Energiya — kundalik hayotimizda juda ko‘p ishlatadigan universal atama. U ko‘pincha ancha erkin ma’noda qo‘llansa-da, fizika nuqtayi nazaridan energiya aniq ma’noga ega. Fizikada energiya biror narsaning ish bajarish qobiliyati sifatida ta’riflanadi. Energiya ko‘plab shakllarda mavjud bo‘lishi mumkin. Energiyaning barcha shakllari yo kinetik, yo potensial bo‘ladi. Ushbu maqolada energiya nima ekanini va energiyaning turli turlarini batafsil ko‘rib chiqamiz.

Energiya nima?

Yerda energiyaning turli shakllari mavjud. Quyosh Yerdagi energiyaning asosiy manbai deb hisoblanadi. Fizikada energiya ish bajarish uchun bir obyektdan boshqasiga uzatilishi mumkin bo‘lgan miqdoriy xossa sifatida qaraladi. Shunday ekan, energiyani har qanday jismoniy faoliyatni bajarish kuchi deb ta’riflash mumkin. Demak, sodda qilib aytganda, energiyani quyidagicha ta’riflaymiz:

Energiya — bu ish bajarish qobiliyatidir.

Energiyaning saqlanish qonuniga ko‘ra, “energiya na yaratiladi, na yo‘q qilinadi, balki faqat bir shakldan boshqasiga aylantiriladi”. Energiyaning SI birligi — joul.

Energiya birliklari

Energiyani o‘lchashning Xalqaro birliklar tizimidagi birligi jouldir. Energiya birligi Jeyms Preskott Joul nomi bilan atalgan. Joul — bir nyuton kuchni bir metr masofaga qo‘llashda sarflanadigan energiyaga teng hosila birlikdir. Biroq energiya SI tizimiga kirmaydigan boshqa ko‘plab birliklarda ham ifodalanadi, masalan, erg, kaloriya, Britan issiqlik birligi (British Thermal Unit), kilovatt-soat va kilokaloriya. Ularni SI birliklarida ifodalash uchun aylantirish koeffitsiyenti talab etiladi.

Batafsil: Energiya birligi

Energiyaning turli turlari

Energiya ko‘plab shakllarda mavjud bo‘lsa-da, u umumiy jihatdan quyidagilarga bo‘linadi:

1. Kinetik energiya
2. Potensial energiya

Kinetik energiya

Kinetik energiya — obyektning harakati bilan bog‘liq energiya. Harakatlanayotgan jismlar o‘zgarish yuzaga keltirish yoki ish bajarish qobiliyatiga ega bo‘ladi. Buni yaxshiroq tushunish uchun vayron qiluvchi sharni (wrecking ball) tasavvur qilaylik. Harakatdagi bunday shar binolarni, toshlarni va boshqa narsalarni buzish kabi ishlarni bajarishda qo‘llanadi. Hatto sekin harakatlanayotgan vayron qiluvchi shar ham bo‘sh turgan uy kabi boshqa obyektga katta zarar yetkazishi mumkin. Ammo harakatlanmayotgan vayron qiluvchi shar hech qanday ish bajarmaydi.
Kinetik energiyaning yana bir misoli — atomlar yoki molekulalarning doimiy, tartibsiz tebranishi bilan bog‘liq energiyadir. Bu issiqlik energiyasi deb ham ataladi. Molekulalar guruhining o‘rtacha issiqlik energiyasi biz harorat deb ataydigan kattalikdir, issiqlik energiyasi ikki obyekt o‘rtasida uzatilganda esa bu issiqlik deb ataladi.

Kinetik energiya quyidagi formula bilan aniqlanadi:

Kinetik energiyaning turli turlari:

Nurlanish energiyasi

• Nurlanish energiyasi — to‘lqinlar yoki zarralar orqali tarqaladigan energiya turidir. Bu energiya elektromagnit to‘lqinlar orqali hosil bo‘ladi va insonlar tomonidan ko‘pincha issiqlik shaklida seziladi. Quyida nurlanish energiyasiga bir nechta misollar keltirilgan:
• Cho‘g‘lanma lampani yoqsangiz, u ikki xil energiya chiqaradi. Bular — ko‘rinadigan yorug‘lik va hosil bo‘ladigan issiqlik. Ushbu ikkala energiya ham nurlanish energiyasining shaklidir.
• Quyosh nuri nurlanish energiyasiga misoldir.

Issiqlik energiyasi

Issiqlik energiyasi nurlanish energiyasiga o‘xshaydi va issiqlik yoki iliqlik shaklida seziladi. Nurlanish energiyasi to‘lqinlar yoki zarralarni anglatgan bo‘lsa, issiqlik energiyasi jism ichidagi atomlar va molekulalar faolligi darajasini ifodalaydi. Nurlanish energiyasi bilan issiqlik energiyasi o‘rtasidagi yagona farq shudir. Issiqlik energiyasiga ba’zi misollar:

• Tabiiy minerallarning parchalanishi va Yerning vulqon faoliyati natijasida yuzaga keladigan geotermal energiya issiqlik energiyasiga misoldir.
• Pitsani pechda qizdirsangiz, uning harorati oshadi. Pitsa juda qiziganida, uni tashkil etuvchi molekulalar tezroq harakatlana boshlaydi.
• Dvigateldan taralayotgan iliqlik issiqlik energiyasiga misoldir.

Tovush energiyasi

Insonlar quloqqa yetib keladigan tebranishlarni tovush sifatida qabul qiladi. Tebranish havo kabi muhit orqali to‘lqinlar shaklida harakatlanib, quloq pardasiga yetib boradi. Quloq pardasiga yetgach, bu tebranishlar elektr signallariga aylantiriladi va miyaga yuboriladi, biz esa buni tovush sezgisi sifatida talqin qilamiz.

Elektr energiyasi

Manfiy zaryadlangan elektronlarning zanjir bo‘ylab oqishi elektr tokini hosil qiladi, biz buni odatda elektr energiyasi deb ataymiz.

Mexanik energiya

Mexanik energiya — obyektlarning mexanik harakati bilan bog‘liq energiyadir. Ushbu energiya turini harakat energiyasi deb ham atash mumkin.

Potensial energiya

Potensial energiya — jismda yoki jismlar tizimida saqlangan energiyadir. Potensial energiya kinetik energiyaning yanada aniqroq namoyon bo‘ladigan shakliga aylanishi mumkin.

Potensial energiya quyidagi formula bilan aniqlanadi:

Potensial energiya va kinetik energiya birgalikda mexanik energiyani hosil qiladi.

Mexanik energiya quyidagi formula bilan aniqlanadi:

Potensial energiyaning turli turlari

Gravitatsion potensial energiya

Gravitatsion potensial energiya — jismning vertikal holati yoki balandligi tufayli unda saqlanadigan energiyadir. Yuqori javondagi kitobning gravitatsion potensial energiyasi pastki javondagi kitobnikidan kattaroq bo‘ladi.

Gravitatsion potensial energiyaga misollar

• Sharsharaning yuqori qismidagi daryo suvi
• Stol ustidagi, hali yiqilmagan kitob
• Tepalik cho‘qqisida to‘xtab turgan avtomobil

Elastik potensial energiya

Elastik potensial energiya — elastik jismni deformatsiyalash uchun unga kuch qo‘llanishi natijasida saqlanadigan energiyadir. Kuch olib tashlangunga qadar energiya saqlanadi, so‘ngra jism o‘zining dastlabki shakliga qaytadi va shu jarayonda ish bajaradi. Deformatsiya jismni siqish, cho‘zish yoki burashni o‘z ichiga olishi mumkin.

Elastik potensial energiyaga misollar

• O‘ralgan prujina
• Kamonchining orqaga tortilgan kamon ipi
• Cho‘zilgan rezina tasma

Kimyoviy potensial energiya

Kimyoviy potensial energiya — moddaning kimyoviy bog‘larida saqlanadigan energiyadir. Ushbu energiya berilgan zarrachalar turi sonining o‘zgarishi sababli yutilishi yoki ajralib chiqishi mumkin.

