Artikulu hau "Kalitatezko 1.000 artikulu 12-16 urteko ikasleentzat" proiektuaren parte da

Energia

Wikipedia, Entziklopedia askea
Jump to navigation Jump to search

Tximistak

Energia magnitude fisiko bat da; lana egiteko materiaren ahalmena da, beroa sortzea, argi egitea eta mugimendua eragitea ahalbidetzen duena.

Nazioarteko Sisteman, joulea da energia-unitatea, zeinaren sinboloa den; baina beste unitate batzuen bidez ere adieraz daiteke.

Kontzeptu zientifiko bat da, aldakuntzak eragiteko ahalmenari lotuta dagoena. Hala ere, hitz bera zientziaren testuingurutik at ere maiz erabilia da. Zientziaren arloan erabilpen zehatza eta esanahi doia ditu, baina esparru ez-zientifikoetan ez da esanahi zehatzez erabiltzen, eta sarritan indar, kemen edo antzekoen sinonimotzat hartzen da.

Zientziari dagokionez magnitude abstraktua da, sistema itxi baten egoera dinamikoarekin lotuta dagoena eta denboran zehar aldaezin agertzen dena. Esate baterako, energia zinetikorik gabeko sistemak geldi daude. Sistema bat hasierako egoera batetik geroko egoera batera eramateko behar den lan izeneko magnitudea sistemak izan duen energiaren aldakuntzaren parekoa da.

Etimologia[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Antzinako grezierazko energeia (ενέργεια) hitzetik sortu zen (en + ergon), gero latinez energia forma hartu zuen, eta hortik iritsi da gure egunotara (euskaraz: energia; ingelesez: energy; gaztelaniaz: energía; frantsesez: énergie).

Gaur egungo hizkeran, energia hitzak hainbat adiera (kemena, adorea, bizitasuna, boterea, ahalmen psikikoa...) ditu bizimodu arrunteko arloetan[1].

Energia motak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

  • Energia zinetikoa: Energia hau gorputzek mugitzean lortzen dutena da. Energia hau garbi agertzen da, adibidez, kotxe batek istripua edukitzen duenean (Ec)
  • Energia nuklearra: Energia nukleo atomikoetatik dator. Fusio eta fisio-erreakzio nuklearretatik datorren energia mota da. Nukleoak zatitzen (fisioa) edo batzen (fusioa) direnean sortzen da. Horrelakoetan, nukleoen masaren parte bat energia bihurtzen da.
  • Energia kimikoa: naturako konposatu guztiek dutena da, barneko loturen energiaren kausaz. Bai materia bizigabean eta bai materia bizidunean gertatzen diren erreakzio kimikoetan agertzen da, hau da, naturako substantzia guztiek duten energia mota hau atomoak biltzeko indarraren ondorioz.

Energiaren kontserbazioa eta degradazioa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

“Energia ez da sortzen, ezta deuseztatzen ere, transformatu baizik.” Beraz, esaldi honek,, munduan, momentu honetan, energia kopuru jakin bat dagoela eta kopuru hori inoiz ez dela aldatuko esan nahi du, izan ere, energia transformatzen joaten da, eta mota bateko energiatik beste mota bateko energiara pasa daiteke, baina inoiz ez desagertu.

Energiaren kontserbazioa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Sakontzeko, irakurri: «Energiaren kontserbazioaren printzipioa»

Esperientzian oinarriturik egiaztatu denez, naturako fenomeno eta prozesu guztietan energiaren kontserbazioa gertatzen da. Energiaren kontserbazioaren legea XIX. mendearen erdialdean izan zen onartua zientzialarien artean, eta, lege hori tarteko, garai hartan finkatu zen energia hitzaren esanahi zehatza[1].

Energiaren kontserbazioaren legeak dioenez, edozein sistema fisiko isolaturen (alegia, beste ezein sistemarekin inolako elkarrekintzarik ez duena) energia-kantitate totalak konstante irauten du denboran zehar, nahiz eta energia hori mota batetik bestera transforma daitekeen. Bestela esanda, “energia ez da sortzen ezta deuseztatzen ere, transformatzen baizik[2].

