9.1 Mange former for energi


Der findes flere forskellige energiformer:

9.1.1 Strålingsenergi

Solens energi kommer til jorden i form af strålingsenergi. Strålingsenergi fra solen er elektromagnetisk stråling, og det tager 8 minutter for solens stråling at komme til Jorden som bølger. Så snart bølgerne fysisk rammer Jordens overflade bliver energi afsat, hvilket for eksempel betyder, at jorden opvarmes, eller der bliver lavet fotosyntese i planter.

9.1.2 Kemisk energi

Kemisk energi er, når kemiske forbindelser ved en kemisk reaktion omdannes til en anden forbindelse med lavere energi, således at energi frigives til omgivelserne.

Kemisk energi er eksempelvis den energi der bliver frigivet, når et stof forbrænder. Det mad vi spiser og forbrænder i vores krop frigiver kemisk energi.

I et batteri foregår en kemisk reaktion, og i batteriet omdannes kemisk energi til elektrisk energi.

Kemisk energi

Kemisk energi

Forbrænding af olie, kul, gas frigiver også kemisk energi.

Kul mine

Kul mine


9.1.3 Elektrisk energi

Elektrisk energi er, når ladninger (elektroner) strømmer gennem en ledning og overfører energi til en motor, en lampe eller noget andet, der drives af elektrisk strøm. Elektrisk strøm overfører energi, og vi kan ikke gemme elektrisk energi – hvis elektrisk energi skal gemmes/lagres, så skal den omdannes til en anden energiform.

Elektrisk energi

Elektrisk energi

9.1.4 Bevægelses energi

Bevægelsesenergi kaldes også for kinetisk energi. Når genstande har fart på, så har de bevægelsesenergi. Bevægelsesenergien afhænger af genstandens masse og hastighed.

Bevægelsesenergi

Bevægelsesenergi


Barringer-krateret i Arizona,USA.

Barringer-krateret i Arizona,USA.

Barringer krateret er et krater fra et meteor nedslag for 50.000 år siden, hvor en 300.000 tons tung meteorit med en fart på 20 km/sek bragede ind i ørkenen i Arizona, USA. Ved nedslaget bliver al den bevægelsesenergi lavet om til andre energiformer, og efterlader et krater på ca. 1,2 kilometer i bredden og ca. 170 meter dybt.


9.1.5 Beliggenhedsenergi

Beliggenhedsenergi kaldes også potentiel energi. For at definere en genstands beliggenhedsenergi, skal man først beslutte hvor nulpunktet er.

Beliggenhedsenergi

Beliggenhedsenergi

Hvis nulpunktet sættes til vandets overflade i en svømmehal, så har pigen højt oppe i tårnet en beliggenhedsenergi. Beliggenhedsenergien afhænger af pigens masse, og højden over nulpunktet – vandets overflade. Beliggenhedsenergien udløses og omdannes, når pigen springer ud fra tårnet.

9.1.6 Mekanisk energi

Når en genstand har beliggenhedsenergi og påbegynder et fald ned mod nulpunktet, så bliver beliggenhedsenergien omdannet til bevægelsesenergi.

Fordi bevægelsesenergi og beliggenhedsenergi er så tæt forbundet har man et udtryk for den samlede energi:

Mekanisk energi

Mekanisk energi


Geyser

Geyser


Aktivitet: Interaktiv model for mekanisk energi.

Du skal klikke på linket og dernæst vælge Friction. Når modellen er aktiveret, skal du først markere Bar Graph. Så får du et vindue, hvor du kan se den samlede mængde energi, den mekaniske energi, potentiel energi (beliggenhedsenergien) og kinetic (bevægelsesenergien). Bemærk, at der også er thermal (varmeenergi).

Link: Interaktiv model af mekanisk energi


Sæt først friktion(modstand) til 0. Aktiver løberen, ved at sætte ham et stykke op på banen.

Se, hvordan energiformerne skifter. Hvis det er svært at følge med, så marker “slow motion”.
Når der ikke er friktion, er energien bevaret. Se hvordan energien skifter mellem kinetisk(bevægelsesenergi) og potentiel energi (beliggenhedsenergi).

