Back to chapter

1.6:

Wat is energie?

JoVE Core
Chemistry
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Chemistry
What is Energy?

Languages

Share

Energie wordt gedefinieerd als het vermogen om arbeid te verrichten. Arbeid wordt gedefinieerd als de afstand die door een object wordt afgelegd in reactie op een uitgeoefende kracht. Wanneer bijvoorbeeld een boek van de grond wordt getild en op een tafel wordt gelegd, wordt er arbeid verricht tegen de zwaartekracht in.Energie wordt onderverdeeld in twee hoofdtypen:potentieel en kinetisch. Potentiële energie is de energie die verband houdt met de positie, samenstelling of toestand van een object. Het is ook bekend als de energie in rust of de opgeslagen energie.Bijvoorbeeld:het boek dat boven de grond wordt gehouden, op de tafel, heeft vanwege zijn hoogte potentiële energie. Deze potentiële energie blijft in het boek opgeslagen zolang het op die positie wordt vastgehouden. Verschillende vormen van potentiële energie omvatten potentiële gravitatie-energie, elektrostatische potentiële energie, chemische potentiële energie, kernenergie en elastische energie.Potentiële gravitatie-energie is de meest voor de hand liggende vorm van potentiële energie en hangt af van de relatieve positie van het object onder invloed van het zwaartekrachtveld. Het boek dat boven de tafel wordt gehouden, bevat bijvoorbeeld potentiële gravitatie-energie. Elektrostatische potentiële energie is afkomstig van het aantrekken of afstoten van elektrische ladingen, zoals de energie die is opgeslagen in een condensator in een elektrisch circuit in de vorm van elektrostatische potentiële energie.Chemische potentiële energie is de energie die is opgeslagen in moleculen. Droog hout slaat bijvoorbeeld chemische potentiële energie op die vrijkomt en wordt omgezet in andere vormen van energie wanneer het hout verbrandt. Kernenergie komt van de atoomkern.en elastische energie is de energie die is opgeslagen in een object vanwege zijn configuratie, zoals een uitgerekte katapult. Kinetische energie is datgene wat wordt geassocieerd met de beweging van een object. Als het boek bijvoorbeeld van de tafel valt, wordt zijn potentiële energie omgezet in kinetische energie door zijn beweging.Kinetische energie zelf bestaat ook in verschillende vormen namelijk mechanische, elektrische, thermische en stralingsenergie. Terwijl mechanische energie het gevolg is van de mechanische beweging van een object zoals een rijdende auto, wordt elektrische energie gevormd door de stroom van elektrische ladingen, zoals te zien is bij blikseminslagen. Wanneer kinetische energie de vorm heeft van elektromagnetische golven, zoals de energie uit zonlicht, wordt het stralingsenergie.Thermische energie is de kinetische energie die wordt geassocieerd met de beweging van atomen en moleculen in een object. Naarmate de atomen en moleculen in een object snel bewegen of trillen en vaker met elkaar botsen, stijgt de temperatuur van het object. De warmte van een brandende vlam is een voorbeeld van thermische energie.Het tegenovergestelde gebeurt wanneer de trillingen of bewegingen van deze atomen en moleculen vertragen. Het object zou dan koud zijn en een lage thermische energie hebben zoals wanneer water bevriest. Al deze verschillende vormen vergemakkelijken de stroom van energie van het ene type naar het andere, of van het ene object naar het andere, om het werk gedaan te krijgen.De wet van behoud van energie stelt dat energie niet gecreëerd of vernietigd wordt het transformeert alleen van het ene type naar het andere. De totale energie van het systeem blijft daardoor behouden. Tijdens boogschieten bijvoorbeeld bevat een pijl die in een gestrekte boog wordt gehouden elastische potentiële energie.Wanneer de boog wordt losgelaten, wordt deze potentiële energie omgezet in kinetische energie van de pijl en wordt de pijl voortgestuwd om het doel te raken. Ook hier blijft de totale energie behouden.

1.6:

Wat is energie?

