Başlangıç » Nedir » Doğru “enerji” tanımı

Doğru “enerji” tanımı

Posted by: Ne Nedir 12 Temmuz 2010 Yorum Yaz

Doğru “enerji” tanımı Fizik
Bilim adamları enerjinin iş yapabilme ka­pasitesi olduğunu söylüyor. Aynı zaman­da ışık, ısı ve sesin de enerji olduğunu söylüyor. Diğer yandan her şeyin enerji olduğunu söyleyenler de var. İlk tanıma bakınca enerji bir itici güç gi­bi gözüküyor. İkinci tanımda maddesel olmayan şeylere enerji deniyor havası var. Son tanıma göre ise, sanki enerji­den her şeyin genel adı olarak bahsedili­yor.
Ortada bir kavram karmaşası var. Bu kavramlardan bazılarını burada net bir şe­kilde açıklamak oldukça güç ama aşağıdakilerin bu karmaşayı kısmen gidereceğini umuyorum. Bilimsel bir terim olarak enerji oldukça iyi tanımlı olmasına karşın, farklı bakış açıları altında enerji kavramını değişik ifade etmek mümkün. Üstelik gündelik dil­de enerji, bilimsel terim olarak anlamının dışında sıklıkla kullanılıyor (kişilerin pozitif veya negatif enerji taşıması gibi). Bu da kavram karmaşasına katkı yapan bir etken. Burada sadece bilimsel terim olarak anlamı üzerinde duracağız.
Öncelikle bir şey ile o şeyin özelliklerinin farklı olduğunu belirterek başlayalım. Marul yeşildir, yeşil renk marulun bir özelliğidir. Fakat bu bize marul ile yeşil kavramlarını özdeşleştirme (“marul=yeşil” deme) hakkı vermez. Buna dayanarak yukarıda verdiği­niz son iki ifadeyi eleyebiliriz. Çünkü enerji, maddenin ve maddesel olmayan tüm şeyle­rin özelliklerinden biridir. Dolayısıyla, “her şeyin bir enerjisi vardır” ifadesi doğru bir önerme, buna karşın, “her şey enerjidir” ifadesiyse anlamsız.
Örneğin, ikinci ifadede geçen ses, mad­de ortamında yayılan bir uyarımdır. Bu uya­rımda, madde atomları titreşim hareketi ya­parlar ve bunu yaparken de komşu atomla­rı iterek veya çekerek onların da benzer bir hareket yapmasına neden olurlar. Elbette böyle bir hareketi başlatabilmek için mad­deye enerji aktarmak gerekir, çünkü hare­ket eden cisimlerin kinetik enerji dediğimiz bir enerjisi var. Ses yayılıp, maddenin baş­ka bölgelerine ulaştığında da, sese özgü olan hareket ve dolayısıyla bu harekete at­fettiğimiz enerji de o bölgelere ulaşmış olur. Bu nedenle sesin enerji taşıdığını, bir enerjisi olduğunu söylüyoruz. Bu, ses ener­jidir demekten farklı bir şey. Aynı şey ışık için de geçerli.
Fakat “ısı” aslında belli bir şekilde aktarılan enerjiye verdiğimiz bir ad. Kesin bir dille ifade etmek gerekirse, ısı transferi olarak adlandırdığı­mız bir süreç sonucu sıcak bir cisimden so­ğuk bir cisme aktarılan enerjiye (miktarına) ısı diyoruz. Örneğin, çaydanlıkta su ısıttığı­mızda, ocakta yanan gazdan suya geçen enerji ısıdır (suya ısı veriyoruz, suyu ısıtıyo­ruz). Isı transferi de çok karmaşık bir olay değil. Ocakta yanan gazın molekülleri nor­mal havanınkilere oranla daha hızlı hareket ediyorlar (çünkü bu gaz daha sıcak). Daha hızlı hareket, daha fazla kinetik enerji de­mek. Bu hızlı moleküller çaydanlığın dibine çarptıklarında, görece daha yavaş hareket etmekte olan çaydanlık atomlarının daha hızlı titreşmesine neden oluyorlar. Dolayısıy­la, bu etkileşmede aslında bir “hareketlilik durumunun” aktarılması söz konusu. Hızlı gaz molekülleriyle yavaş çaydanlık atomları birbirleriyle etkileştikten sonra gaz molekül­leri yavaşlıyor, çaydanlık atomlarıysa hızlanı­yor. Dolayısıyla, harekete atfettiğimiz kine­tik enerji de bu süreç sonucunda