Izatez, lege hau ez da naturako fenomenoen deskripzioa, fenomenoen bilakaerari buruzko baieztapena baizik. Hots, naturako fenomenoetan gertatzen den edozein transformaziotan, energia deritzon kantitatea aldatu gabe geratzen da; aldatzen den gauza bakarra energiaren forma da. Alderantziz ere irakur daiteke legea: sistema baten energiaren ebaluazioa egitean, ondoz ondoko bi neurketatan balio desberdinak lortzen badira, horrek esan nahi du bi balio horien arteko aldea sistemari eman edo kendu zaion energia dela, sistema horrek kanpoko beste sistema batekin izandako elkarrekintzaren ondorioz.

Energiaren degradazioa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Energiaren transformazioak gertatzean edo higidurarekin batera marruskadura agertzean, kontuan izan behar da bero kontzeptua, prozesuen itzulezintasunarekin eta energiaren degradazioarekin zerikusia duena. Joulek beroaren eta energia mekanikoaren arteko baliokidetza definitu zuen 1845ean. Hitz batez, berak frogatu zuenez, energiaren kontserbazioaren legea aplikatzean, beroa kontuan hartu beharreko energia-mota bat da[1].

Baina beroak ezaugarri berezi bat du, bestelako energia-mota bihurtzeko prozesuetan. Hain zuzen ere, energia mekanikoa erabat bero bihur daitekeen arren, beroa ezin transforma daiteke osorik energia mekaniko, muga bat baitago makina termodinamikoen bidezko transformazioetan. Hasteko, berotik energia mekanikoa lortzeko tenperatura desberdinetan dauden bi iturri izan behar ditu makinak, eta, edonola ere, berotik atera daitekeen energia mekanikoaren kantitateak maximo bat du, Carnoten ziklo teorikoak adierazten duena. Horregatik, beroa loturik dago energiaren kalitatearen degradazioarekin, zeren energia zinetikotik berorako transformazioak ez baitu energia zinetikotik energia potentzialerako transformazioak duen itzulgarritasunik.

Edozein transformazio energetikotan, marruskaduraren kausaz, hasierako energiaren parte bat iraungi egiten da energia termiko gisa, eta energia termikoa da energiaren transformazio guztien azken helmuga. Hortik dator naturan gertatzen den energiaren etengabeko degradazioa eta entropiaren printzipioan adierazita dagoen itzulezintasunaren arrazoia.

Energia kontzeptua erlatibitatearen teorian eta mekanika kuantikoan[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Mekanika klasikoan garaturiko energia kontzeptua zabaldu egin zen XX. mendearen hasieran erlatibitatearen teoria eta mekanika kuantikoa sortzean. Bi teoria horiekin batera, ordura arte masari eta energiari buruz fisikariek zituzten usteak aldatu behar izan ziren, eta alde batera utzi behar izan ziren zenbait suposizio, hala nola energia magnitude jarraitua zela eta masa eta energia bi kontzeptu independente zirela ziotenak, bereziki.

Energia-kuantoak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Sakontzeko, irakurri: «Mekanika kuantiko»

Max Planckek XIX. eta XX. mendeen arteko mugan adierazi zuenez, fenomeno atomikoekin erlazionaturiko transformazio energetikoak egokiro ulertu eta deskribatzeko, beharrezkoa da energia-kuantu deritzon kontzeptua erabiltzea. Ordura arte energia magnitude jarraitua zela uste bazen ere, energiaren transmisioan kantitate minimo batzuk (kuantuak, alegia) pasatzen dira batetik bestera. Esate baterako, elektroi bat energia-maila batetik beste batera pasatzean, erradiazioa gertatzen da, eta mailen arteko energiaren erradiazio hori fotoi modura igortzen da, alegia, energia jakineko kuantu modura. Fotoiaren energiaren eta erradiazioaren maiztasunaren artean erlazio hau dago: , non hori Plancken konstantea den, balio duena[1].

Ohar bat egin behar da kuantuen erabilerari dagokionez. Berez, kuantuak fisika mikroskopikoan baino ez dira erabiltzen zehazki. Fisika makroskopikoan ere kontsidera daitezke, noski, baina hain txikiak izanik, ez dira hautemangarriak; horregatik, praktikan, fisika makroskopikoan kantitate jarraitutzat har dezakegu energia.

