İçeriğe atla

Enerji dönüşümü

Alev, enerji dönüşümüne bir örnektir.

Enerji dönüşümü enerjinin bir biçimden diğerine dönüşümüdür. Fizikte enerji terimi bir sistemdeki belirli değişiklikleri oluşturma kapasitesini açıklar. Dönüşümde entropinin sınırlamaları göz ardı edilir. Sistemlerin toplam enerji dönüşümü, yalnızca enerjinin eklenmesi veya çıkarılması ile sağlanabilir. Termodinamiğin birinci kanununa göre (enerjinin korunumu yasası olarak da bilinir) enerji, dönüştürülebilen bir büyüklüktür. Bir sistemin toplam kütle miktarı, enerjisinin bir ölçüsüdür. Bir sistemdeki enerji dönüştürülebildiğinden dolayı, farklı bir hale veya başka bir biçime dönüşebilir. Çoğu haldeki enerji, birçok fiziksel iş yapmak için kullanılabilir. Enerji doğal süreçler veya makinelerde kullanılabilir. Ayrıca ısı, ışık veya harekete dönüşebilir. Örneğin bir güneş pili, güneş ışınımını elektrik enerjisine dönüştürür ve böylece ampul yanar veya bilgisayara güç sağlanır.

Enerjiyi bir biçimden diğerine dönüştüren cihaza transduser denir.

Yapısında termal enerji barındıran çoğu enerji biçimi, başka enerji biçimine verimli olarak dönüştürülebilir. Bu verim, potansiyel enerjinin kinetik enerjiye dönüşümünde olduğu gibi bazen %100 olur.

Evrendeki enerji dönüşümü tarihi

Evrende Büyük Patlamadan beri çeşitli enerji biçimleri arasında dönüşümler meydana geldiğine inanılıyor. Büyük patlamada açığa çıkan hidrojenin gezegenler tarafından tutulmasında enerjide doğrudan bir dönüşüm oluştu. Yerçekimi potansiyel enerjisi doğrudan ısıya dönüştü.

Örnekler

Makinelerde enerji dönüşümleri

Örneğin kömür yakıtlı elektrik santralinde büyük miktarda enerji elde edilir ve açığa çıkan enerji dönüşümleri şu adımlarla gerçekleşir:

  1. Kömürün kimyasal enerjisi termal enerjiye dönüşür.
  2. Termal enerji, buharda kinetik enerjiye dönüşür.
  3. Jeotermal enerji
  4. Kinetik enerji, türbinde mekanik enerjiye dönüşür.
  5. Türbinin mekanik enerjisi, elektrik enerjisine dönüşür. Bu da enerjinin son biçimidir.

Çoğu sistemde, sonuncu adım çoğunlukla mükemmel verim verir. Birinci ve ikinci adımlar oldukça verimlidir, fakat üçüncü adım nispeten verimsizdir. En verimli gaz yakıtlı santrallerde %50 verim elde edilir. Yağ ve kömür yakıtlı santraller az verimlidir.

Otomobilde enerji dönüşümü

Otomobilde enerji dönüşümünde şu adımlar gerçekleşir:

  1. Yakıttaki potansiyel enerji yakıtın yanması sonucu genişleyerek kinetik enerjiye dönüşür.
  2. Gazın genişlemesi sonucu oluşan kinetik enerji pistonu doğrusal hareket ettirir.
  3. Pistonun doğrusal hareketi krank milinde dairesel harekete çevrilir.
  4. Krank milinin dairesel hareketi şanzımana aktarılır.
  5. Dairesel hareket şanzıman ile hızlandırılır.
  6. Hızlandırılan dairesel hareket diferansiyele aktarılır.
  7. Diferansiyel, dairesel hareketi tekerleklere aktararak dönmelerini sağlar.
  8. Tekerleklerin dairesel hareketi, taşıtı doğrusal hareket ettirir.

Diğer enerji dönüşümleri

Enerjiyi bir biçimden diğerine dönüştüren birçok makine ve transduser vardır: Bunlardan bazıları ve dönüştürdükleri enerji aşağıdaki listede verilmiştir:

Ayrıca bakınız

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Enerji</span> bir sistemin iş yapabilme yeteneğinin ölçüsü

Fizikte enerji, bir cisime veya fiziksel bir sisteme aktarılan, işin performansında ve ısı ve ışık biçiminde tanınabilen niceliksel özelliktir. Enerji korunan bir miktardır; Enerjinin korunumu yasası, enerjinin istenen biçime dönüştürülebileceğini ancak yaratılamayacağını veya yok edilemeyeceğini belirtir. Uluslararası Birimler Sisteminde (SI) enerjinin ölçü birimi joule'dür (J).

