Energia potencjalna to energia, która jest magazynowana, ale sposób jej magazynowania zależy od jej rodzaju, takiego jak energia chemiczna, fizyczna lub elektryczna. Energia potencjalna pozostaje w magazynie do momentu zmiany sytuacji i uwolnienia energii potencjalnej. Uwolnienie może być kontrolowane i może wykonywać użyteczną pracę lub może być nagłe i szkodliwe. Ilekroć energia potencjalna jest obecna w dużych ilościach, świadomość ilości energii potencjalnej i to, co może spowodować jego uwolnienie, jest ważne dla bezpieczeństwa i uniknięcia niekontrolowanego, niszczącego uwolnienia.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Energia potencjalna to zmagazynowana energia chemiczna, fizyczna, elektryczna lub inna, która może zostać uwolniona po uruchomieniu. Energia chemiczna jest magazynowana w wiązaniach chemicznych i uwalniana podczas reakcji chemicznych. Energia fizyczna jest magazynowana, gdy masa jest utrzymywana powyżej miejsca spoczynku o zerowej wysokości lub gdy struktura jest naprężona lub odkształcona. Energia elektryczna jest magazynowana w polach elektrycznych lub magnetycznych oraz w naładowanych cząstkach. Inne rodzaje energii potencjalnej obejmują energię atomową i energię cieplną. Dla każdego rodzaju energii potencjalnej istnieją zastosowania przydatne do pracy i wyzwalacze destrukcyjnego uwalniania.
Chemiczna energia potencjalna
W chemii energia potencjalna jest magazynowana w wiązaniach chemicznych. Reakcje chemiczne mogą uwalniać chemiczną energię potencjalną i tworzyć nowe związki lub wytwarzać ciepło i światło. Reakcje chemiczne są wykorzystywane do zasilania maszyn takich jak silniki samochodowe lub do ogrzewania budynków poprzez spalanie paliw. Materiały wybuchowe również uwalniają energię chemiczną i mogą być konstruktywne lub destrukcyjne.
Fizyczna energia potencjalna
Energia potencjalna w fizyce jest magazynowana albo w energii grawitacyjnej, albo jako energia sprężystości. Energia grawitacyjna jest spowodowana podwyższoną pozycją ciała, które ma masę. Im większa masa, tym więcej energii potencjalnej jest magazynowane. Kiedy masa zostaje uwolniona i spada, energia potencjalna zmienia się w energię kinetyczną, gdy masa nabiera prędkości. Powstała energia kinetyczna może być użyteczna, na przykład podczas wbijania stosów w ziemię, lub niebezpieczna, na przykład w przypadku zawalenia się mostu.
Energia sprężystości jest magazynowana w deformacji konstrukcji. Na przykład sprężyna ma normalny kształt, ale po ściśnięciu lub rozciągnięciu przechowuje energię potencjalną. Po uwolnieniu energia potencjalna może działać lub powodować uszkodzenia. Sprężyna w nieelektrycznym zegarku naręcznym ulega deformacji podczas nakręcania zegarka, a energia potencjalna zasila zegarek. Elastyczna opaska przechowuje energię potencjalną po rozciągnięciu, ale jeśli pęknie lub zostanie puszczona, energia potencjalna może zranić.
Energia elektryczna potencjalna
Podczas gdy baterie wytwarzają energię elektryczną, proces leżący u podstaw mocy baterii jest reakcją chemiczną. Reakcja powoduje nierównowagę elektronów, która wytwarza ładunek elektryczny na zaciskach akumulatora. W rezultacie akumulatory przechowują zarówno energię chemiczną, jak i elektryczną.
Czysta energia elektryczna jest magazynowana w polach elektrycznych kondensatorów. Małe kondensatory pomagają funkcjonować obwodom elektronicznym, a większe znajdują się w lampach fluorescencyjnych i niektórych silnikach elektrycznych. W przypadku zwarcia dużego kondensatora energia potencjalna zostaje uwolniona od razu i może spowodować wybuch lub pożar.
Inne rodzaje energii potencjalnej
Inne formy energii potencjalnej obejmują energię atomową i cieplną. Atomy uranu przechowują energię jądrową, która może zostać uwolniona w reakcjach rozszczepienia atomów. Atomy wodoru przechowują energię jądrową, która napędza reakcje syntezy jądrowej, takie jak na słońcu i w bombach wodorowych. Inne pierwiastki mogą przechowywać potencjalną energię jądrową, która może być uwalniana w reakcjach jeszcze nieodkrytych lub które są znane, ale nie są wykorzystywane. Reakcje rozszczepienia zasilają reaktory jądrowe, ale można je również stosować w bombach atomowych.
Energia cieplna to energia substancji, takiej jak gaz w pojemniku. Energia wewnętrzna gazu jest w rzeczywistości energią kinetyczną na poziomie molekularnym, ponieważ ciśnienie gazu jest spowodowane działaniem cząsteczek gazu odbijających się od ścian pojemnika. Jest to energia potencjalna, ponieważ gaz w pojemniku ma zmagazynowaną energię, która może działać, gdy gaz przepływa do innego pojemnika z mniejszym ciśnieniem. Jeśli ciśnienie gazu jest zbyt wysokie, pojemnik może pęknąć, uwalniając jednocześnie całą energię potencjalną w eksplozji.
Energia potencjalna jest użyteczna, ponieważ może być przechowywana do czasu, aż będzie potrzebna lub przeniesiona tam, gdzie jest potrzebna. W każdym przypadku istnieje niebezpieczeństwo wyzwolenia przypadkowej energii potencjalnej. W rezultacie z energią potencjalną należy obchodzić się ostrożnie, aby mieć pewność, że spełnia ona swoją zamierzoną funkcję i nie powoduje żadnych uszkodzeń.