พลังงานศักย์คืออะไร?

พลังงานศักย์คือพลังงานที่เก็บสะสมไว้ แต่วิธีการเก็บขึ้นอยู่กับชนิดของพลังงาน เช่น พลังงานเคมี กายภาพ หรือไฟฟ้า พลังงานศักย์จะคงอยู่ในการจัดเก็บจนกว่าสถานการณ์จะเปลี่ยนแปลงและพลังงานศักย์จะถูกปล่อยออกมา การปล่อยสามารถถูกควบคุมและสามารถทำงานได้อย่างมีประโยชน์ หรืออาจเกิดอย่างกะทันหันและเป็นอันตรายได้ เมื่อใดก็ตามที่มีพลังงานศักย์อยู่ในปริมาณมาก ให้ตระหนักถึงปริมาณของพลังงานศักย์และ สิ่งที่อาจทำให้เกิดการปลดปล่อยนั้นมีความสำคัญต่อความปลอดภัยและเพื่อหลีกเลี่ยงการปลดปล่อยที่ไม่สามารถควบคุมและทำลายล้างได้

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

พลังงานศักย์ถูกเก็บสะสมไว้ทั้งทางเคมี กายภาพ ไฟฟ้า หรือพลังงานอื่นๆ ที่สามารถปลดปล่อยออกมาได้เมื่อถูกกระตุ้น พลังงานเคมีถูกเก็บไว้ในพันธะเคมีและปล่อยออกมาระหว่างปฏิกิริยาเคมี พลังงานทางกายภาพจะถูกเก็บไว้เมื่อมวลถูกยกขึ้นเหนือสถานที่พักที่มีความสูงเป็นศูนย์ หรือเมื่อโครงสร้างถูกกดทับหรือบิดเบี้ยว พลังงานไฟฟ้าถูกเก็บไว้ในสนามไฟฟ้าหรือสนามแม่เหล็กและในการสะสมของอนุภาคที่มีประจุ พลังงานศักย์ประเภทอื่นๆ ได้แก่ พลังงานปรมาณูและพลังงานความร้อน สำหรับพลังงานศักย์แต่ละประเภท มีการใช้งานที่เป็นประโยชน์และทริกเกอร์สำหรับการปล่อยทำลาย

ในวิชาเคมี พลังงานศักย์จะถูกเก็บไว้ในพันธะเคมี ปฏิกิริยาเคมีสามารถปลดปล่อยพลังงานศักย์เคมีและสร้างสารประกอบใหม่หรือผลิตความร้อนและแสง ปฏิกิริยาเคมีจะใช้เพื่อให้พลังงานแก่เครื่องจักร เช่น มอเตอร์ของรถยนต์ หรือเพื่อให้ความร้อนแก่อาคารโดยการเผาเชื้อเพลิง วัตถุระเบิดยังปล่อยพลังงานเคมีและสามารถสร้างหรือทำลายล้างได้

พลังงานศักย์ในฟิสิกส์ถูกเก็บไว้ในพลังงานโน้มถ่วงหรือเป็นพลังงานยืดหยุ่น พลังงานโน้มถ่วงเกิดจากตำแหน่งที่สูงขึ้นของร่างกายที่มีมวล ยิ่งมวลมากเท่าไร พลังงานศักย์ก็จะยิ่งสะสมมากขึ้นเท่านั้น เมื่อมวลถูกปล่อยออกมาและลดลง พลังงานศักย์จะเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์เมื่อมวลเพิ่มขึ้นด้วยความเร็ว พลังงานจลน์ที่ได้จะมีประโยชน์ เช่น เมื่อขับกองกองลงไปที่พื้น หรือเป็นอันตราย เช่น เมื่อสะพานพัง

พลังงานยืดหยุ่นถูกเก็บไว้ในการเสียรูปของโครงสร้าง ตัวอย่างเช่น สปริงมีรูปร่างปกติ แต่เมื่อบีบอัดหรือยืดออก สปริงจะเก็บพลังงานศักย์ไว้ เมื่อปล่อยออกมา พลังงานศักย์สามารถทำงานได้หรืออาจทำให้เกิดความเสียหายได้ สปริงในนาฬิกาข้อมือที่ไม่ใช้ไฟฟ้าจะเสียรูปจากการไขลานนาฬิกา และพลังงานศักย์จะขับเคลื่อนนาฬิกา แถบยางยืดจะกักเก็บพลังงานศักย์เมื่อยืดออก แต่ถ้ามันขาดหรือหลุด พลังงานศักย์ก็อาจทำร้ายได้

