Kaj je potencialna energija?

Potencialna energija je energija, ki je shranjena, vendar je način shranjevanja odvisen od njene vrste, na primer kemične, fizične ali električne energije. Potencialna energija ostane na zalogi, dokler se situacija ne spremeni in se potencialna energija sprosti. Sprostitev je mogoče nadzorovati in lahko opravlja koristno delo ali pa je nenadna in škodljiva. Kadar koli je potencialna energija prisotna v velikih količinah, se zavedanje količine potencialne energije in kaj bi lahko sprožilo njegovo sprostitev, je pomembno za varnost in za preprečitev nenadzorovanega, uničujočega sproščanja.

TL; DR (predolgo; Nisem prebral)

Potencialna energija je shranjena kemična, fizična, električna ali druga energija, ki se ob sprožitvi lahko sprosti. Kemična energija je shranjena v kemičnih vezah in se sprošča med kemičnimi reakcijami. Fizična energija se shrani, ko se masa zadrži nad počivališčem ničelne višine ali kadar je konstrukcija obremenjena ali deformirana. Električna energija se shranjuje v električnih ali magnetnih poljih in v akumulacijah nabitih delcev. Druge vrste potencialne energije vključujejo atomsko in toplotno energijo. Za vsako vrsto potencialne energije obstajajo aplikacije za koristno delo in sprožilci za uničujoče sproščanje.

V kemiji je potencialna energija shranjena v kemijskih vezah. Kemijske reakcije lahko sprostijo potencialno kemično energijo in ustvarijo nove spojine ali proizvedejo toploto in svetlobo. Kemijske reakcije se uporabljajo za pogon strojev, kot so avtomobilski motorji, ali za ogrevanje stavb s sežiganjem goriv. Eksplozivi sproščajo tudi kemično energijo in so lahko konstruktivni ali uničujoči.

Potencialna energija v fiziki je shranjena bodisi v gravitacijski energiji bodisi kot elastična energija. Gravitacijska energija je posledica povišanega položaja telesa, ki ima maso. Večja kot je masa, več potencialne energije je shranjenih. Ko se masa sprosti in pade, se potencialna energija spremeni v kinetično energijo, ko masa poveča hitrost. Nastala kinetična energija je lahko koristna, na primer, ko zabije pilote v tla, ali nevarna, na primer, ko se most poruši.

Elastična energija se shrani pri deformaciji konstrukcije. Na primer, vzmet ima normalno obliko, toda stisnjena ali raztegnjena shrani potencialno energijo. Po sprostitvi potencialna energija lahko deluje ali povzroči škodo. Vzmet v neelektrični zapestni uri se deformira z navijanjem ure in potencialna energija napaja uro. Elastični trak shrani potencialno energijo, ko se raztegne, če pa se zlomi ali izpusti, lahko potencialna energija škodi.

Medtem ko baterije proizvajajo električno energijo, je v osnovi baterijske energije kemična reakcija. Reakcija ustvarja neravnovesje elektronov, ki proizvaja električni naboj na terminalih akumulatorja. Posledično baterije shranjujejo tako kemično kot električno energijo.

Čista električna energija je shranjena v električnih poljih kondenzatorjev. Majhni kondenzatorji pomagajo delovati elektronskim vezjem, večja pa v fluorescenčnih lučeh in nekaterih elektromotorjih. Če pride do kratkega stika velikega kondenzatorja, se potencialna energija sprosti naenkrat in lahko povzroči eksplozijo ali požar.

Druge oblike potencialne energije vključujejo atomsko in toplotno energijo. Atomi urana hranijo jedrsko energijo, ki se lahko sprosti v reakcijah atomske fisije. Atomi vodika shranjujejo jedrsko energijo, ki poganja fuzijske reakcije, kot so sonce in vodikove bombe. Drugi elementi lahko shranjujejo potencialno jedrsko energijo, ki se lahko sprosti v reakcijah, ki še niso odkrite ali so znane, vendar se ne uporabljajo. Cepitvene reakcije poganjajo jedrske reaktorje, vendar jih je mogoče uporabiti tudi v atomskih bombah.

Toplotna energija je energija snovi, kot je plin v posodi. Notranja energija plina je pravzaprav kinetična energija na molekularni ravni, ker pritisk plina nastane zaradi delovanja molekul plina, ki se odbijajo ob stene posode. To je potencialna energija, ker ima plin v posodi shranjeno energijo, ki lahko deluje, ko plin teče v drugo posodo z manj tlaka. Če je tlak plina previsok, lahko posoda poči in pri eksploziji sprosti vso potencialno energijo.

Potencialna energija je koristna, ker jo lahko hranimo, dokler ni potrebna ali jo premaknemo tja, kjer je potrebna. V vsakem primeru obstaja nevarnost, da sproži nenamerno sproščanje potencialne energije. Posledično je treba s potencialno energijo ravnati previdno, da zagotovimo, da izpolnjuje svojo predvideno funkcijo in ne povzroča škode.