Energie potentiala – Definiție

Prin energie potentiala se definește energia acumulată de un obiect ca urmare a acțiunii unei forțe ce efectuează lucru mecanic asupra sa. După cum îi spune și numele – energie potentiala, obiectul respectiv are un potențial de a produce energie printr-un proces invers celui prin care a acumulat-o.

Energia potențială – Exemple și explicații

Un arc (un resort) comprimat cu o forță F (newton – N), pe distanța l (metru – m), acumulează o energie potențială egală cu lucrul mecanic L (joule – J) efectuat de forța respectivă :

L= F*l [J]

Energia potențială acumulată de un arc sub formă de spiră poate fi eliberată în mod constant pentru a pune în funcțiune mecanismul unui ceas. De fapt asta se întâmplă când întoarceți un ceas mecanic. Acumulați energie potențială într-un resort din ceasul respectiv, acesta având rol de baterie după cum puteți vedea și în videoclipul de mai jos.

Atunci când un arcaș întinde coarda unui arc, se stochează energie potențială, care este mai apoi transferată săgeții. De această dată, energia acumulată lent este eliberată brusc, imprimând săgeții o viteză foarte mare. La ceasul mecanic, energia potențială este acumulată repede (în maxim 30 secunde) și eliberată încet (în 24 de ore).

Pe același principiu, al stocării lente a energiei potențiale, funcționau în vechime arbaletele și catapultele. În videoclipul de mai jos puteți vedea cum arcul unei ballista romane este întins lent, acumulând foarte multă energie potențială ce este mai apoi cedată brusc, săgeții.

Un alt exemplu de acumulare a energiei potențiale este cel al unui obiect care se deplasează astfel încât să învingă forța gravitațională. Un obiect de masă – m, ridicat la înălțimea – h, acumulează o energie potențială egală cu lucrul mecanic – L efectuat de o forță F, egală cu valoarea forței gravitaționale – G, dar de sens opus :

Ep = L = F*h = G*h = m*g*h [J], unde g=9,8 m/s²

Ne întoarcem la ceasuri, de această dată la ceasurile cu cuc. Acestea sunt puse în funcțiune de energia potențială stocată prin ridicarea unor greutăți atunci când ceasul este întors. Mai precis, forța gravitațională va trage în jos greutățile acționând mecanismul ceasului. În fapt, energia consumată pentru a ridica greutățile este eliberată treptat timp de cel puțin 24 de ore.

Utilizarea energiei potențiale

Centralele hidroelectrice produc energie electrică prin recuperarea energiei potențiale stocate în apă. Mai precis energia solară determină evaporarea apei și ridicarea vaporilor rezultați în aer. Aceștia condensează la înălțimi mari transformându-se în picături de ploaie. Apa de ploaie este captată în baraje și apoi dirijată spre turbinele electrice. În concluzie, energia potențială acumulată de vaporii de apă este transformată în energie electrică.

Energia potențială a apei este utilizată și la centralele hidroelectrice prin pompaj (CHEAP). Astfel, un metru cub de apă conţine 1000 de litri şi are masa egală cu 1000 kg. Un metru cub de apă pompat la o diferenţă de nivel de 100 de metri, acumulează o energie potenţială egală cu:

Ep=1000*9,8*100= 980000 J = 272Wh = 0,272 KWh.

Un metru cub de apă pompat la o  diferenţă de nivel de  500 de metri, acumulează o energie potențială egală cu 1,36 KWh. Prin pomparea a 1000 de tone de apă se acumulează 1,36 MWh.

O altă formă de energie potențială este cea stocată prin reacții chimice. Astfel, energia solară este stocată în biomasă printr-o reacție chimică. Prin fotosinteză, carbonul din dioxidul de carbon aflat în atmosferă este transformat în masă lemnoasă. Oxigenul din dioxidul de carbon este eliberat în atmosferă. Eliberarea energiei potențiale stocate în masa lemnoasă se face prin arderea acesteia. Prin procesul de ardere ce are loc în prezența oxigenului, energia solară stocată este eliberată brusc, carbonul se combină cu oxigenul, rezultând dioxidul de carbon.

Cam atât despre energia potențială. Se pot spune mult mai multe, se pot da formule, însă, pentru a rămâne cu ceva, informația prezentată în articol este suficientă.

Dacă ai înțeles ce este energia potențială dă te rog un like pentru DespreTot.info!

Thanks.