aktarılmış oluyor. Benzer şeyleri çaydanlık ve su ara­sındaki transfer için de söyleyebiliriz. (Çok önemli bir nokta olmasa da, sadece aktarı­lan enerjiye ısı dediğimizi, aktarma bittikten sonrası için bu ifadeyi kullanmadığımızı be­lirtelim. Örneğin, suyu ısıttığımızda, suyun ısıl enerjisinin arttığını söyleriz, ısısının de­ğil. Isı, bilimsel bir terim olarak sadece bu dar anlama sahip. Fakat gündelik dilde bun­dan biraz daha geniş anlamlarda kullanılabi­liyor. Hava durumu bültenlerinde bile karşı­laştığımız, ısı kelimesinin “sıcaklık” yerine kullanılması ise tamamen yanlış).
Enerji için genel bir tanım vermektense iki önemli noktayı belirtelim. (1) Enerjiyi bir özellik, maddesel olsun ya da olmasın bütün fiziksel sistemlerin değişik durumlarına at­fettiğimiz bir nicelik olarak düşünmeliyiz. Örneğin, hareket eden bir cismin kinetik enerjisi olduğunu söyleriz. Eğer hareket da­ha hızlıysa, kinetik enerji daha fazladır. Ha­reket yoksa yani cisim duruyorsa o zaman kinetik enerji de sıfırdır. Yukarıda verdiği­miz sesin yayılması ve ısı transferi örnekle­rinde de ortak olan nokta bir durumun (ha­reketlilik durumunun) bir bölgeden diğerine geçmesi. Dolayısıyla, bu durumlar için he­sapladığımız enerji niceliğini de bölgeler arasında aktarılmış gibi düşünüyoruz.
Enerjiyi bu anlamın dışında, fiziksel bir nesne gibi hayalimizde canlandırmak yanlış. Aslına bakarsanız, 18. yüzyılın ortalarında ısı için böyle bir yanlış model öne sürülmüş­tü. Birçok bilim adamı, ısıyı “kalorik” adını taktıkları bir sıvı olarak düşünüyor, ısı transferini kalorik akışı olarak yorumluyor­lardı. Bu anlamda bir cismin içerdiği toplam kalorik miktarı, yani cismin toplam ısısı da anlamlı bir nicelik olarak algılanıyordu. Fakat 19. yüzyılın ortalarında İngiliz fizikçi James Prescott Joule'ün yaptığı kapsamlı deneyler, bir cismin toplam ısısından bahsedilemeyeceğini ortaya koyarak kalorik kav­ramının terk edilmesini ve bugün kullandığı­mız enerji kavramının yerleşmesini sağladı.
(2) Enerjinin bizim için en önemli özelli­ği korunuyor olması. Bu yasa, Joule'ün ça­lışmalarının ardından termodinamiğin birin­ci yasası olarak da anılıyor. Yani, kapalı bir sistemde, sistemin parçalarının enerjileri değişebilir ama toplam enerji her zaman sa­bit kalmalıdır. Bugünlerde yaşadığımız enerji darboğazının temel nedeni de bu ko­runum yasası. Yani, enerji yoktan var edile­mez; kullandığımız enerjiyi mutlaka başka bir kaynaktan karşılamak zorundayız.
Eğer bir cismin durumunu değiştirdiğimizde kinetik enerji ortaya çıkarabiliyorsak, o za­man o cismin bir tür enerjisi oluğunu, du­rum değişimi sonucu o enerjinin azaldığını, aradaki farkın da kinetiğe dönüştüğünü dü­şünmeliyiz. Kinetik olarak nitelenemeyecek tüm enerjilere genel olarak potansiyel ener­ji deniyor. Örneğin, havada serbest bırakı­lan bir taş hızlanır. Öyleyse, taşın yüksekli­ğine bağlı bir potansiyel enerjisi olmalı. Taş ne kadar yüksekteyse, potansiyel enerji o kadar fazla olmalı, gibi. Atomlar arasındaki bağların durumuna göre hesapladığımız po­tansiyel enerjiye kimyasal enerji deniyor; bir cismin atomlarının kinetik ve potansiyel enerjilerinin toplamına ısıl enerji deniyor, vs. Diğer enerji formlarından bu korunum yasası sayesinde haberdar oluyoruz.
Kaynak: Sadi Turgut, “Merak Ettikleriniz: Enerji nedir”, Bilim ve Teknik, Aralık 2007.



2010-07-12

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir