Mekanik Enerji ve Termal Enerji
Mekanik enerji ve termal enerji iki tür enerjidir. Bu kavramlar mekanik sistemler, ısı motorları, termodinamik ve hatta biyoloji gibi alanlarda çok kritiktir. Bu alanlarda uzmanlaşmak için bu iki kavramda net bir anlayışa sahip olmak çok önemlidir. Bu yazıda mekanik enerji ve termal enerjinin ne olduğunu, tanımlarını, mekanik enerji ile termal enerji arasındaki benzerlik ve farklılıkları tartışacağız.
Mekanik Enerji
Enerji, sezgisel olmayan bir kavramdır. "Enerji" terimi, işlem veya faaliyet anlamına gelen Yunanca "energeia" kelimesinden türetilmiştir. Bu anlamda enerji, bir faaliyetin arkasındaki mekanizmadır. Enerji doğrudan gözlemlenebilir bir büyüklük değildir. Ancak, dış özellikler ölçülerek hesaplanabilir. Enerji birçok biçimde bulunabilir. Mekanik enerji böyle bir enerji türüdür. Mekanik enerji iki farklı enerji türüne ayrılabilir. Kinetik enerji, hareketlere neden olan enerji şeklidir. Potansiyel enerji, nesnenin yerleştirilmesi nedeniyle oluşan enerji şeklidir. Mekanik enerjinin temel özelliği, her zaman nesnenin bir bütün olarak yönlendirilmiş, rastgele olmayan bir hareketine neden olmasıdır. Korunumlu kuvvet alanı içine yerleştirilmiş bir cisme, korunumlu kuvvet dışında hiçbir dış kuvvet etki etmiyorsa, cismin toplam mekanik enerjisi sabittir. Daha basit olarak, enerjinin korunumu yasası, yalnızca korunumlu kuvvetlere tabi olan yalıtılmış bir sistemde mekanik enerjinin sabit olduğunu belirtir. Potansiyel enerji, yerçekimi potansiyel enerjisi, elektrik potansiyel enerjisi ve elastik potansiyel enerjisi gibi formlar alabilir. Korunmuş bir sistemde sadece enerji dönüşümleri mümkündür. Potansiyel enerji arttığında, kinetik enerji azalacak ve bunun tersi de olacaktır.
Termal Enerji
Isı olarak da bilinen termal enerji, bir sistemin iç enerjisinin bir şeklidir. Termal enerji, bir sistemin sıcaklığının nedenidir. Termal enerji, sistem moleküllerinin rastgele hareketleri nedeniyle oluşur. Mutlak sıfırın üzerinde bir sıcaklığa sahip her sistem pozitif bir termal enerjiye sahiptir. Atomların kendileri herhangi bir termal enerji içermez. Atomların kinetik enerjileri vardır. Bu atomlar birbirleriyle ve sistemin duvarlarıyla çarpıştığında, fotonlar olarak termal enerjiyi serbest bırakırlar. Böyle bir sistemin ısıtılması, sistemin termal enerjisini artıracaktır. Sistemin termal enerjisi ne kadar yüksekse, sistemin rastgeleliği de o kadar yüksek olacaktır.
Termal enerji ile mekanik enerji arasındaki fark nedir?
• Mekanik enerji, moleküllerin tek bir birim olarak düzenli hareketidir. Termal enerji, moleküllerin rastgele hareketidir.
• Mekanik enerji %100 termal enerjiye dönüştürülebilir, ancak termal enerji tamamen mekanik enerjiye dönüştürülemez.
• Termal enerji iş yapamaz ama mekanik enerji iş yapabilir.
• Mekanik enerjinin iki ana formu vardır, bunlar kinetik enerji ve potansiyel enerjidir. Termal enerjinin tek bir biçimi vardır.
