המרות אנרגיה

• כיתה ז’
• אנרגיה
• 7 דקות קריאה

איך אנרגיה משנה צורה: מסוללה לאור, ממים שנופלים לחשמל, ומחשמל לחום בקומקום. כאן תראו את סוגי האנרגיה, שרשראות של המרות, ההבדל בין המרה למעבר, ולמה כל מכשיר מתחמם.

התשובה בקצרה

המרות אנרגיה בקצרה:

1. סוגים: אנרגיה מופיעה בכמה צורות, למשל גובה, תנועה, חום, חשמל, קול, אור, אלסטית וכימית.
2. המרה ומעבר: כשסוג האנרגיה משתנה, זו המרה, כמו פנס שהופך אנרגיה כימית לאור. כשהאנרגיה רק עוברת מגוף לגוף ונשארת מאותו סוג, זה מעבר.
3. תמיד קצת חום: בכל המרה אמיתית חלק מהאנרגיה הופך לחום. היא לא נעלמת, אבל קשה להשתמש בה שוב.

למי זה מיועד: לתלמידי כיתה ז’ שלומדים את הנושא ״אנרגיה: סוגים, המרות ומעברים״. ההסבר הכללי על מה זו אנרגיה נמצא בעמוד אנרגיה. כאן מתמקדים בסוגים, בשרשראות של המרות ובשאלה לאן האנרגיה הולכת.

מה זו המרת אנרגיה

אנרגיה היא לא חומר שאפשר להחזיק ביד. היא מה שמאפשר לדברים לקרות: להזיז, לחמם, להאיר ולהשמיע קול. וכמעט כל דבר שקורה סביבנו הוא אנרגיה שמשנה צורה.

כדור שנופל מהשולחן מתחיל עם אנרגיית גובה, ובדרך למטה היא הופכת לאנרגיית תנועה. כשמדליקים פנס, אנרגיה כימית מהסוללה הופכת לאור. כל שינוי כזה של סוג האנרגיה נקרא המרה. הכמות הכוללת של האנרגיה נשארת אותה כמות לאורך כל הדרך, וזה שימור אנרגיה.

סוגי האנרגיה

בטבלה יש שמונה סוגים עיקריים של אנרגיה, ולכל סוג דוגמה מהחיים:

סוג האנרגיה	מתי יש אותה	דוגמה
אנרגיית גובה	כשגוף נמצא גבוה מעל הקרקע	ספר על המדף, מים במגדל מים
אנרגיית תנועה	כשגוף נע	אופניים בירידה, רוח
אנרגיית חום	כשיש חומר חם, והחלקיקים שבו נעים מהר	כוס תה חם
אנרגיה חשמלית	כשזרם חשמלי עובר במעגל	הזרם בחוט של מטען
אנרגיית קול	כשהאוויר רועד	מוזיקה, רעם
אנרגיית אור (קרינה)	כשאור מתקדם בחלל	אור השמש, האלומה של פנס
אנרגיה אלסטית	כשגוף מתוח או לחוץ ויכול לחזור לצורתו	קפיץ, גומייה מתוחה
אנרגיה כימית	כשיש חומרים שיכולים להגיב ולשחרר אנרגיה	אוכל, דלק, סוללה

שרשראות של המרות

כדי להבין מה קורה במכשיר, מציירים שרשרת. כל תיבה היא סוג אנרגיה, וכל חץ הוא שינוי. נתחיל ממפל מים שמפעיל תחנת כוח:

המים שנאגרו גבוה נופלים בצינורות, ואנרגיית הגובה שלהם הופכת לאנרגיית תנועה. המים מסובבים טורבינה, והטורבינה מסובבת גנרטור שמייצר חשמל. איך מייצרים חשמל בעוד דרכים מוסבר בעמוד הפקת חשמל.

עכשיו פנס. כאן יש שרשרת קצרה, והיא מסתיימת בשני דברים:

הסוללה מחזיקה אנרגיה כימית. כשסוגרים את המעגל, היא הופכת לאנרגיה חשמלית, והנורה הופכת אותה לאור. אבל הנורה גם מתחממת, ולכן הסוף של השרשרת הוא תמיד שניים: מה שרצינו, ועוד חום. בנורה רגילה רוב האנרגיה הופכת לחום ורק חלק קטן לאור. בנורת לד יש יותר אור מאותה אנרגיה, אבל גם היא מתחממת קצת.

המרה או מעבר

לא כל שינוי הוא המרה. יש גם מעבר: האנרגיה עוברת מגוף אחד לגוף אחר, והסוג שלה לא משתנה.

כדור ביליארד לבן מתגלגל ופוגע בכדור כחול שעומד. הלבן מאט או נעצר, והכחול מתחיל לנוע. אנרגיית התנועה עברה מכדור לכדור, והיא נשארה אנרגיית תנועה. זה מעבר.

כוס תה חם מתקררת על השולחן. אנרגיית החום עוברת מהתה אל הכוס, אל האוויר ואל השולחן. זה עדיין חום, ולכן זה מעבר. על הדרכים שבהן חום עובר יש עמוד נפרד: מעבר חום.