Når du har set løberen uden friktion, så aktiver friktion(gnidning), og se, hvordan løberen går i stå.

Iagtag, hvad der sker med de forskellige energiformer.


9.1.7 Termisk energi

Termisk energi er det samme som varmeenergi. Termisk energi skyldes molekylebevægelser. 

Varmeenergi er termisk energi

Varmeenergi er termisk energi

Når et stofs termiske energi vokser, så kan det være fordi temperaturen stiger, og stoffet bliver varmere, smelter eller fordamper.

Vand, energi og faser

Vand, energi og faser


Energi varmeenergi

Energi varmeenergi

Hvis man tilfører energi, og den termiske energi dermed stiger for et stof i en fase, bevæger atomerne sig hurtigere, og temperaturen stiger.

Hvis man tilfører energi til et stof som gennemgår en faseovergang – altså en smeltning eller fordampning – så sker der ikke en ændring i atomernes bevægelseshastighed. Temperaturen stiger ikke men er konstant.

Det skyldes, at energien der tilføres, bliver brugt til at nedbryde strukturen fra den ene fase til den anden – for eksempel fra is til vand.

Man kan få energien tilbage igen ved at gå den anden vej – altså fra gas til væske eller væske til fast.

Det kræver altså energi at opvarme, smelte eller fordampe et stof, men vi kan få energien tilbage, ved at stoffet fortættes (kondensering), eller ved at stoffet går fra flydende til fast.

Teori: faseskift i dåse

Teori: faseskift i dåse



Aktivitet: Vands varmekapacitet.

Vands varmekapacitet er den mængde energi, der skal til at opvarme vandet 1 grad.

På videoen kan I se, hvordan forsøget udføres. Der er mulighed for at indsamle data fra videoen. I kan stoppe videoen og notere datasæt, men I skal mindst notere fire datasæt.

Vands varmefylde med data

Vands varmefylde med data

Sæt data ind i en graf, hvor temperatur afsættes på x-aksen og energi på y-aksen. Husk at bruge kJ (kilojoule) som energimål.

Find grafens hældningstal. I kan eventuelt bruge Excel som databehandlingsprogram.

Hældningstallet fortæller hvor meget energi, der skal til at opvarme 1 kg vand 1 grad.

Da der er anvendt 1 kg vand, vil hældningstallet være det samme som vandets varmekapacitet.



Aktivitet: Vands fordampningsvarme.

Fordampningsvarme er den energimængde, det kræver at fordampe 1 kg af et stof.

På videoen kan I se, hvordan forsøget udføres. Der er mulighed for at indsamle data fra videoen.

Forsøget, vands fordampningsvarme

Forsøget, vands fordampningsvarme

I skal finde ud af, hvor meget vand der er fordampet og hvor meget energi, der er brugt til at fordampe vandet. Det gør I ved at dividere den tilførte energimængde med massen af det vand, der er fordampet. Den værdi I får, er fordampningsvarmen.

Sammenlign med tabelværdien på 2257 kJ/kg.


9.1.8 Energikvalitet

Energikvalitet

Energikvalitet

Når energi har en høj energikvalitet, betyder det, at vi er i stand til at udnytte en stor del af energien. På samme måde kan vi kun udnytte en lille del af energien, hvis energien har en lav energikvalitet. Energiformer som mekanisk- og elektrisk energi har en høj energikvalitet, mens kemisk energi har en lidt lavere energikvalitet og varmeenergi(termisk energi) har en endnu lavere energikvalitet.

Hvad ved du om energiformer?


Læringsmål


Færdighedsmål

  • Eleven kan undersøge energiomsætning.
  • Eleven kan med enkle modeller visualisere energiomsætninger.
  • Eleven kan vurdere ændringer i energikvalitet ved energiomsætninger i samfundet.

Vidensmål

  • Eleven har viden om energiformer.
  • Eleven har viden om energiomsætninger.
  • Eleven har viden om energiressourcer og energikvalitet.