6.1: Enerji Temelleri

Bir kibrit yaktığınızda meydana gelenler gibi kimyasal reaksiyonlar, maddede olduğu kadar enerjide de değişiklikler içerir.

Kimyasal değişiklikler ve bunlara eşlik eden enerji değişiklikleri, günlük yaşamın önemli parçalarıdır. Gıdalardaki makro besinler, vücutların çalışmasını sağlamak için enerji sağlayan metabolik reaksiyonlara girer. Ulaşım, ısınma ve elektrik üretimi için enerji üretmek üzere çeşitli yakıtlar (benzin, doğal gaz, kömür) yakılır. Endüstriyel kimyasal reaksiyonlar, hammadde (demir ve alüminyum gibi) üretmek için muazzam miktarda enerji kullanır. Daha sonra bu hammaddeleri arabalar, gökdelenler ve köprüler gibi faydalı ürünlere dönüştürmek için enerji kullanılır.

İnsanlar tarafından kullanılan enerjinin %90’ından fazlası temel olarak güneşten gelir. Güneş her gün Dünya’ya, o gün için dünyanın tüm enerji ihtiyacını karşılamak üzere gereken enerjinin neredeyse 10.000 katı kadar enerji sağlar. Buradaki zorluk, gelen güneş enerjisini hem uygun hem de temiz reaksiyonlarda veya kimyasal işlemlerde kullanılabilecek şekilde dönüştürmek ve depolamak için yollar bulmaktır. Bitkiler ve birçok bakteri, fotosentez yoluyla güneş enerjisini yakalar. İnsanlar odun, kömür, petrol veya etanol gibi diğer bitki ürünlerini yakarken bitkilerde depolanan enerjiyi serbest bırakır. Ayrıca bu enerjiyi, doğrudan bitkilerden gelen yiyecekleri yiyerek vücutlarını beslemek için kullanırlar.

Termokimya

Kimyasal ve fiziksel değişimler sırasında absorblanan veya açığa çıkan ısı miktarı ile ilgili önemli bir bilim alanının temel fikirlerine termokimya denir. Kavramlar hemen hemen tüm bilimsel ve teknik alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Gıda bilimcileri, yiyeceklerin enerji içeriğini belirlemek için termokimyayı kullanırlar. Biyologlar, şekerin karbondioksit ve suya metabolik yanması gibi canlı organizmaların enerjetiklerini inceler. Petrol, gaz ve ulaşım endüstrileri, yenilenebilir enerji sağlayıcıları ve diğerleri, ticari ve kişisel ihtiyaçlar için enerji üretmek için daha iyi yöntemler bulmaya çalışmaktadır. Mühendisler, diğer uygulamaların yanı sıra enerji verimliliğini artırmak, evleri ısıtmak ve soğutmak için daha iyi yollar bulmak, yiyecek ve içecekleri soğutmak ve bilgisayarların ve elektronik cihazların enerji ve soğutma ihtiyaçlarını karşılamak için çabalamaktadır. Termokimyasal prensipleri anlamak kimyagerler, fizikçiler, biyologlar, jeologlar, her tür mühendis ve hemen hemen her türlü bilim üzerinde çalışan veya bilim yapan herkes için gereklidir.

Enerji

Enerji, ısı sağlama veya iş yapma kapasitesi olarak tanımlanabilir. Bir tür iş (w) , maddenin ters yönlü bir kuvvete karşı hareket etmesine neden olma sürecidir. Örneğin, bir bisiklet lastiğini şişirirken – madde (pompadaki hava) halihazırda lastikte bulunan havanın zıt kuvvetine karşı hareket ettirilir.

Madde gibi, enerji de farklı türlerde gelir. Bir şema, enerjiyi iki türe sınıflandırır: potansiyel enerji, bir nesnenin göreceli konumu, bileşimi veya durumu nedeniyle sahip olduğu enerji ve bir nesnenin hareketi nedeniyle sahip olduğu enerji olan kinetik enerji.

Bir şelale veya barajın tepesindeki su, konumu nedeniyle potansiyel enerjiye sahiptir; jeneratörlerden aşağıya doğru aktığında, bir hidroelektrik santralinde iş yapmak ve elektrik üretmek için kullanılabilecek kinetik enerjiye sahiptir. Bir pilin potansiyel enerjisi vardır çünkü içindeki kimyasallar iş yapabilen elektrik üretebilir.

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: OpenStax Chemistry 2e, Section 5.1: Energy Basics.