מה קורה	מה השתנה	המרה או מעבר
כדור נופל	גובה הופכת לתנועה	המרה
פנס דולק	כימית הופכת לחשמלית ואור	המרה
כדור ביליארד פוגע בכדור אחר	תנועה עוברת לכדור השני	מעבר
כוס תה מתקררת	חום עובר מהתה לסביבה	מעבר

שאלה שעוזרת להחליט: האם סוג האנרגיה השתנה? אם כן, זו המרה. אם האנרגיה רק עברה למקום אחר ונשארה מאותו סוג, זה מעבר. ויש שרשראות עם שניהם, כמו בתחנת הכוח: מעבר בין המים לטורבינה, והמרה בגנרטור.

למה מכשירים מתחממים

מטען של טלפון, מחשב ומנוע חם: כולם מתחממים. הסיבה אחת. בכל מכשיר חלק מהאנרגיה הופך לחום לאורך הדרך, בגלל חיכוך, בגלל זרם שעובר בחוטים ובגלל רעידות. לפעמים הוא הופך גם לקול. אפשר לכתוב את זה כך:

החום מתפזר באוויר שמסביב, ואי אפשר לאסוף אותו בחזרה ולהשתמש בו שוב בקלות. לכן אומרים שהאנרגיה ״התבזבזה״, אבל היא לא נעלמה. כמה מהאנרגיה הופך למה שרצינו נקרא נצילות.

תרגיל פתור

הנתונים: שלושה מכשירים בבית: קומקום חשמלי, מאוורר ומחשבון סולארי. נניח שהקומקום קיבל 1,000 ג׳אול של אנרגיה חשמלית, ו־900 ג׳אול מהם חיממו את המים.
השאלה: מהן ההמרות בכל מכשיר? ולאן הלכו 100 הג׳אול הנוספים בקומקום?

1. קומקום: אנרגיה חשמלית הופכת לאנרגיית חום. החום עובר למים, והמים מתחממים.
2. מאוורר: אנרגיה חשמלית הופכת לאנרגיית תנועה של הפרופלור ושל האוויר. המנוע גם מתחמם, ויש רעש, כלומר חלק קטן הפך לחום ולקול.
3. מחשבון סולארי: אור הופך לאנרגיה חשמלית בתא הסולארי, והחשמל מפעיל את המחשבון. גם כאן נוצר מעט חום.
4. עכשיו הקומקום. נחסיר ממה שנכנס את מה שהגיע למים: 1000 − 900 = 100 J
5. גם ה־100 ג׳אול האלה הפכו לחום. הם חיממו את גוף הקומקום ואת האוויר שסביבו. זה חום שלא רצינו, אבל האנרגיה לא נעלמה.

התשובה: בקומקום חשמל הופך לחום, במאוורר חשמל הופך לתנועה, ובמחשבון אור הופך לחשמל. בקומקום, 100 הג׳אול שנשארו חיממו את הקומקום ואת האוויר. 1000 = 900 + 100 J

איפה רואים את זה בחיים

• טעינת טלפון

  אנרגיה חשמלית מהקיר הופכת לאנרגיה כימית בסוללה. זו המרה הפוכה מהפנס. והמטען מתחמם קצת, כי חלק מהאנרגיה הופך לחום.

• הגוף שלנו

  האוכל הוא אנרגיה כימית. הגוף הופך אותה לתנועה של השרירים, ובמקביל לחום. לכן חם לנו אחרי ריצה.

• בלמים באופניים

  כשבולמים, אנרגיית התנועה של האופניים הופכת לחום בבלמים ולקצת קול. הבלמים מתחממים, והאופניים מאטים.

שאלות נפוצות

מה ההבדל בין המרת אנרגיה למעבר אנרגיה?

בהמרה סוג האנרגיה משתנה, למשל מגובה לתנועה. במעבר האנרגיה עוברת מגוף אחד לאחר ונשארת מאותו סוג, למשל תנועה שעוברת מכדור לכדור או חום שעובר מתה לאוויר.

כמה סוגי אנרגיה יש?

הסוגים העיקריים שנלמדים בחטיבה הם: גובה, תנועה, חום, חשמל, קול, אור, אלסטית וכימית. בספרים אחרים יכולים לחלק קצת אחרת, וזה בסדר. מה שחשוב הוא לזהות איזה סוג נכנס ואיזה סוג יוצא.

האם אנרגיה יכולה להיעלם?

לא. אנרגיה לא נוצרת ולא נעלמת, היא רק עוברת מצורה לצורה או מגוף לגוף. זה חוק שימור האנרגיה. כשנדמה שהיא נעלמה, היא בדרך כלל הפכה לחום שהתפזר בסביבה.

למה כל מכשיר חשמלי מתחמם?

כי בכל מכשיר חלק מהאנרגיה החשמלית הופך לחום בדרך, בגלל חיכוך וזרם שעובר בחוטים. בקומקום זה מה שרוצים, ובשאר המכשירים זה חום מיותר.

איך מציירים שרשרת המרות?

כותבים מאיפה האנרגיה מתחילה, למשל סוללה או מים גבוהים. מציירים תיבה לכל סוג אנרגיה ושמים חץ בין התיבות. בסוף כותבים מה קיבלנו, ולא שוכחים להוסיף חום.

רוצים ללמוד אנרגיה לעומק?

בקורס הפיזיקה לכיתה ז’ יש פרק בשם ״אנרגיה, חום וטמפרטורה״. משלמים פעם אחת, והגישה ללא הגבלת זמן.

לקורס כיתה ז’

או מתחילים בחינם: חוברת הפיזיקה לכיתה ז’, להורדה