Hvad er energi?
Vi kan ikke se energi direkte, men vi kan se eller mærke, det den kan gøre - det arbejde den kan udføre. Vi kan mærke den varme, der udvikles, når vi brænder et stykke træ af, vi kan se det lys, der udsendes fra en pære, der er tændt, og vi kan mærke når solens stråler opvarme vores ansigtet.
Når du kaster en bold, bliver energien gemt i dine muskler omdannet til bevægelsesenergi i bolden, der flyver gennem luften. Videnskabeligt er energi et fysisk begreb, der optræder i forskellige former som fx kemisk energi, kerneenergi eller elektrisk energi. Fælles er, at alle kan måles i samme enhed: Joule.
Vi kan omdanne energi fra én form til en anden, men vi kan hverken skabe energi eller få den til at forsvinde. Vi kan ikke udnytte alle energiformer lige let, og derfor siger vi, at energien er brugt, selvom den bare ændrer form. Det meste energi ender til sidst som varmeenergi, der er langt svære at bruge en fx elektrisk energi. Man siger at elektrisk energi er af højere kvalitet end varmeenergi. Den energi, vi modtager i form af stråleenergi fra solen, vender til sidst tilbage til rummet som varmeenergi.
Joule & Watt
Opfinderen James Watt (1736-1819) og fysikeren James Prescott Joule (1818-1889) stod bag de to vigtigste begreber, når vi skal forstå energi: Joule, som er en måleenhed for energi og Watt, som er en måleenhed for effekt, eller den mængde energi der bruges pr tidsenhed. Du kender begrebet watt fra elektriske pærer. Når en pære har en effekt på fx 7 watt betyder det, at den omdanner 7 joule elektrisk energi pr. sekund til lys og varme.
Vores forbrug af energi fra elværket måles i kilowatt-timer (kWh). Vi bruger 1 kWh i løbet af en time, hvis vi har tændt for apparater, der bruger 1000 J/sekund. 1 kWh svarer altså til 1000 x 60 x 60 Joule = 3600000 J eller 3600kJ. En typisk dansker bruger omkring 1500 kWh energi om året til el-apparater i hjemmet.
Kroppen skal bruger omkring 10.000 kJ om dagen, svarende til godt 1000 kWh om året. Vi bruger altså omkring 50% mere energi til lys, underholdning, mm end vi bruger til at holde vores krop i gang.
Energiformer
Energi findes i mange former.
Kerneenergi
Kerneenergi frigives ved kerneprocesser i fx uran og thorium. Der findes to måder at udvinde energi fra atomkerner: fusion og fission.
Bevægelsesenergi (kinetisk energi)
Når vand bevæger sig nedad i en å eller flod, har det bevægelsesenergi.
Beliggenhedsenergi (potentiel energi)
Når vand ligger stille i en sø, besidder det beliggenhedsenergi, hvis det har mulighed for at bevæge sig nedad. Det er tyngdekraften, der er årsagen til beliggenhedsenergien.
Mekanisk energi
Bevægelsesenergi og beliggenhedsenergi udgør tilsammen mekanisk energi.
Elektrisk energi
Elektrisk energi er elektriske ladningers potentielle energi i et elektrisk felt.
Termisk energi
Termisk energi er den energi, en genstand har oplagret i form af varme.
Kemisk energi
Kemisk energi er den energi der er oplagret i fast stof som fx benzin, olie eller mad. Kemisk energi kan fx omdannes ved forbrænding.
Strålingsenergi
Strålingsenergi er elektromagnetiske bølger. Fra solen kommer strålingsenergi, som planterne på jorden udnytter i fotosyntesen, til at danne nyt plantemateriale. Vores mad er altså samlet af kulstof fra luften (CO2), vand og næringsstoffer fra jorden vha. strålingsenergi fra solen. Den er den energi vi får tilbage, når vi spiser maden.
Watt - dampens pionér
James Watt (1736-1819) og hans dampmaskine skabte grundlaget for den industrielle revolution. Allerede i oldtiden var man bekendt med dampkraften, men det var først, da skotskfødte James Watt forbedrede dampmaskinen i 1768, at den blev den industrielle revolutions vigtigste redskab.
Watts dampmaskine fungerede bedre end konkurrenternes. Han gjorde det muligt at omsætte energien til en roterende bevægelse i maskinen, som kunne kobles på nye maskiner. Det førte senere til skabelsen af blandt andet damplokomotivet.
Hans efternavn ”Watt” bruges i dag om den fysiske enhed for effekt, som bl.a. bruges til en beskrivelse af, hvor meget effekt (lys+varme) der er i elektriske pærer.
Hestekræfter - et salgstrick
Da James Watt i 1770’erne ville sælge sin nye dampmaskine til bryggerierne, var han nødt til at finde på noget, folk kunne sammenligne den med og forstå. Derfor opfandt han ”hestekræfter”.
Bryggerierne brugte heste som trækdyr til at male malten til øllet. Dyret gik hele dagen rundt i ring og trak kværnen. Ud fra hestens trækkraft og hastighed udregnede han en hestekraft. På den måde kunne han markedsføre sin dampmaskine med, hvor mange hestekræfter den havde.
En hestekraft (hk) svarer til den effekt, der skal til for at løfte 75 kg én meter lodret op på 1 sekund. 1kW svarer til 1,36 hk.