Kimyoviy potensial energiyaga misollar

• Quyosh nuri yashil barglarga tushishidan oldingi holat (potensial fotosintez)
• Yondirilishidan oldingi benzin
• Uchirilishidan oldingi mushakbozlik vositalari

Elektr potensial energiya

Elektr potensial energiya — zaryadni elektr maydoniga qarshi harakatlantirish uchun zarur bo‘lgan energiyadir.

Elektr potensial energiyaga misollar

• O‘chirilgan cho‘g‘lanma lampa
• Ishlamayotgan radio minorasi
• O‘chirilgan qora yorug‘lik chirog‘i (black-light)
• Yoqilishidan oldingi televizor

Energiya aylanishi: uzatilish va o‘zgarish

Biz energiya bir shakldan boshqasiga o‘tishini bilamiz. Energiyaning bir joydan boshqasiga ko‘chishi energiya uzatilishi deb ataladi. Atrofimizda energiyaning turli o‘zgarishlari sodir bo‘layotganini kuzatamiz.

Energiya quyidagi to‘rt yo‘l orqali uzatilishi mumkin:

• Mexanik yo‘l bilan – kuch ta’siri orqali
• Elektr yo‘li bilan – elektr orqali
• Nurlanish orqali – yorug‘lik to‘lqinlari yoki tovush to‘lqinlari orqali
• Qizdirish orqali – issiqlik o‘tkazuvchanlik, konveksiya yoki nurlanish orqali

Energiyaning bir shakldan boshqasiga o‘zgarishiga olib keladigan jarayon energiya transformatsiyasi deb ataladi. Energiya o‘zgarishi yoki uzatilishi mumkin, ammo energiyaning umumiy miqdori o‘zgarmaydi – bu energiyaning saqlanishi deb ataladi.

Energiyaning saqlanish qonuni

Energiyaning saqlanish qonuni fizikaning asosiy qonunlaridan biridir. U kimyoviy reaksiyadagi alohida atomlarning mikroskopik harakatini boshqaradi. Energiyaning saqlanish qonuniga ko‘ra, “yopiq tizimda, ya’ni atrof-muhitdan ajratilgan tizimda, tizimning umumiy energiyasi saqlanib qoladi”. Ushbu qonunga ko‘ra, tizim ichida energiya o‘zgarishi sodir bo‘lsa ham, umumiy energiya saqlanadi. Energiya na yaratiladi, na yo‘q qilinadi, u faqat bir shakldan boshqasiga aylantiriladi.

Ko‘p beriladigan savollar – FAQ

Q1

Yerga erkin tushayotgan jismning umumiy energiyasi bilan nima sodir bo‘ladi?

Energiya o‘zgarmas bo‘lib qoladi.

Q2

Ish bajarilgan jismning energiyasi bilan nima sodir bo‘ladi?

Jism ko‘proq energiya oladi.

Q3

Energiyaning tijoriy birligi nima?

Energiyaning tijoriy birligi kilovatt-soatdir.

Q4

Energiyani saqlash mumkinmi?

Ha, energiyani saqlash mumkin. Energiyani saqlashning samarali usullaridan biri — uni batareyada kimyoviy energiya shaklida saqlashdir. Batareya zanjirga ulanganda, unda saqlangan energiya ajralib chiqib, elektr hosil qiladi.
Energiya boshqa ko‘plab usullarda ham saqlanishi mumkin. Batareyalar, benzin, tabiiy gaz, oziq-ovqat, suv minoralari, burab qo‘yilgan budilnik va ichida issiq suv bo‘lgan termos kolbasi ham energiyani saqlaydi.

Q5

Quyidagilardan qaysi biri jismning holati tufayli ega bo‘ladigan energiyadir?

• Kinetik energiya
• Potensial energiya
• Mexanik energiya
• Elektr energiyasi