Masaren eta energiaren arteko baliokidetza[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Sakontzeko, irakurri: E=mc²

Mekanika klasiko newtondarrean, partikula puntualaren masak konstante dirauela suposatzen da, partikula higitu arren ere. Erlatibitatearen teorian, ordea, masa abiaduraren funtzioa da, formula honen arabera:

non pausaguneko masa den, , partikularen abiadura eta , argiaren abiadura. Adierazpen hori kontuan harturik ikus daitekeenez, gorputzaren abiadura argiaren abiaduraren baliora hurbiltzean, masa gero eta handiagoa da, eta balioaren mugan balio infinitua izango luke. Hortik baieztatu zuen Einsteinek argiaren abiadura ezin daitekeela gainditu.

Masaren izaera erlatibista kontuan izanik, partikularen energia zinetikoa ezin daiteke jadanik formularen bidez adierazi (mekanika klasikoan ez dira bereizten pausaguneko masa eta higidurako masa, higiduran ere balio bera baitu masak); aitzitik, energia zinetikoa

eran adierazten da, non

delakoa energia osoa den, eta

delakoa, pausaguneko energia. Energia osoa seriez garatuz, balio hau lortzen da energia zinetikoari dagokionez:

Agerikoa denez, mekanika klasikoan kontsideratzen diren abiaduretan bigarren gaia beti da oso txikia lehenengoarekin alderaturik, eta horregatik balioa hurbilketa ona da.

Ikusi dugunez, erlatibitatearen teorian agerian geratzen da masaren eta energiaren arteko baliokidetza, zeren formula (E=mc² ) erabili behar baita. Hortaz, erlatibitatearen teoriako masaren kontzeptu horrek ondorio garrantzitsua du, hots, kontserbazio-printzipio bakarrean biltzen dira aurretik independentetzat hartzen ziren masaren eta energiaren kontserbazio-printzipioak. Gainera, erlazio hori ez da soilik baliagarria energia zinetikoaren kasuan, zeren edozein energia-motaren kasuan ere aplika baitaiteke.

Materiaren egitura eta energia[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Erlatibitatearen teorian finkaturiko masaren eta energiaren arteko baliokidetza ulertzea funtsezkoa izan da materiaren barne-egitura ulertzeko, bereziki, oinarrizko partikulen arteko loturak eta atomoen egonkortasuna ulertu ahal izateko.

Kasurako, atomoen nukleoa nukleoiz (hots, protoiz eta neutroiz) osaturik dago, baina nukleoa apurtu nahi badugu energia eman behar zaio; zehazki, apurtzeko eman beharreko energia hori protoiak eta neutroiak bilduz nukleoa eratzeko askatu behar den energia-kantitate berbera da, lotura-energia, alegia. Eta ikus daitekeenez, nukleoaren masa hasierako protoien eta neutroien masen batura baino txikiagoa da; hain zuzen ere, masaren eta energiaren arteko baliokidetzari dagokio zehazki lotura-energiaren eta masa-galeraren arteko baliokidetza, erlatibitatearen teoriarekin bat. Esandakoaren adibide garbia dugu Eguzkian edota izarretan gertatzen diren erreakzio termonuklearretan agertzen zaiguna. Bi hidrogeno-nukleo (deuterio) elkarrekin fusionatu eta helio-nukleo bihurtzen dira, baina erreakzio horren emaitza den helio-nukleoaren masa txikiagoa da hasierako osagaien masen batura baino: masa-galera hori energia bihurtzen delako gertatzen da hori, eta horixe da, preseski, Eguzkiaren energiaren iturria.

Nukleoien arteko lotura-energia kontuan hartzea funtsezkoa da fusio edo fisio nuklearreko erreakzioetan aska daitekeen energia kalkulatu ahal izateko, betiere atomoen masa-galera energiaren iturria dela kontuan izanik.

Energia berriztagarriak eta ez-berriztagarriak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Berriztagarriak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Sakontzeko, irakurri: «Energia berriztagarri»

Ingurumenaren degradazioa, garapen-bidean dauden herrialdeen eta herrialde garatuen arteko desoreka energetikoa, eta baliabide erregaien ahitzea, energia berriztagarrien garapena bultzatu duten faktoreak dira.