ในขณะที่แบตเตอรี่ผลิตกระแสไฟฟ้า กระบวนการที่รากของพลังงานแบตเตอรี่เป็นปฏิกิริยาเคมี ปฏิกิริยาจะสร้างความไม่สมดุลของอิเล็กตรอนที่สร้างประจุไฟฟ้าข้ามขั้วแบตเตอรี่ ส่งผลให้แบตเตอรี่เก็บได้ทั้งพลังงานเคมีและพลังงานไฟฟ้า

พลังงานไฟฟ้าบริสุทธิ์ถูกเก็บไว้ในสนามไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ ตัวเก็บประจุขนาดเล็กช่วยให้วงจรอิเล็กทรอนิกส์ทำงาน และตัวเก็บประจุขนาดใหญ่กว่าจะพบได้ในหลอดฟลูออเรสเซนต์และมอเตอร์ไฟฟ้าบางตัว หากตัวเก็บประจุขนาดใหญ่ลัดวงจร พลังงานศักย์จะถูกปล่อยออกมาทั้งหมดในคราวเดียวและอาจทำให้เกิดการระเบิดหรือไฟไหม้ได้

พลังงานศักย์รูปแบบอื่นๆ ได้แก่ พลังงานปรมาณูและพลังงานความร้อน อะตอมของยูเรเนียมเก็บพลังงานนิวเคลียร์ที่สามารถปลดปล่อยออกมาได้ในปฏิกิริยาฟิชชันของอะตอม อะตอมของไฮโดรเจนเก็บพลังงานนิวเคลียร์ซึ่งให้พลังงานแก่ปฏิกิริยาฟิวชัน เช่น ในดวงอาทิตย์และในระเบิดไฮโดรเจน ธาตุอื่นๆ อาจกักเก็บพลังงานศักย์นิวเคลียร์ที่สามารถปล่อยออกมาได้ในปฏิกิริยาที่ยังไม่ได้ค้นพบหรือที่ทราบแต่ไม่ได้ใช้งาน ปฏิกิริยาฟิชชันให้พลังงานแก่เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ แต่ก็สามารถนำมาใช้ในระเบิดปรมาณูได้เช่นกัน

พลังงานความร้อนคือพลังงานของสารเช่นก๊าซในภาชนะ พลังงานภายในของก๊าซจริง ๆ แล้วเป็นพลังงานจลน์ที่ระดับโมเลกุล เนื่องจากแรงดันแก๊สเกิดจากการกระทำของโมเลกุลของแก๊สที่กระดอนกับผนังภาชนะ เป็นพลังงานศักย์เนื่องจากก๊าซในภาชนะเก็บพลังงานไว้ซึ่งสามารถทำงานได้เมื่อก๊าซไหลเข้าสู่ภาชนะอื่นที่มีแรงดันน้อยกว่า หากแรงดันแก๊สสูงเกินไป ภาชนะอาจระเบิด โดยจะปล่อยพลังงานศักย์ทั้งหมดในครั้งเดียวในการระเบิด

พลังงานศักย์มีประโยชน์เพราะสามารถเก็บสะสมไว้ได้จนกว่าจะจำเป็นหรือเคลื่อนย้ายไปยังที่ที่ต้องการ ในแต่ละกรณี มีอันตรายจากการกระตุ้นให้เกิดการปล่อยพลังงานศักย์โดยไม่ได้ตั้งใจ ด้วยเหตุนี้ พลังงานศักย์จึงต้องได้รับการจัดการอย่างระมัดระวังเพื่อให้มั่นใจว่าพลังงานดังกล่าวจะเป็นไปตามหน้าที่ที่ตั้งใจไว้และไม่ก่อให้เกิดความเสียหายใดๆ