אנרגיה — הגדרה, צורות ושימור

• כיתה ז’
• אנרגיה וחום
• 5 דקות קריאה

מה זו אנרגיה, באילו צורות היא מופיעה, ולמה היא אף פעם לא נעלמת — עם תרגיל פתור וסרטון מהקורס.

התשובה בקצרה

ההגדרה לאנרגיה בפיזיקה: אנרגיה היא היכולת לגרום לשינוי — להזיז, לחמם, להאיר או להשמיע. היא נמדדת ביחידה שנקראת ג’אול, ויש לה חוק אחד שתמיד מתקיים:

1. אנרגיה לא נוצרת ולא נעלמת. היא רק עוברת מצורה לצורה.
2. הכמות הכוללת נשמרת. כמה שנכנס — כך יוצא, גם אם בצורות אחרות.

למי זה מיועד: מושג האנרגיה נלמד בכיתה ז’, ומשם הוא חוזר בכל פרק בפיזיקה. בכיתה ט’ לומדים לחשב את הצורות השונות שלו בנוסחאות.

הגדרה לאנרגיה וצורות האנרגיה

אי אפשר לראות אנרגיה או לגעת בה. אפשר רק לראות מה היא עושה. כדור שנבעט זז, מים על הגז מתחממים, נורה מאירה — בכל המקרים האלה משהו השתנה, ומה שגרם לשינוי הוא אנרגיה.

אנרגיה מופיעה בכמה צורות. אלה העיקריות שתפגשו:

1. אנרגיית תנועה — יש לכל גוף שזז. ככל שהוא מהיר יותר, יש לו יותר.
2. אנרגיית גובה — יש לגוף שנמצא למעלה ויכול ליפול.
3. אנרגיה אלסטית — אגורה בקפיץ לחוץ או בגומייה מתוחה.
4. אנרגיה כימית — אגורה במזון, בדלק ובסוללות.
5. אנרגיית חום, אור וחשמל — הצורות שבהן אנרגיה עוברת ממקום למקום.

חוק שימור האנרגיה

זה אחד החוקים החשובים בכל הפיזיקה: אנרגיה לא נוצרת יש מאין ולא נעלמת. כשנדמה שהיא “נגמרה”, היא פשוט עברה לצורה אחרת — לרוב לחום, שקשה לשים לב אליו. למעברים האלה קוראים המרות אנרגיה.

לכן אפשר לחשב. אם יודעים כמה אנרגיה נכנסה למכשיר, וכמה ממנה יצאה בצורה שרצינו, אפשר לדעת כמה יצאה בצורות אחרות.

תרגיל פתור

הנתונים: נורה ישנה מקבלת בכל שנייה 100 ג’אול של אנרגיה חשמלית. היא הופכת 10 ג’אול מהם לאור.
השאלה: לאן הלכה שאר האנרגיה, וכמה ממנה?

1. לפי חוק השימור, כל האנרגיה שנכנסה חייבת לצאת. כותבים: 100 = 10 + E₂
2. מחסרים את האור מהכמות הכוללת: E₂ = 100 − 10 = 90 הנורה חמה למגע, ולכן ברור לאן הלכה האנרגיה הזו.

התשובה: בכל שנייה, 90 ג’אול הופכים לחום — הרבה יותר מאשר לאור. E₂ = 90 J

שרשרת המרות אנרגיה

בדרך כלל אנרגיה עוברת כמה המרות ברצף. במכונית, למשל: האנרגיה הכימית בדלק הופכת לחום במנוע, החום מזיז את חלקי המנוע, והתנועה עוברת לגלגלים. בכל שלב, חלק מהאנרגיה הופך לחום ולרעש.

שרשרת כזו מתחילה כמעט תמיד בשמש. אור השמש מגדל צמחים, הצמחים הופכים למזון, והמזון נותן לגוף שלכם אנרגיה כימית — שבה אתם משתמשים כדי לזוז, לחשוב ולשמור על חום הגוף.

איפה רואים את זה בחיים

• ארוחת בוקר

  המזון הוא אנרגיה כימית. הגוף הופך אותה לתנועה כשאתם הולכים, ולחום ששומר על הגוף בטמפרטורה קבועה.

• פנס על סוללות

  אנרגיה כימית בסוללה הופכת לחשמל, והחשמל הופך לאור בנורה. שתי המרות, ובכל אחת גם מעט חום.

• מדורת ל”ג בעומר

  העצים אוגרים אנרגיה כימית. כשהם בוערים, היא משתחררת כחום וכאור — ולכן מתחממים ליד המדורה גם ממרחק.

שאלות נפוצות

באיזו יחידה מודדים אנרגיה?

ביחידה שנקראת ג’אול. על אריזות מזון היא מופיעה ביחידה אחרת, קלוריות. מה שכתוב על האריזה כ”קלוריה” שווה בערך ל־4,200 ג’אול.

מה ההבדל בין אנרגיה לכוח?

כוח הוא דחיפה או משיכה ברגע מסוים. אנרגיה היא היכולת לגרום לשינוי, והיא עוברת מגוף לגוף. כשכוח מזיז גוף, הוא מעביר אליו אנרגיה — אבל אלה שני מושגים שונים, עם יחידות שונות.

אם אנרגיה לא נעלמת, למה צריך לחסוך בחשמל?

כי היא הופכת לצורה שאי אפשר להשתמש בה שוב. החשמל שהמזגן צרך לא נעלם — הוא הפך לחום שהתפזר באוויר שבחוץ. אבל את החום המפוזר הזה כבר אי אפשר להחזיר לשקע.

שרשראות אנרגיה מבלבלות אתכם?

בקורס הפיזיקה לכיתה ז’ כל נושא מוסבר בסרטון, עם תרגילים פתורים לאורך הדרך. משלמים פעם אחת, והקורס נשאר אצלכם.

לקורס כיתה ז’

או מתחילים בחינם: חוברת הפיזיקה לכיתה ז’, להורדה