Energia berriztagarriek komunean dituzte hainbat ezaugarri:

Energia tradizionalek ingurumenari egiten diotena baino kalte txikiagoa edo batere kalterik ez dute eragiten.

  • Inbertsio handiak eskatzen dituzte normalean.
  • Agortezinak edo oso ugariak dira.
  • Baliabide naturalen aprobetxamendua suposatzen dute.

Erabili ahala inoiz agortuko ez diren energiak dira.Ingurumenarekin errespetutsuak dira eta inguruan eskuratu daitezke.

  • Eguzki-energia. Honako hau, eguzkitik Lurrera erradiazio elektromagnetiko itxuran iristen den energia mota da. Eguzkia iturri agortezina da, eta energia termikoa edo elektrizitatea sortzeko erabiltzen dugu.
  • Biomasa. Prozesu naturalek eraturiko konposatu organikoetatik lortzen da. Esate baterako, hondakinen hartziduraren ondorioz sortutako biogasa edo azukreen eraldaketa bidez lortutako alkohola energia-iturri biomasikoak dira. Naturatik zeharka edo zuzenean ateratzen den energia-erregaia da biomasa.
  • Eolikoa. Haizeak eragiten edo sortzen duen energia da. Gizakiak erabili zuen lehenengoetarikoa izan zen errotak eta abar mugitzeko, eta gaur egun ere erabiltzen da errota industrialei, bonbei…energia eman edo eta mugiarazteko.
  • Hidraulikoa. Ibaietako ura da energia honen sortzailea. Ura urtegi batean bilduko da, eta gero, altuera handi batetik erortzen utziko da turbina baten gainera, eta turbina horrek, biratzean, elektrizitatea sortuko du. Zentral hidraulikoak jartzeko lekurik aproposenak presetako ur-jauziak dira. XIX. mendearen bigarren erdialdean sortu zen Frantziako Alpeetan.
  • Itsas-energia. Energia lortzeko balio duten hiru itsas fenomeno daude: olatuak, mareak eta sakontasunaren araberako tenperatura-aldaketak eta horiek aprobetxatzen dira elektrizitatea lortzeko… Itsas-zentralak soilik mareak asko mugitzen diren tokietan daude.
  • Geotermikoa. Lurrak bero itxuran gordetzen duen energia da. Gizakiak antzinatik erabiltzen du. Hori lortzeko, ura zorupean jartzen da, barnealdeko berotasuna oso handia den tokietan. Ur hori berotzean, ur-lurrun bihurtu, eta ur-lurruna elektrizitatea sortzeko erabiliko da.

Ez-berriztagarriak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Sakontzeko, irakurri: «Energia ez berriztagarri»

Erabili ahala agortzen diren energia-iturrietako energiak dira.

  • Petrolioaren errekuntzatik sortutakoa. Petrolioa erregai fosila da, kolore ilunekoa eta likidoa. Bere osagaiak hidrokarburo-nahasketa bat sufrea, oxigenoa eta nitrogenoa dira, neurri aldakorretan.
  • Gas naturalaren errekuntzatik sortutakoa. Substantzia erregai gaseosoen nahastea da: metanoa, etanoa, propanoa, butano nitrogenoa, karbono dioxidoa, hidrogeno sulfuroa, helioa eta argona.
  • Ikatzaren errekuntzatik sortutakoa. Ikatza erregai fosila da, Aro primarioaren aldi Karboniferoan metatutako landare hondarrek jasandako eraldaketen azken emaitza. Lau ikatz-mota daude: antrazita, harrikatz, lignito eta zohikatza.

Erreferentziak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Testu honek cc-by-sa lizentziapean argitaratzen den ZTHiztegiaren pasarte bat du.

  1. a b c d   Etxeberria, J. R. (2009-09-17), Energia, https://zthiztegia.elhuyar.eus/terminoa/eu/energia. Noiz kontsultatua: 2018-01-20  ..
  2.   Thermodynamics -- Redirect to New Version, http://www.av8n.com/physics/thermo-laws.htm. Noiz kontsultatua: 2018-01-20  .

Ikus, gainera[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Kanpo loturak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Wikimedia Commonsen badira fitxategi gehiago, gai hau dutenak: Energia Aldatu lotura Wikidatan