<span class="mw-page-title-main">Termodinamik</span> enerji bilimi

Termodinamik; ısı, iş, sıcaklık ve enerji arasındaki ilişki ile ilgilenen bilim dalıdır. Basit bir ifadeyle termodinamik, enerjinin bir yerden başka bir yere ve bir biçimden başka bir biçime transferi ile ilgilenir. Bu süreçteki anahtar kavram, ısının, belirli bir mekanik işe denk gelen bir enerji biçimi olmasıdır.

Dıştan yanmalı motor, yakıtın yanması ile sistemde çalışacak olan farklı bir akışkanı ısıtarak o akışkan aracılığı ile enerji dönüşümünü yapan bir motordur.

<span class="mw-page-title-main">Türbin</span>

Türbin, bir akışkanın enerjisini işe çevirmek için kullanılan alettir. Türbin bir mil ve üzerinde kanatçıklardan oluşur. Kullanılan akışkana göre türbinin yapısı değişir. Çalışma prensibi şu şekildedir. Akışkan türbinin kanatçıklarına çarparak türbin miline hareket verir, hareket milin çıkışında mekanik işe dönüşür.

<span class="mw-page-title-main">Dört zamanlı motor</span>

Dört zamanlı motorlar, pistonun bir çevriminin (cycle) 4 aşamada tamamlandığı motor tipleridir. İçten yanmalı motorlar (internal combustion engines) sınıfında yer alırlar.

<span class="mw-page-title-main">Yenilenebilir enerji</span> Bir enerji türü

Yenilenebilir enerji, güneş ışığı, rüzgar, yağmur, gelgitler, dalgalar ve jeotermal ısı gibi karbon nötr doğal kaynaklardan elde edilebilen ve insan zaman ölçeğinde doğal olarak yenilenen kaynaklardan elde edilebilen enerjiye denir. Bu kaynaklar güneş enerjisi, rüzgâr enerjisi, dalga enerjisi, jeotermal enerji, hidrolik enerjisi, biyokütle enerjisi olarak sıralanabilir. Bu tür bir enerji kaynağı, yenilenmekte olduklarından çok daha hızlı kullanılan fosil yakıtların tam tersidir.

Hidrojen ekonomisi, taşıtların ve elektrik dağıtım şebekesinin dengelenmesi için ihtiyaç duyulan enerjinin, hidrojen (H2) olarak depolandığı, varsayılan bir gelecek ekonomisidir.

Ekserji, Termodinamik bir sistemin ihtiva ettiği potansiyel enerjisinin, herhangi bir referans haline göre kullanılabilirliğinin bir göstergesidir. Ekserji tersinir bir süreç sonucunda sistem çevre ile denge sağladığı takdirde, oluşan entropi sonucu kullanılamaz hale gelen enerji düşüldükten sonra, teorik olarak elde edilebilecek maksimum faydalı iş miktarı olarak da tanımlanabilir. Sistem enerjetiğinde ise ekserji entropiden arındırılmış enerji olarak tanımlanır.

<span class="mw-page-title-main">Enerjinin korunumu</span>

Enerjinin korunumu yasası, yalıtılmış bir sistemdeki toplam enerjinin değişmeyeceğini söyler. Enerji ne yok edilebilir ne de yoktan var edilebilir, ama enerji türü değişebilir; örneğin, dinamitin patlamasıyla kimyasal enerji kinetik enerjiye dönüşebilir.

Verimlilik, şu anlamlara gelebilir:

<span class="mw-page-title-main">Birincil enerji</span>

Birincil enerji, herhangi bir enerji dönüşümünden henüz geçmemiş enerjidir.

<span class="mw-page-title-main">Mekanik enerji</span>

Fizikte mekanik enerji, mekanik bir sistemin bileşenlerinde yer alan potansiyel ve kinetik enerjinin toplamı olarak ifade edilir. Bu enerji cismin hareketi ve konumu ile ilişkilidir. İdeal bir ortamda eğer bir cisim, yalnızca yer çekimi kuvveti gibi konservatif bir kuvvete tabi ise enerjinin korunumu yasası mekanik enerjinin sabit olduğunu söyler. Bir cisim konservatif net kuvvetin tersi yönünde hareket ederse potansiyel enerji artacak ve eğer sürati de değiştiyse kinetik enerjisi de değişecektir. Tüm gerçek sistemlerde sürtünme kuvveti gibi konservatif olmayan kuvvetler bulunacaktır, fakat bu değerler çoğu zaman ihmal edilebilir ve mekanik enerjinin yine de sabit olduğu söylenebilir. Esnek çarpışmalarda mekanik enerji korunurken esnek olmayan çarpışmalarda bir kısmı ısıya dönüşür. Kayıp mekanik enerji ile sıcaklıktaki artış arasındaki ilişkiyi James Prescott Joule keşfetmiştir.

<span class="mw-page-title-main">Enerji kaynakları</span> enerji elde edilebilen fiziksel veya kimyasal fenomen

Enerji kaynakları, herhangi bir yolla enerji üretilmesini sağlayan kaynaklardır. Dünya üzerindeki enerji kaynakları, klasik ve alternatif kaynaklar olmak üzere ikiye ayrılabilir. Birincil enerji kaynaklarından kullanım oranları; %33,1 petrol, %30,3 kömür, %23,7 doğalgaz, hidrolik ve diğer yenilenebilir %8, nükleer enerji %5.

