2.1.- El treball, una manera de transferir energia
El concepte de treball és un concepte útil i important per si mateix, però també és molt útil per entendre el concepte d'energia. A l'ESO heu estudiat com és de necessària l'energia per a fer moltes coses, ja sigui per córrer, nadar, saltar... o per produir electricitat. Tot canvi requereix energia. Si un objecte o sistema canvia alguna de les seves propietats (velocitat, temperatura, posició, pressió, etc.) és que hi ha hagut transferència d'energia.
Quan es diu que un cos o sistema té energia és una manera de dir que té una capacitat de fer coses. Un objecte que cau des d'una altura pot fer un forat al terra, una pila pot fer anar un reproductor de música o una bombeta, un combustible com la gasolina pot fer moure un cotxe, etc.
Vegem alguns exemples:
a) Imaginem un gat hidràulic aixecant un cotxe en el taller de reparacions. El gat fa una força sobre el cotxe aixecant-lo fins a una certa alçada fent un treball que el podríeu calcular fàcilment. Només us caldria saber la força que ha fet i l'alçada a la que l'ha aixecat.
El cotxe ha canviat de posició i segons el que acabem de dir, s'ha necessitat energia per fer aquest canvi. Com li ha arribat aquesta energia? A través del treball que ha fet el gat hidràulic empenyent el cotxe cap amunt. Fer treball sobre un objecte, aquesta vegada un cotxe que s'aixeca gràcies a un gat hidràulic, és una manera de proporcionar energia al cotxe. Hom pot pensar al revés i adonar-se que l'energia que ha calgut per aixecar el cotxe l'ha fet el gat hidràulic a través del treball que fa la força al desplaçar verticalment el cotxe. El cotxe ha rebut energia mitjançant treball. Direm que s'ha produït una transferència d'energia des del gat cap al cotxe. Per això generalitzant es diu que fer treball és una manera de transferir energia.
Però el gat com ha obtingut aquesta energia? Aquesta energia li ha subministrat el braç del mecànic que ha accionat el gat hidràulic.
b) Pensem ara en el sistema cotxe corrent per una carretera, que en un punt concret porta una certa velocitat. Sabem que en prémer l'accelerador, entra més gasolina al motor i el cotxe es posa a córrer a més velocitat. La velocitat del cotxe pot canviar si el combustible li transfereix energia. L'energia que el combustible va transferint a les rodes, eixos, etc. és la que està fent el treball d'accelerar el cotxe (una força s'està aplicant al llarg d'un recorregut).
Formes d'energia i llenguatge
En el llenguatge quotidià, sovint s'utilitzen diferents noms per parlar d'energia. A l'energia se li atribueixin molts adjectius: sonora, nuclear, lluminosa, química, interna, hidroelèctrica, eòlica, .... Els adjectius qualificatius que sovint acompanyen al terme energia són indicatius dels fenòmens que acompanyen a les transferències d'energia en un sistema, en un lloc, en cert context, etc. Sovint es diu que són formes d'energia. Parlem, per exemple, d'energia lluminosa d'una bombeta quan ens volem referir a la llum que fa, de l'energia elèctrica d'una pila quan ens volem referir a l'electricitat que ens aportarà, de l'energia sonora d'un altaveu quan ens volem referir al so que emetrà, de l'energia nuclear que obtenim mitjançant reaccions nuclears, etc. El fet que parlem de moltes formes d'energia no vol dir que l'energia sigui de moltes menes sinó simplement que l'associem a molt diversos fenòmens i circumstàncies. Per això els noms de l'energia són molt arbitraris.
