Potenciālā enerģija ir enerģija, kas tiek uzkrāta, taču tās uzglabāšanas veids ir atkarīgs no tās veida, piemēram, ķīmiskās, fizikālās vai elektriskās enerģijas. Potenciālā enerģija paliek krājumā, līdz situācija mainās un potenciālā enerģija tiek atbrīvota. Izlaišanu var kontrolēt un tā var veikt noderīgu darbu, vai arī tā var būt pēkšņa un kaitīga. Ikreiz, kad potenciālā enerģija atrodas lielos daudzumos, jāapzinās potenciālās enerģijas daudzums un tas, kas varētu izraisīt tā izdalīšanos, ir svarīgs drošībai un lai izvairītos no nekontrolētas, destruktīvas izdalīšanās.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Potenciālā enerģija ir uzkrāta ķīmiskā, fizikālā, elektriskā vai cita enerģija, ko var atbrīvot, iedarbinot to. Ķīmiskā enerģija tiek uzkrāta ķīmiskās saitēs un tiek atbrīvota ķīmisko reakciju laikā. Fiziskā enerģija tiek uzkrāta, ja masa tiek turēta virs tās nulles augstuma atpūtas vietas vai kad konstrukcija ir saspringta vai deformēta. Elektriskā enerģija tiek uzkrāta elektriskajos vai magnētiskajos laukos un uzlādētu daļiņu akumulācijās. Citi potenciālās enerģijas veidi ietver atomu enerģiju un siltumenerģiju. Katram potenciālās enerģijas veidam ir lietojumi noderīgam darbam un izraisītāji destruktīvai atbrīvošanai.
Ķīmiskā potenciālā enerģija
Ķīmijā potenciālā enerģija tiek uzkrāta ķīmiskās saitēs. Ķīmiskās reakcijas var atbrīvot ķīmisko potenciālu enerģiju un radīt jaunus savienojumus vai radīt siltumu un gaismu. Ķīmiskās reakcijas tiek izmantotas mašīnu, piemēram, automobiļu, darbināšanai vai ēku apsildīšanai, degot degvielu. Sprāgstvielas arī atbrīvo ķīmisko enerģiju un var būt konstruktīvas vai destruktīvas.
Fiziskā potenciālā enerģija
Potenciālā enerģija fizikā tiek uzkrāta vai nu gravitācijas enerģijā, vai arī kā elastīgā enerģija. Gravitācijas enerģija ir saistīta ar ķermeņa, kam ir masa, paaugstinātu stāvokli. Jo lielāka masa, jo vairāk tiek uzkrāta potenciālā enerģija. Kad masa atbrīvojas un nokrītas, potenciālā enerģija mainās uz kinētisko enerģiju, jo masa uzņem ātrumu. Iegūtā kinētiskā enerģija var būt noderīga, piemēram, kad tā iedzen pāļus zemē, vai bīstama, piemēram, kad tilts sabrūk.
Elastīgā enerģija tiek uzkrāta struktūras deformācijā. Piemēram, atsperei ir normāla forma, bet, saspiesta vai izstiepta, tā uzkrāj potenciālo enerģiju. Atbrīvojoties, potenciālā enerģija var strādāt vai arī radīt kaitējumu. Neelektriskā rokas pulksteņa atspere tiek deformēta, uzvelkot pulksteni, un potenciālā enerģija darbina pulksteni. Elastīgā josla izstiepjot uzkrāj potenciālo enerģiju, bet, ja tā saplīst vai tiek atlaista, potenciālā enerģija var ievainot.
Elektriskā potenciālā enerģija
Kamēr baterijas ražo elektrību, akumulatora enerģijas pamatā ir ķīmiska reakcija. Reakcija rada elektronu nelīdzsvarotību, kas rada akumulatora spailēs elektrisko lādiņu. Tā rezultātā akumulatori uzkrāj gan ķīmisko, gan elektrisko enerģiju.
Tīra elektriskā enerģija tiek uzkrāta kondensatoru elektriskajos laukos. Mazie kondensatori palīdz funkcionēt elektroniskajām ķēdēm, un lielāki tie ir fluorescējošās lampās un dažos elektromotoros. Ja īssavienojums ir liels kondensators, potenciālā enerģija tiek atbrīvota vienlaikus un var izraisīt eksploziju vai ugunsgrēku.
Citi potenciālās enerģijas veidi
Citas potenciālās enerģijas formas ietver atomu un siltuma enerģiju. Urāna atomi uzkrāj kodolenerģiju, ko var atbrīvot atomu dalīšanās reakcijās. Ūdeņraža atomi uzkrāj kodolenerģiju, kas nodrošina kodolsintēzes reakcijas, piemēram, saulē un ūdeņraža bumbās. Citi elementi var uzglabāt kodolpotenciālo enerģiju, kas var izdalīties reakcijās, kuras vēl nav atklātas vai kuras ir zināmas, bet netiek izmantotas. Skaldīšanas reakcijas darbina kodolreaktorus, taču tos var izmantot arī atombumbās.
Siltumenerģija ir tādas vielas kā gāzes tvertnē enerģija. Gāzes iekšējā enerģija faktiski ir kinētiskā enerģija molekulārā līmenī, jo gāzes spiedienu izraisa gāzes molekulu darbība, kas atsitās pret konteinera sienām. Tā ir potenciālā enerģija, jo traukā esošajai gāzei ir uzkrāta enerģija, kas var darboties, kad gāze ieplūst citā traukā ar mazāku spiedienu. Ja gāzes spiediens ir pārāk augsts, tvertne var pārsprāgt, eksplozijas laikā atbrīvojot visu potenciālo enerģiju.
Potenciālā enerģija ir noderīga, jo to var glabāt krātuvē, līdz tā ir vajadzīga vai pārvietota uz turieni, kur tā nepieciešama. Katrā gadījumā pastāv iespēja izraisīt nejaušu potenciālās enerģijas atbrīvošanu. Rezultātā ar potenciālo enerģiju jārīkojas uzmanīgi, lai nodrošinātu, ka tā pilda paredzēto funkciju un nerada kaitējumu.