1.            Munkavégzés, energia

a)             Energia:

·               A testek és a fizikai erők változtató képességét jellemző mennyiség

·               Jele: E

·               Mértékegysége: J (Joule)

·               Pl.: belső energia, mechanikai, elektromos, mágneses és atomenergia

·               az energiaátadással járó folyamatok  2 nagy csoportba sorolhatók:

Þ           Hőátadás (víz melegítése, hűtése, fűtés)

Þ           Munkavégzés

b)             Munka

·               fizikai értelemben munkavégzés történik, ha egy test erő hatására elmozdul – a munkavégzés közben bekövetkező energiaváltozás

·               Jele: W (nagyságára az energiaváltozás nagyságából következtethetünk:DE=W)

·               Mértékegysége: J (Joule) / N*m (mivel energiaváltozás, ugyanaz a mértékegysége mint az energiának)

·               A  munka egyenesen arányos az elmozdulással, és az erő nagyságával (ha egy erő nagysága állandó, és az elmozdulás 2x, 3x nagyobb, a végzett munka is 2x, 3x nagyobb lesz, és ha az elmozdulás ugyanakkora, de az erő nagysága 2x, 3x nagyobb, akkor is 2x, 3x nagyobb lesz  végett munka)

·               Kiszámítása: W=F*s (ha az elmozdulás és erő iránya megegyezik)

·               Ha W=1 N*m – a test 1 N-nyi erő hatására 1 métert mozdul el, 2 N-nyi erő hatására 0,5 m-t, fél N-nyi erő hatására 2 m-t stb.

2.            A mechanikai energia fajtái

a)             Rugalmas energia

·               Jele: E _r

·               Kiszámítása:  E _r=1/2D *(Dl)²

-              D – rugóállandó, Dl – deformáció mértéke

Dl=0, v>0                                    Összenyomott állapot (v=0)

E _r®E _m                                                   E _m®E _r

b)             Mozgási energia

·               Jele: E _m

·               Haladó, forgó mozgást végző test energiája

·               Helyzeti energia: a 0 szinthez képest felemelt test változtató képessége

Þ           Kiszámítása: E _h=m*g*h

-              m – tömeg, g – gravitációs tér, h – a 0 szinttől mért táv

Kölcsönhatás közben a mechanikai energiák átalakulhatnak egymásba, de a kölcsönható testek összes energiája állandó. (2 test kölcsönhatása közben amennyivel nő az egyik test kölcsönhatása, annyival csökken a másiké) – ENERGIAMEGMARADÁS TÖRVÉNYE

3.            Belső energia – a fajhő

a)             Belső energia

·               Jele: E_b

·               A „meleg” testek energiája

·               A részecskék rendezetlen mozgásával kapcsolatos – minél gyorsabban mozognak a részecskék, annál nagyobb a test belső energiája, annál melegebbnek érezzük a testet

·               A test belső energiája változtatható:

Þ           Munkavégzéssel

-              Pl.: súrlódási munka, gyorsan forgó alkatrészek munkája, csiszolás, fékezés

Þ           Hőközléssel

-              Termikus kölcsönhatással átadott energia – melegítés: E_b nő, hűtés: csökken

-              Az ilyen E_b változást hőmennyiségnek nevezzük

-              Jele: Q

-              A melegítésben átadott energia egyenesen arányos a hőmérséklet változásával

b)             Fajhő

·               Különböző anyagok ugyanolyan mértékű felmelegítéséhez eltérő mennyiségű energiára van szükség – ennek a tulajdonságnak a jellemzője a fajhő

·               Megadja, h 1kg tömegű anyagnak 1°C-kal történő hőmérsékletváltozását mekkora energiaváltozás kíséri

·               Jele: c

·               Mértékegysége: kJ/(kg*K)

·               A melegítés/hűtés közben felvett/leadott hő mennyisége(Q) = c*m*Dt

4.            Az elektromos energia

·               Elektromos állapotban lévő test elektromos mezejéből származó energia

·               Kimutatása

Þ           Dörzsöléssel a testek elektromos állapotba hozhatók.

Þ           Ilyenkor egyik testről töltések mennek át a másikra. Az a test, amelyről a negatív töltések (elektronok) átmennek, pozitív töltésű lesz, elektronhiánnyal fog rendelkezni. A másik test, amelyre az elektronok átmennek, negatív töltésű lesz, elektrontöbblettel fog rendelkezni

Þ           Az azonos töltésű testek taszítják egymást, a különböző töltések vonzzák egymást

Þ           a PVC rúdban dörzsölés hatására megnő a töltésszám, a negatív töltésű rúd, magához vonzza a kisebb tárgyakat (papírdarabok, hajszál)

·               Jele: W

·               Mértékegysége: J (Joule)

·               Kiszámítása: W= U*I*t 

Þ         Munka = feszültség*áramerősség*idő

Þ      A felhasznált elektromos energia annál nagyobb, minél nagyobb a feszültség, az áramerősség és az eltelt idő.

5.            A nukleáris energia

·               A nukleonok közti kölcsönhatásból származik

·               Nagy energia

·               Azok a nagyobb rendszámú elemek, melyeknek magjában a neutronok száma jóval nagyobb, mint a protonok száma, maguktól is elbomlanak kisebb rendszámú atomokra, miközben nagy energia szabadul fel, nagy energiájú neutronok lépnek ki.

·               Ezek a neutronok újabb atomoknak ütközve ismét hasadást idéznek elő, láncreakció jön létre

·               Rövid idő alatt nagy energia képes felszabadulni

·               A nukleáris energia csak akkor hasznosítható, ha a folyamatot szabályozzuk (atomreaktorokban – gőz belső energiája => turbina forgási energiája => elektromos energia

·               Szabályozás: reaktortérbe engedett grafit-, és kadmiumrudakkal

6.            Teljesítmény, hatásfok

a)             Teljesítmény

·               Az időegység alatt bekövetkező energiaváltozás nagyságát jellemző mennyiség

·               A folyamatokat gyorsaság szempontjából jellemzi

Þ           Az a folyamat gyorsabb, amelynél:

-              Ugyanakkora energiaváltozás rövidebb idő alatt következik be

-              Ugyanannyi idő alatt nagyobb az energiaváltozás

·               Kiszámítása: energiaváltozás/a változás időtartama (DE/Dt)

·               Jele: P

·               Mértékegysége: J/s = W (watt)

b)             Hatásfok

·               A folyamatokat gazdaságosság szempontjából jellemzi

·               Megmutatja, hogy a hasznos energiaváltozás hányad rész a befektetett energiának

·               Jele: h

·               Kiszámítás: hasznos energia/befektetett energia (DE _h/DE _ö)

·               h < 1