De fet, podem reduir totes aquestes formes d'energia a dues:
a) l'energia deguda a que un cos o un sistema té cert moviment. Parlem d'energia de moviment o energia cinètica del cos o del sistema. Amb energia cinètica o de moviment poden produir-se molts canvis. Per exemple amb l'energia cinètica del bitllot es fan caure a terra les bitlles que estan dretes. L'energia cinètica d'una bala que xoca amb una paret li pot fer un bon esvoranc. L'energia cinètica o de moviment que el tac transfereix a una bola de billar americà és la que la pot fer xocar amb la bola blanca.
b) l'energia d'un sistema deguda a com està estructurat, on està situat o bé com està distribuïda alguna part del sistema respecte a la resta, etc. Hi ha cossos o sistemes dels quals podem obtenir energia per com estan fets o configurats o bé per on estan situats. Per indicar l'energia que el sistema (o una part seva) té emmagatzemada per com està o bé on està, és a dir, per la seva configuració, parlem d'energia potencial.
Vegem alguns exemples:
 NOTA D'ESTUDIPer sistema s'entén un conjunt d'objectes que tenen entre ells alguna interrelació. Un vehicle es pot veure com un sistema format per diferents objectes (motor, tub d'escapament, rodes ...) que interactuen entre si. |
|
Vegem alguns exemples:
a) Imaginem un gat hidràulic aixecant un cotxe en el taller de reparacions. El gat fa una força sobre el cotxe aixecant-lo fins a una certa alçada fent un treball que el podríeu calcular fàcilment. Només us caldria saber la força que ha fet i l'alçada a la que l'ha aixecat.
El cotxe ha canviat de posició i segons el que acabem de dir, s'ha necessitat energia per fer aquest canvi. Com li ha arribat aquesta energia? A través del treball que ha fet el gat hidràulic empenyent el cotxe cap amunt. Fer treball sobre un objecte, aquesta vegada un cotxe que s'aixeca gràcies a un gat hidràulic, és una manera de proporcionar energia al cotxe. Hom pot pensar al revés i adonar-se que l'energia que ha calgut per aixecar el cotxe l'ha fet el gat hidràulic a través del treball que fa la força al desplaçar verticalment el cotxe. El cotxe ha rebut energia mitjançant treball. Direm que s'ha produït una transferència d'energia des del gat cap al cotxe. Per això generalitzant es diu que fer treball és una manera de transferir energia.
Però el gat com ha obtingut aquesta energia? Aquesta energia li ha subministrat el braç del mecànic que ha accionat el gat hidràulic.
b) Pensem ara en el sistema cotxe corrent per una carretera, que en un punt concret porta una certa velocitat. Sabem que en prémer l'accelerador, entra més gasolina al motor i el cotxe es posa a córrer a més velocitat. La velocitat del cotxe pot canviar si el combustible li transfereix energia. L'energia que el combustible va transferint a les rodes, eixos, etc. és la que està fent el treball d'accelerar el cotxe (una força s'està aplicant al llarg d'un recorregut).
Formes d'energia i llenguatge
En el llenguatge quotidià, sovint s'utilitzen diferents noms per parlar d'energia. A l'energia se li atribueixin molts adjectius: sonora, nuclear, lluminosa, química, interna, hidroelèctrica, eòlica, .... Els adjectius qualificatius que sovint acompanyen al terme energia són indicatius dels fenòmens que acompanyen a les transferències d'energia en un sistema, en un lloc, en cert context, etc. Sovint es diu que són formes d'energia. Parlem, per exemple, d'energia lluminosa d'una bombeta quan ens volem referir a la llum que fa, de l'energia elèctrica d'una pila quan ens volem referir a l'electricitat que ens aportarà, de l'energia sonora d'un altaveu quan ens volem referir al so que emetrà, de l'energia nuclear que obtenim mitjançant reaccions nuclears, etc. El fet que parlem de moltes formes d'energia no vol dir que l'energia sigui de moltes menes sinó simplement que l'associem a molt diversos fenòmens i circumstàncies. Per això els noms de l'energia són molt arbitraris.