The universe is composed of matter in different forms, and all forms of matter contain energy.  The different forms of energy on Earth originate from the Sun — the ultimate energy source. Plants capture light energy from the Sun, and, via the process of photosynthesis, convert it into chemical energy. This stored energy from plants can be harnessed in many ways. For example, eating plant products as food provides energy for our body to function, and burning wood or coal (fossilized plants) generates heat and electricity. Therefore, since all changes of matter involve changes in energy, it is vital to understand how energy flows from one form to the other. 

Energy is defined as the ability to do work. Work is done when a force applied to an object causes the object to move against an opposing force. For example, work is done when a table is pushed across a room against the resistance from the floor. 

Energy can be grouped into two main types-potential energy and kinetic energy. Potential energy is the energy associated with the relative position, composition, or condition of an object. Kinetic energy is the energy associated with the motion of the object. For instance, water held behind a dam possesses potential energy due to its position above the ground. When it flows downward through generators, it gains kinetic energy, which can be put to work to generate electricity in a hydroelectric power plant.

Potential Energy

Potential energy is also known as energy at rest or stored energy. Common types of potential energy include the gravitational potential energy stored in an apple hanging from a tree,  the electrical potential energy stored in an object due to the attraction or repulsion of electric charges, or the chemical potential energy stored in the bonds between atoms and molecules. Additionally, the nuclear energy stored in an atomic nucleus and the elastic energy stored in a stretched spring due to its configuration are types of potential energy.

Usually, objects or systems with high potential energy tend to be less stable, and thus move towards lower energy levels to attain stability. For instance, the radioactive element Uranium-235 (U235) has an unstable nucleus. To gain stability, it splits into smaller but stable elements and releases the stored nuclear energy. This released energy can then be used to generate electricity in nuclear power plants. 

Kinetic Energy

The amount of kinetic energy of an object depends on its mass and speed. Consider two balls of different masses rolling down an inclined plane at the same speed. The heavier ball will have more kinetic energy. Similarly, when two balls of the same mass roll down an inclined plane at different speeds, the ball that moves faster has more kinetic energy. 

Different forms of kinetic energy also exist, including mechanical, electrical, radiant, sound, and thermal energy. Mechanical energy is associated with the motion of an object. The faster an object moves, the more mechanical energy it has.  For example, a bullet fired from a gun or water flowing down a dam are examples of mechanical energy. Electrical energy is attributed to the flow of electric charges, as observed in the case of lightning strikes during thunderstorms or the everyday electrical circuits and devices. Radiant energy is the form of kinetic energy that travels as electromagnetic waves and can be experienced in the form of light and heat. Sunlight is an example of radiant energy.

Thermal energy is associated with the random motion of atoms and molecules. When the atoms and molecules in an object move or vibrate quickly, they have a higher average kinetic energy (KE), and the object is said to be “hot.” When the atoms and molecules are moving slowly, they have lower average KE, and the object is designated as “cold.” Thus, thermal energy can be observed through the temperature changes of an object. Assuming that no chemical reaction or phase change (such as melting or vaporizing) occurs, increasing the amount of thermal energy in a sample of matter will cause its temperature to increase. Similarly, assuming that no chemical reaction or phase change (such as condensation or freezing) occurs, decreasing the amount of thermal energy in a sample of matter will cause its temperature to decrease.

The Law of Conservation of Energy

Energy can be converted from one form to another, but the total energy present before a change always exists in some form even after a change. This observation is expressed as the Law of Conservation of Energy. The Law of Conservation of Energy states that energy is neither created nor destroyed, although it can be changed in form. Thus, the total energy of a system remains constant. For example, chemical energy (a type of potential energy) is stored in the molecules that compose gasoline. When gasoline is combusted within the cylinders of a car’s engine, the rapidly expanding gaseous products of this chemical reaction generate mechanical energy (a type of kinetic energy) when they move the cylinder’s pistons.

This text is adapted from Openstax, Chemistry 2e, Section 5.1: Energy Basics.