Alle heste er jo ikke lige store og har derfor forskellige styrke, men faktisk har store heste op til 10 hestekræfter!! Watt overdrev altså lidt, hvor stærk hans motor var i forhold til de store bryggerheste.
En atletisk mand kan i en kort tidsrum godt yde en hk.
Ørsted - strøm på
H.C. Ørsted (1777 – 1851) var en stor videnskabsmand fra den danske guldalder, og man forbinder ham med opdagelsen af elektromagnetismen. I begyndelsen af 1800-tallet vidste man ikke meget om elektricitet, og anså det som en lidt mystisk kraft, der udsendte gnister, små stød og kunne få en metaltråd til at gløde.
H.C. Ørsted forskede i sammenhængen mellem elektricitet og magnetisme. Ved en af hans mest berømte forelæsninger på Københavns Universitet viste han, hvordan elektricitet kunne påvirke en magnetnål i et kompas. Forsøget lykkedes og lagde grunden til udviklingen af elektromagnetisme og induktion, der banede vejen for, at vi kan producere strøm i store mængder.
Den lille magnetnåls udsving blev den første begyndelse til vores elektriske samfund!
Det meste af den strøm vi bruger, produceres ved hjælp af en elektrisk generator, hvor bevægelsesenergi laves om til strøm.
Thomas Edison - og der blev lys
Thomas Edison (1847 – 1931) er især kendt for at have ”opfundet” glødepæren og i 1882 var Edison med til at grundlægge det første offentlige elektricitetsværk i New York.
I løbet af 1880’erne fik de fleste større byer i den industrialiserede verden en elforsyning. I København skete det dog først i 1892. I dag ca. 150 år efter opfindelsen af det elektriske lys, kan vi ikke forestille os en hverdag uden elektricitet og lys, når vi tænder for kontakten. Alligevel findes der stadig mennesker rundt omkring på Jorden, som stadigvæk ikke har adgang til elektricitet!
Tesla – et galt geni
Nikola Tesla (1856 – 1943) står bag et utal af opfindelser, der har lagt grunden til den elektriske revolution, der kendetegner 1900-tallet. Da han levede, fik han bare aldrig den anerkendelse, som han fortjente, og han blev anset som lidt af en ”gal” videnskabsmand.
Tesla var med til at få udbredt vekselstrøm, og han arbejdede med, hvordan man kunne sende strøm trådløst gennem luften. Det lykkedes ham faktisk at sende strøm til 200 pærer, som var placeret 42 km væk. Tesla ville også lave et stort antal gigantiske såkaldte Tesla-spoler, som i princippet skulle kunne sende energi gennem luften til alle mennesker på hele kloden, og Tesla gik ind for gratis strøm til alle. De folk der støttede Tesla økonomisk syntes efterhånden, at han var gal og lukkede pengekassen i.
Strømkrigen (mellem Tesla og Edison)
I 1880’erne arbejdede Nikola Tesla for Thomas Edison med reparation og udvikling af forskellige maskiner. Men de blev uvenner, Tesla sagde op og de endte med at blive bitre konkurrenter.
Edison arbejde på at udbrede jævnstrøm til at overføre elektricitet, men Tesla mente, at vekselstrøm var bedre. Edison skyede ingen midler i kampen. Han lod sine medarbejdere aflive dyr med vekselstrøm for at vise, hvor farlig den var, og han opfandt sågar den elektriske stol, der kunne bruges til henrettelser med vekselstrøm!
Ulemperne ved Edisons favorit jævnstrøm er, at den i modsætning til vekselstrøm ikke kan føres over store afstande og ledningerne skal være meget tykke. Men Edison mente, at det var en sikker og afprøvet teknologi.
Tesla vandt endegyldigt strømkampen, da han i 1893 oplyste verdensudstillingen i Chicago med 100.000 glødepærer ved hjælp af vekselstrøm. Få år efter kom vekselstrømmen til at dominere markedet, ikke mindst da man i 1895 åbnede et vandkraftværk ved Niagara Falls baseret på vekselstrøm. I dag er vekselstrøm stadig den måde, vi overfører el på.
Energi til kroppen
Vi mennesker har brug for energi til at kunne fungere og bevæge os. På samme måde som en bilmotor får energi fra benzin, får kroppen sin energi fra maden.
Når fedt, kulhydrat og protein omsættes i kroppen, minder det om forbrændingen i en benzinmotor, hvor energien i batteriet eller benzinen omdannes til bevægelsesenergi i bilens motor. Vores muskler bruger energien, når de trækker sig sammen og får vores krop til at bevæge sig.
Energibalancen
En voksen danskers får i gennemsnit 35% af sit daglige energibehov fra fedt, 50% fra kulhydrat og 15% fra protein. Mænd skal have omkring 2800 kilokalorier om dagen og kvinder omkring 2200 kilokalorier om dagen afhængig af alder, aktivitetsniveau, vægt og højde.
Når vi gerne vil tabe os, skal der være underskud i energibalancen. Vi skal bruge mere energi end vi spiser. Du kan styre din energibalance, ved at forbrænde ekstra kalorier. Ca. 70% af dit energiforbrug bruges til at holde kroppen i gang - det der kaldes hvilestofskiftet -, resten bruges til at fysisk aktivitet.