<span class="mw-page-title-main">Enerji biçimleri</span>

Enerji biçimleri, iki ana grubu ayrılabilir: kinetik enerji ve potansiyel enerji. Diğer enerji türleri bu iki enerji türünün karışımdan elde edilir.

Termal enerji, ortam veya sistem sıcaklığı sonucunda ortamdaki veya sistemdeki bir cismin veya maddenin potansiyel ve kinetik enerjileri toplamını ifade eden bir enerji biçimidir. Sistemde sıcaklık olmadığı müddetçe bu niceliği tanımlamak zor ve hatta anlamsız olabilir. Bu durumda herhangi bir termal iş söz konusu değildir.

<span class="mw-page-title-main">Enerji dönüşüm verimliliği</span>

Enerji dönüşüm verimliliği (η), enerji dönüşümünün faydalı çıkışı ile girişi arasındaki oranın enerji olarak ifadesidir. Faydalı çıkış elektriksel güç, mekanik güç veya ısı olabilir.

<span class="mw-page-title-main">Dünya enerji tüketimi</span> Küresel enerji üretimi ve tüketimi

Dünya enerji tüketimi‭ ‬bütün insan‭ ‬uygarlığı‭ ‬tarafından kullanılan toplam‭ ‬enerji‭yi ‬ifade eder.

<span class="mw-page-title-main">Okyanus enerjisi</span>

Okyanus enerjisi, denizlerde oluşan dalgalardan, gelgit olaylarından veya deniz rüzgarlarından faydalanarak üretilen enerjidir.

<span class="mw-page-title-main">Elektrik üretimi</span>

Elektrik üretimi, elektrik ve diğer kaynaklardan birincil enerji üretme sürecidir. Elektrik üretiminin temel ilkeleri İngiliz bilim insanı Michael Faraday tarafından 1820'lerde ve 1830'ların başında keşfedildi. Onun temel yöntemi bugün hâlâ kullanılmaktadır: Elektrik, bakır gibi iletken bir telin manyetik bir alan içinde hareket ettirilmesi ile üretilir. Elektrik jeneratörü, bir mıknatıs içinde dönen sarılı iletken tellerin bulunduğu ve bu tellerin mıknatıs içinde dönmesiyle elektrik akımı üreten bir makinedir. Evlerimizde, işyerlerimizde, endüstride gereksinim duyduğumuz büyük miktardaki elektrik enerjisini elde etmek için, elektrik jeneratörlerini döndürecek büyük güç santrallarına ihtiyaç duyarız. Çoğu güç santrali, jeneratörü döndürmek için ısı üretiminde bulunurlar. Fosil yakıtlı santrallar ısı üretimi için doğal gaz, kömür ve petrol yakarlar. Nükleer santrallar da uranyum yakıtını parçalayarak ısı üretirler. Ancak bütün bu değişik tip santrallar ürettikleri ısıyı, suyu buhar haline dönüştürmek için kullanırlar. Oluşan buhar ise elektrik jeneratörüne bağlı olan türbine verilir. Su buharı, türbin şaftı üzerinde bulunan binlerce kanatçık üzerinden geçerken daha önce üretilen ısıdan almış olduğu enerjiyi kullanarak, türbin şaftını döndürür. İşte bu dönme, jeneratörün elektrik üretmek için gereksinim duyduğu mekanik harekettir. Jeneratörde oluşan elektrik ise iletim hatları denilen iletken teller ile kullanılacağı yere gönderilir. Türbinden çıkan, enerjisi diğer bir deyişle basınç ve sıcaklığı azalmış buhar ise yoğunlaştırıcı (kondenser) denilen bölümde soğutulup su haline dönüştürüldükten sonra, tekrar kullanılmak üzere santralın ısı üretilen bölümüne geri gönderilir. Yoğunlaştırıcıda soğutma işini sağlayabilmek için deniz, göl veya ırmaklarda bulunan su kullanılır. Su kaynaklarından uzak bölgelerde ise santralın hemen yanında bulunan ve uzaktan bakıldığı zaman geniş dev bacalara benzeyen soğutma kuleleri kullanılır. Bu kulelerin üzerinde görülen beyaz duman ise su buharıdır.

Joule veya jul, Uluslararası Birim Sistemi'nde enerji, iş veya ısı miktarından türetilmiş bir ölçü birimidir. Bir metre üzerinden bir newtonluk kuvvet uygulanarak harcanan enerjiye veya iki ucu arasında bir voltluk gerilim farkı olan bir devre elemanı üzerinden geçen bir amperlik akımınin tükettiği enerjiye eşittir. Adını İngiliz fizikçi James Prescott Joule'dan (1818-1889) almıştır.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.