המרות אנרגיה
אנרגיה משנה צורה כל הזמן-מחום לתנועה, מאור לחשמל, ועוד!
הרעיון המרכזי
נפילה חופשית
כדור נופל מהשולחן:
פוטנציאלית (גובה) ← קינטית (תנועה) ← קול + חום (בפגיעה)
מכונית
מכונית נוסעת בכביש:
כימית (בנזין) ← תרמית (חום) ← קינטית (תנועה)
פנס יד
מדליקים פנס:
כימית (סוללה) ← חשמלית ← אור + חום
ריצה
אדם רץ:
כימית (מזון) ← קינטית (שרירים) ← חום (זיעה)
שרשרת המרות
שרשראות מקרו-אנרגטיות בטבע ובתעשייה ממחישות כיצד אנרגיית יסוד (Primary) עוברת סדרת מעברי גלגול ומניפולציות לפני שהיא מיורטת ונוצלת על-ידי מכשיר קצה:
דוגמה: הדלקת נורה בבית
☀️ אנרגיית אור (שמש, לפני מיליוני שנים)
↓
🌿 אנרגיה כימית (צמחים קלטו ונהפכו לפחם)
↓
🔥 אנרגיה תרמית (תחנת כוח שורפת פחם)
↓
💨 אנרגיה קינטית (קיטור מסובב טורבינה)
↓
⚡ אנרגיה חשמלית (נשלחת בחוטים)
↓
💡 אנרגיית אור (נורה בבית!)
האור בנורה שלכם בא מאור השמש של לפני מיליוני שנים!
המרות נפוצות
| התקן | מ... | ל... |
|---|---|---|
| פאנל סולארי | אור | חשמל |
| מנוע חשמלי | חשמל | תנועה (קינטית) |
| מחמם מים | חשמל | חום |
| גנרטור | תנועה | חשמל |
| סוללה (טעינה) | חשמל | כימית |
| סוללה (שימוש) | כימית | חשמל |
| קפיץ נדחס | תנועה | אלסטית |
| רמקול | חשמל | קול |
מהי יעילות?
לא כל האנרגיה מגיעה ליעד שלה!
תמיד חלק מהאנרגיה "הולך לאיבוד" בדרך-בדרך כלל כחום לא רצוי.
דוגמאות ליעילות
• נורת להט: 5% לאור, 95% לחום!
• נורת LED: 40% לאור
• מנוע בנזין: 25% לתנועה
• מנוע חשמלי: 90% לתנועה
זיהוי המרות אנרגיה
כדי לזהות המרות אנרגיה, שאלו את עצמכם:
- מה מפעיל את התהליך? (מה האנרגיה המקורית?)
- מה קורה? (לאיזו אנרגיה היא הופכת?)
- האם יש תוצרי לוואי? (חום? קול? אור?)
- לאן הולכת האנרגיה ש"הולכת לאיבוד"? (תמיד לחום!)
שאלה לחשיבה
כשאופים עוגה בתנור חשמלי-אילו המרות אנרגיה מתרחשות?
התהליך האנטי-אנטרופי של אפיית עוגה מגלם שרשרת ארוכה: בתחנת הכוח מתבצעת המרה כימית (שריפת דלק) לקינטית (טורבינה) ואז לחשמלית. החשמל מניע עומס תרמי בתנור הבית, אשר מזריק חום עוטף לבלילה. החום הזה מאלץ ריאקציות כימיות חדשות ההופכות עיסת בצק נוזלית למרקם עוגתי מוצק.
אנשים חלמו על "מכונה נצחית"-מכונה שעובדת לנצח בלי דלק.
למה זה בלתי אפשרי?
בכל המרת אנרגיה, חלק מהאנרגיה הופך לחום שמתפזר לסביבה. אי אפשר להחזיר אותו!
לכן כל מכונה צריכה הזנה מתמדת של אנרגיה כדי להמשיך לעבוד.
זה חוק בסיסי בטבע-החוק השני של התרמודינמיקה.
שאלה לחשיבה
נתן דוגמה להמרת אנרגיה מצורה אחת לאחרת בחיי היומיום.
למשל: סוללה (כימית) → חשמלית → אור וחום בנורה; או גוף נופל (פוטנציאלית כבידתית) → קינטית. במערכות אמיתיות חלק מהאנרגיה תמיד מתפזר כחום.