Potentiële energie is energie die wordt opgeslagen, maar hoe deze wordt opgeslagen, hangt af van het type, zoals chemische, fysieke of elektrische energie. Potentiële energie blijft opgeslagen totdat de situatie verandert en de potentiële energie vrijkomt. De afgifte kan worden gecontroleerd en nuttig werk verrichten, of het kan plotseling en schadelijk zijn. Wanneer potentiële energie in grote hoeveelheden aanwezig is, is een besef van de hoeveelheid potentiële energie en wat de vrijlating zou kunnen veroorzaken, is belangrijk voor de veiligheid en om een ongecontroleerde, destructieve vrijlating te voorkomen.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Potentiële energie is opgeslagen chemische, fysieke, elektrische of andere energie die kan worden vrijgegeven wanneer deze wordt geactiveerd. Chemische energie wordt opgeslagen in chemische bindingen en komt vrij tijdens chemische reacties. Fysieke energie wordt opgeslagen wanneer een massa boven de nul-hoogte rustplaats wordt gehouden of wanneer een constructie wordt belast of vervormd. Elektrische energie wordt opgeslagen in elektrische of magnetische velden en in ophopingen van geladen deeltjes. Andere soorten potentiële energie omvatten atoomenergie en thermische energie. Voor elk type potentiële energie zijn er toepassingen voor nuttig werk en triggers voor destructieve vrijlating.
Chemische potentiële energie
In de chemie wordt potentiële energie opgeslagen in chemische bindingen. Chemische reacties kunnen chemische potentiële energie vrijmaken en nieuwe verbindingen creëren of warmte en licht produceren. Chemische reacties worden gebruikt om machines zoals automotoren aan te drijven of om gebouwen te verwarmen door brandstoffen te verbranden. Explosieven geven ook chemische energie af en kunnen constructief of destructief zijn.
Fysieke potentiële energie
Potentiële energie in de natuurkunde wordt opgeslagen in gravitatie-energie of als elastische energie. Gravitatie-energie is te wijten aan de verhoogde positie van een lichaam dat massa heeft. Hoe groter de massa, hoe meer potentiële energie wordt opgeslagen. Wanneer de massa wordt losgelaten en valt, verandert de potentiële energie in kinetische energie naarmate de massa sneller wordt. De resulterende kinetische energie kan nuttig zijn, zoals wanneer het palen in de grond drijft, of gevaarlijk, zoals wanneer een brug instort.
Elastische energie wordt opgeslagen in de vervorming van een structuur. Een veer heeft bijvoorbeeld een normale vorm, maar wanneer hij wordt samengedrukt of uitgerekt, slaat hij potentiële energie op. Wanneer deze vrijkomt, kan de potentiële energie werk doen of schade veroorzaken. De veer in een niet-elektrisch polshorloge wordt vervormd door het horloge op te winden, en de potentiële energie drijft het horloge aan. Een elastische band slaat potentiële energie op wanneer deze wordt uitgerekt, maar als deze breekt of wordt losgelaten, kan de potentiële energie pijn doen.
Elektrische potentiële energie
Terwijl batterijen elektriciteit produceren, is het proces dat ten grondslag ligt aan batterijvermogen een chemische reactie. De reactie zorgt voor een onbalans van elektronen die een elektrische lading over de accupolen produceert. Als gevolg hiervan slaan batterijen zowel chemische als elektrische energie op.
Pure elektrische energie wordt opgeslagen in de elektrische velden van condensatoren. Kleine condensatoren helpen elektronische circuits functioneren en grotere zijn te vinden in fluorescentielampen en sommige elektromotoren. Als een grote condensator kortsluit, komt de potentiële energie in één keer vrij en kan een explosie of brand veroorzaken.
Andere soorten potentiële energie
Andere vormen van potentiële energie omvatten atomaire en thermische energie. Uraniumatomen slaan kernenergie op die vrij kan komen bij atoomsplijtingsreacties. Waterstofatomen slaan kernenergie op die fusiereacties mogelijk maakt, zoals in de zon en in waterstofbommen. Andere elementen kunnen nucleaire potentiële energie opslaan die kan vrijkomen bij nog niet ontdekte reacties of die bekend zijn maar niet worden gebruikt. De splijtingsreacties drijven kernreactoren aan, maar ze kunnen ook worden gebruikt in atoombommen.
Thermische energie is de energie van een stof zoals een gas in een container. De interne energie van het gas is eigenlijk kinetische energie op moleculair niveau omdat de gasdruk wordt veroorzaakt door de werking van de gasmoleculen die tegen de containerwanden stuiteren. Het is potentiële energie omdat het gas in de container energie heeft opgeslagen die werk kan doen wanneer het gas met minder druk in een andere container stroomt. Als de gasdruk te hoog is, kan de container barsten, waardoor bij een explosie alle potentiële energie in één keer vrijkomt.
Potentiële energie is nuttig omdat het kan worden opgeslagen totdat het nodig is of kan worden verplaatst naar de plaats waar het nodig is. In elk geval bestaat het gevaar dat de potentiële energie per ongeluk vrijkomt. Als gevolg hiervan moet potentiële energie zorgvuldig worden behandeld om ervoor te zorgen dat het zijn beoogde functie vervult en geen schade aanricht.