Kas yra potenciali energija?

Potenciali energija yra energija, kuri yra kaupiama, tačiau kaip ji kaupiama, priklauso nuo jos tipo, pavyzdžiui, cheminės, fizinės ar elektros energijos. Potenciali energija lieka saugykloje, kol pasikeis situacija ir išsiskirs potenciali energija. Išleidimą galima kontroliuoti ir atlikti naudingą darbą, arba jis gali būti staigus ir kenksmingas. Kai potencialios energijos yra dideliais kiekiais, reikia žinoti apie potencialios energijos kiekį ir kas gali sukelti jo išsiskyrimą, svarbu saugumui ir norint išvengti nekontroliuojamo, destruktyvaus išsiskyrimo.

TL; DR (per ilgai; Neskaitė)

Potenciali energija yra sukaupta cheminė, fizinė, elektrinė ar kita energija, kurią galima išlaisvinti suveikus. Cheminė energija kaupiama cheminėse jungtyse ir išsiskiria cheminių reakcijų metu. Fizinė energija kaupiama, kai masė laikoma virš nulio aukščio poilsio vietos arba kai konstrukcija yra įtempta ar deformuota. Elektros energija kaupiama elektriniuose ar magnetiniuose laukuose ir įkrautų dalelių sankaupose. Kitos potencialios energijos rūšys yra atominė energija ir šiluminė energija. Kiekvienai potencialios energijos rūšiai yra naudingo darbo ir destruktyvaus išleidimo paleidimo priemonių.

Chemijoje potenciali energija kaupiama cheminiuose ryšiuose. Cheminės reakcijos gali išskirti potencialią cheminę energiją ir sukurti naujus junginius arba gaminti šilumą ir šviesą. Cheminės reakcijos naudojamos mašinoms, tokioms kaip automobilių varikliai, arba pastatams šildyti deginant kurą. Sprogmenys taip pat išskiria cheminę energiją ir gali būti konstruktyvūs ar destruktyvūs.

Potenciali energija fizikoje yra kaupiama arba gravitacinėje energijoje, arba kaip elastinga energija. Gravitacinė energija atsiranda dėl pakeltos kūno, turinčio masę, padėties. Kuo didesnė masė, tuo daugiau kaupiama potenciali energija. Kai masė paleidžiama ir nukrinta, potenciali energija keičiasi į kinetinę energiją, kai masė įgauna greitį. Susidariusi kinetinė energija gali būti naudinga, pavyzdžiui, kai ji verčia polius į žemę, arba pavojinga, pavyzdžiui, kai griūva tiltas.

Elastinė energija kaupiama konstrukcijos deformacijoje. Pavyzdžiui, spyruoklė yra normalios formos, tačiau suspausta ar ištempta kaupia potencialią energiją. Išleidusi potenciali energija gali dirbti arba gali pakenkti. Neelektrinio rankinio laikrodžio spyruoklė yra deformuojama, susukant laikrodį, o potenciali energija valdo laikrodį. Elastinė juosta įtempdama kaupia potencialią energiją, tačiau jei ji nutrūks arba bus paleista, potenciali energija gali pakenkti.

Nors baterijos gamina elektrą, akumuliatoriaus energijos šaltinis yra cheminė reakcija. Reakcija sukuria elektronų disbalansą, kuris sukuria elektrinį krūvį visose akumuliatoriaus gnybtuose. Dėl to baterijos kaupia tiek cheminę, tiek elektros energiją.

Gryna elektros energija kaupiama kondensatorių elektriniuose laukuose. Maži kondensatoriai padeda veikti elektroninėms grandinėms, o didesni yra fluorescencinėse lemputėse ir kai kuriuose elektros varikliuose. Jei didelis kondensatorius trumpai jungiasi, potenciali energija išsiskiria vienu metu ir gali sukelti sprogimą ar gaisrą.

Kitos potencialios energijos formos yra atominė ir šiluminė energija. Urano atomai kaupia branduolinę energiją, kuri gali išsiskirti atominės dalijimosi reakcijos metu. Vandenilio atomai kaupia branduolinę energiją, kuri skatina sintezės reakcijas, pavyzdžiui, saulėje ir vandenilio bombose. Kiti elementai gali kaupti branduolinę potencialią energiją, kuri gali išsiskirti dar neatrastose reakcijose arba kurios yra žinomos, bet nėra naudojamos. Skilimo reakcijos varo branduolinius reaktorius, tačiau jie taip pat gali būti naudojami atominėse bombose.

Šiluminė energija yra tokios medžiagos, kaip dujos, esančios talpykloje, energija. Vidinė dujų energija iš tikrųjų yra kinetinė energija molekuliniu lygiu, nes dujų slėgį sukelia dujų molekulių, atsimušančių į indo sienas, poveikis. Tai yra potenciali energija, nes talpykloje esančiose dujose yra sukaupta energija, kuri gali dirbti, kai dujos patenka į kitą indą su mažesniu slėgiu. Jei dujų slėgis per didelis, bakas gali sprogti, sprogimo metu išlaisvindamas visą potencialią energiją.

Potenciali energija yra naudinga, nes ją galima laikyti saugykloje tol, kol jos prireiks arba ji bus perkelta ten, kur reikia. Kiekvienu atveju yra pavojus sukelti atsitiktinį potencialios energijos išsiskyrimą. Todėl su potencialia energija reikia elgtis atsargiai, kad būtų užtikrinta, jog ji atlieka numatytą funkciją ir nepadaro jokios žalos.