Vad är potentiell energi?

Potentiell energi är energi som lagras, men hur den lagras beror på dess typ, såsom kemisk, fysisk eller elektrisk energi. Potentiell energi förblir lagrad tills situationen förändras och den potentiella energin frigörs. Släppet kan kontrolleras och kan utföra användbart arbete, eller det kan vara plötsligt och skadligt. Närhelst potentiell energi finns i stora mängder, en medvetenhet om mängden potentiell energi och vad som kan utlösa dess frigörande är viktigt för säkerheten och för att undvika en okontrollerad, destruktiv frisättning.

TL; DR (för lång; Läste inte)

Potentiell energi är lagrad kemisk, fysisk, elektrisk eller annan energi som kan frigöras när den utlöses. Kemisk energi lagras i kemiska bindningar och frigörs under kemiska reaktioner. Fysisk energi lagras när en massa hålls över sin viloplats nollhöjd eller när en struktur är stressad eller deformerad. Elektrisk energi lagras i elektriska eller magnetiska fält och i ansamlingar av laddade partiklar. Andra typer av potentiell energi inkluderar atomenergi och termisk energi. För varje typ av potentiell energi finns applikationer för användbart arbete och utlösare för destruktiv frisättning.

I kemi lagras potentiell energi i kemiska bindningar. Kemiska reaktioner kan frigöra kemisk potentiell energi och skapa nya föreningar eller producera värme och ljus. Kemiska reaktioner används för att driva maskiner som bilmotorer eller för att värma byggnader genom att bränna bränslen. Sprängämnen släpper också ut kemisk energi och kan vara konstruktiva eller destruktiva.

Potentiell energi i fysik lagras antingen i gravitationsenergi eller som elastisk energi. Gravitationsenergi beror på den förhöjda positionen hos en kropp som har massa. Ju större massa, desto mer lagras potentiell energi. När massan släpps och sjunker ändras den potentiella energin till kinetisk energi när massan tar fart. Den resulterande kinetiska energin kan vara användbar, till exempel när den driver pålar i marken, eller farlig, till exempel när en bro kollapsar.

Elastisk energi lagras i deformationen av en struktur. Till exempel har en fjäder en normal form, men när den komprimeras eller sträcks lagrar den potentiell energi. När den släpps kan den potentiella energin fungera eller orsaka skada. Fjädern i ett icke-elektriskt armbandsur deformeras genom att linda upp klockan och den potentiella energin driver klockan. Ett elastiskt band lagrar potentiell energi när den sträcks ut, men om den går sönder eller släpps kan den potentiella energin skada.

Medan batterier producerar elektricitet är processen vid roten till batterikraften en kemisk reaktion. Reaktionen skapar en obalans mellan elektroner som producerar en elektrisk laddning över batteripolerna. Som ett resultat lagrar batterier både kemisk och elektrisk energi.

Ren elektrisk energi lagras i kondensatorernas elektriska fält. Små kondensatorer hjälper elektroniska kretsar att fungera och större finns i lysrör och vissa elmotorer. Om en stor kondensator kortsluter frigörs den potentiella energin på en gång och kan orsaka en explosion eller brand.

Andra former av potentiell energi inkluderar atomenergi och termisk energi. Uranatomer lagrar kärnenergi som kan frigöras i atomfissionsreaktioner. Väteatomer lagrar kärnenergi som driver fusionsreaktioner som i solen och i vätgasbomber. Andra element kan lagra kärnpotentialenergi som kan frigöras i reaktioner som ännu inte upptäckts eller som är kända men inte används. Klyvningsreaktionerna driver kärnreaktorer men de kan också användas i atombomber.

Termisk energi är energin hos ett ämne som en gas i en behållare. Gasens inre energi är faktiskt kinetisk energi på molekylär nivå eftersom gastrycket orsakas av gasmolekylernas inverkan som studsar mot behållarväggarna. Det är potentiell energi eftersom gasen i behållaren har lagrad energi som kan fungera när gasen flyter in i en annan behållare med mindre tryck. Om gastrycket är för högt kan behållaren spricka och frigöra all potentiell energi på en gång i en explosion.

Potentiell energi är användbar eftersom den kan förvaras tills den behövs eller flyttas dit den behövs. I båda fallen finns det en risk att utlösa en potentiell energi av misstag. Som ett resultat måste potentiell energi hanteras försiktigt för att säkerställa att den uppfyller sin avsedda funktion och inte orsakar några skador.