' YleensäRuuissa tämäenergia ilmoitetaan yleensä kilojouleina, eli tuhansina jouleina. Yksi kilojoule tarkoittaa siis tuhatta joulea. Erityisesti ruuan energiasta puhuttaessa mittayksikkönä voidaan joskus käyttää myös kaloreita. Sata grammaa Fazerin Sinistä maitosuklaata sisältää energiaa 2260 kilojoulea (kJ) eli 2 260 000 joulea.
 
{{Perusopetuksen yhteenveto|* Kaikki maapallolla oleva energia on auringon aikaansaannosta.
Rivi 22 ⟶ 24:
 
Myös lämpö ja ääni ovat energiaa. Mitä lämpimämpi jokin asia on, sitä enemmän siinä on '''lämpöenergiaa.''' Mitä kovempi ääni kuuluu, sitä suurempi äänienergian määrä. Hieman oudommalta saattaa kuulostaa '''potentiaalienergia.''' Potentiaalienergiaa on asialla, joka on noussut tai nostettu irti maan pinnalta. Koska maanvetovoima vetää asiaa puoleensa, se saattaa pudota, jolloin asia saa liike-energiaa. Kappaleella on siis potentiaalia, eli mahdollisuus, saada putoamisesta johtuvaa liike-energiaa. 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.
 
Rivi 30 ⟶ 32:
 
Entäpä valot? 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.
[[Tiedosto:Energiakaavio koripallopelistä.svg|alt=Tämä kuva havainnollistaa energiamuodon muuttumista ja energiamäärän säilymistä. Lopputilanteessa oleva energiamäärät eivät ole tarkkoja määriä.|pienoiskuva|455x455px|Tämä kuva havainnollistaa energiamuodon muuttumista ja energiamäärän säilymistä. Lopputilanteessa oleva energiamäärät eivät ole tarkkoja määriä.]]
 
Entä mitä tapahtuu koripallokentällä? Syömästämme ruuasta saatu '''kemiallinen energia''' on '''varastoitunut''' lihaksiimme. Koripallopelissä lihaksiimme varastoitunut kemiallinen energia '''vapautuu lihaksistamme ja''' '''muuttuu liike-energiaksi ja lämpöenergiaksi''', joskus myös '''äänienergiaksi'''. Kemiallisen energian muuttumisen lämmöksi voit huomata siinä, että sinulle tulee kuuma. Kun olet liikkunut ja hikoillut riittävästi, on sinun saatava lisää kemiallista energiaa ruuasta.
 
'''Missään näistä tapauksista energia ei ole hävinnyt, vaan sen kokonaismäärä on pysynyt samana. Energia on ainoastaan muuttanut muotoaan.'''
Rivi 39 ⟶ 41:
* Energian mittayksikkö on '''joule'''. Sen lyhenne on J.
* Energia voi esiintyä eri muodoissa.
* '''Energian säilymislaki''' tarkoittaa sitä, että '''energia ei häviä vaan muuttaa vain muotoaan.'''}}
 
== Lämpöenergia siirtyy aina lämpimästä kylmään ==
[[Tiedosto:Miten lämpöenergia siirtyy?.svg|alt=Kuvasarja havainnollistaa lämpöenergian siirtymisen suuntaa arkipäiväisessä tilanteessa.|pienoiskuva|404x404px|Kuvasarja havainnollistaa lämpöenergian siirtymisen suuntaa arkipäiväisessä tilanteessa.]]
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 '''jäähtymään''' eli luovuttamaan lämpöenergiaa kylmemmälle huoneelle. Periaatteessa olet siis lämmin juoma lämmittää huonetta, mutta veteen varastoituneen lämpöenergian määrä on niin vähäinen, ettemme huomaa eroa huoneen lämpötilassa.
{{Perusopetuksen pohdintalaatikko|* Pohtikaa (ja piirtäkää muistiinpanoihinne) arkipäiväisiä tilanteita, joissa voi huomata lämpöenergian siirtyvän lämpimämmästä kylmempään päin.}}
 
=== Lämmöneristeet hidastavat lämpöenergian siirtymistä ===
Jos laitat metallisen lusikan kiehuvaan juomaan, huomaat myös lusikan toisen pään lämpenevän nopeasti. Lasiin kuumaa juomaa kaataessasi huomaat, että lasi on pian liian kuuma pitää kädessä. Kattilassa perunoita keittäessäsi huomaat, että metallisen kattilan pinta on tulikuuma, mutta kumiset kahvat eivät ole lämmenneet. Mistä tämä johtuu?
[[Tiedosto:Triple Glazed Window from 1800s (51311981909).jpg|alt=Ikkunalasien väliin jäävä ilma hidastaa lämpöenergian siirtymistä sisältä ulos.|pienoiskuva|Ikkunalasien väliin jäävä ilma hidastaa lämpöenergian siirtymistä sisältä ulos.]]
Tämä johtuu siitä, että jotkin aineet, kuten metallit ja lasi siirtävät lämpöenergiaa hyvin. Toiset aineet, kuten kattilan kahvoissa oleva kumi puolestaan estävät tehokkaasti lämpöenergian siirtymistä. '''Hyvin lämpöenergiaa siirtäviä aineita kutsutaan lämmönjohteiksi. Lämpöenergiaa huonosti siirtäviä aineita, kuten kumia, kutsutaan puolestaan lämmöneristeiksi.''' Myös ilma on hyvä lämmöneriste. Siksi talojen ikkunoihin laitetaan useampi lasi ja väliin jätetään ilmaa, ja lämpimimmät talvitakit pitävät sisällään untuvia, joiden väliin jää ilmaa.
{{Perusopetuksen pohdintalaatikko|Miettikää mitä arkipäiväisiä asioita ja välineitä tiedätte, joiden...
* koette johtavan lämpöä hyvin
* koette eristävän lämpöä hyvin
Mitä materiaaleja nämä ovat olleet?}}
{{Perusopetuksen yhteenveto|* Lämpöenergia siirtyy aina lämpimämmästä kylmempään.
* Eristeeksi kutsutaan aineita, jotka hidastavat lämpöenergian siirtymistä.}}
 
== Lähteet ==
[[Luokka:Peruskoulun ympäristöoppi]]
[[Luokka:S5 Luonnon rakenteet, periaatteet ja kiertokulut]]
Noudettu kohteesta ”https://fi.wikibooks.org/wiki/S5_Luonnon_rakenteet,_periaatteet_ja_kiertokulut/Energian_säilyminen”