De fet, podem reduir totes aquestes formes d'energia a dues:
a) l'energia deguda a que un cos o un sistema té cert moviment. Parlem d'energia de moviment o energia cinètica del cos o del sistema. Amb energia cinètica o de moviment poden produir-se molts canvis. Per exemple amb l'energia cinètica del bitllot es fan caure a terra les bitlles que estan dretes. L'energia cinètica d'una bala que xoca amb una paret li pot fer un bon esvoranc. L'energia cinètica o de moviment que el tac transfereix a una bola de billar americà és la que la pot fer xocar amb la bola blanca.
b) l'energia d'un sistema deguda a com està estructurat, on està situat o bé com està distribuïda alguna part del sistema respecte a la resta, etc. Hi ha cossos o sistemes dels quals podem obtenir energia per com estan fets o configurats o bé per on estan situats. Per indicar l'energia que el sistema (o una part seva) té emmagatzemada per com està o bé on està, és a dir, per la seva configuració, parlem d'energia potencial.
Vegem alguns exemples:
Tenim energia emmagatzemada o potencial per la posició que ocupa una biga penjada d'una grua, per la situació en la que estan situats els electrons en un àtom, per la deformació que s'ha fet a una molla, etc. Per això es parla d'energia potencial gravitatòria, energia potencial elèctrica, energia potencial elàstica, etc.
Els combustibles tenen una certa energia que pot ser utilitzada per a moure un vehicle, per posar en marxa un motor, per escalfar aigua, i per milers d'altres situacions. Molts i diferents canvis són possibles quan els combustibles cremen. Aquesta energia "emmagatzemada" l'associem a la configuració interna del combustible, és a dir, a la manera en que es situen els diferents àtoms i molècules que el formen.. No tots els combustibles tenen la mateixa configuració i per tant els canvis que poden produir són molt diversos. És a dir, tenen diferent energia potencial (en aquests casos sovint és parla d'energia química). L'energia emmagatzemada que cada kilogram de querosè allibera en cremar-se és més gran que la que allibera la mateixa quantitat de gasoil, per exemple.
Vegem una altra situació. Considerem un pantà que disposa d'una central hidroelèctrica a prop de la seva base. Podem dir que el sistema "Terra-aigua del pantà" té una certa energia potencial gravitatòria ja que la caiguda de l'aigua per la gravetat pot donar lloc a molts canvis. L'aigua de la canonada que va del pantà a la central pot transferir la seva energia a les pales d'una turbina i fer-les girar molt ràpidament. A més, si imaginem una certa porció d'aigua podem dir que ha passat d'una configuració amb una certa altura i baixa velocitat a una altra de poca altura i d'una velocitat molt més gran.
Els combustibles tenen una certa energia que pot ser utilitzada per a moure un vehicle, per posar en marxa un motor, per escalfar aigua, i per milers d'altres situacions. Molts i diferents canvis són possibles quan els combustibles cremen. Aquesta energia "emmagatzemada" l'associem a la configuració interna del combustible, és a dir, a la manera en que es situen els diferents àtoms i molècules que el formen.. No tots els combustibles tenen la mateixa configuració i per tant els canvis que poden produir són molt diversos. És a dir, tenen diferent energia potencial (en aquests casos sovint és parla d'energia química). L'energia emmagatzemada que cada kilogram de querosè allibera en cremar-se és més gran que la que allibera la mateixa quantitat de gasoil, per exemple.
Vegem una altra situació. Considerem un pantà que disposa d'una central hidroelèctrica a prop de la seva base. Podem dir que el sistema "Terra-aigua del pantà" té una certa energia potencial gravitatòria ja que la caiguda de l'aigua per la gravetat pot donar lloc a molts canvis. L'aigua de la canonada que va del pantà a la central pot transferir la seva energia a les pales d'una turbina i fer-les girar molt ràpidament. A més, si imaginem una certa porció d'aigua podem dir que ha passat d'una configuració amb una certa altura i baixa velocitat a una altra de poca altura i d'una velocitat molt més gran.
Llicenciat sota la Creative Commons Attribution-ShareAlike 2.5 License