جزوه فصل نهم علوم پایه ششم در این فصل به طور مفصل راجع به انرژی صحبت میشود. با نگرش همراه باشید.
انرژی چیست؟ انرژی به چه شکل هایی وجود دارد؟ آیا انرژی از بین میرود؟ واحد اندازه گیری انرژی چیست؟ برای انجام چه کارهایی به انرژی نیاز داریم؟ و ….
این سوال ها و سوال های زیاد دیگری راجع به انرژی وجود دارد که در این مقاله راجع به آن صحبت می کنیم و جزوه کامل فصل نهم پایه ششم را در اختیار شما قرار می دهیم.
فصل نهم علوم پایه ششم
تعریف انرژی : انرژی عاملی است که یا باعث حرکت دادن جسم می شود یا باعث ایجاد تغییر در یک جسم می شود .
نکته : انرژی و نیرو دو مفهوم می باشند که به یکدیگر ارتباط دارند . بدون انرژی نیرویی نیز وجود ندارد تا کاری را انجام دهد . مثلا نور باعث تغییر رنگ دیوار و لباس می شود و همچنین نور باعث خراب شدن فیلم عکاسی می گردد پس نور دارای انرژی است همچنین آب جاری می تواند اجسامی که سر راهش است را باخود ببرد پس آب جاری نیز دارای انرژی است .
انرژی چیست؟
به توانایی لازم برای انجام کار ،انرژی می گویند. همه ی ما برای انجام تمام فعالیت های زندگی به انرژی نیاز داریم. بدن ما حتی در خواب و حتی وقتی در حال استراحت هستیم هم در حال مصرف انرژی است. این انرژی صرف فعالیت هایی که بدن ما انجام می دهد می شود و این فعالیت ها میتوانند فعالیت بسیار ساده یا سنگین و سخت باشند. بدن انرژی مورد نیاز خود را از غذا دریافت می کند.
گیاهان انرژی خورشیدی را در خود ذخیره میکنند و وارد چرخه طبیعت می شوند و خوراک موجودات زنده می شوند و از این طریق تمام موجودات و همینطور گیاهان انرژی لازم بدن خود را دریافت می کنند. میتوان گفت بسیاری از انرژی های موجود را جهان را خورشید تامین می کند.
انرژی نه تمام می شود و نه از بین می رود بلکه از نوعی به نوع دیگر تبدیل می شود. انواع مختلفی از انرژی وجود دارند که قابلیت تبدیل شدن به یکدیگر را دارند تا باعث انجام اتفاقات و فعالیت های مختلف شوند. انواع گوناگون انرژی مانند انرژی های گرمایی ، حرکتی ، صوتی ، نورانی ، ماهیچه ای ، شیمیایی ،الکتریکی و …. وجود دارند و قابلیت تبدیل شدن به یکدیگر را دارند. انرژی های شیمیایی ، الکتریکی و حرکتی در زندگی روزمره کاربرد بیشتری دارند.
همانطور که گفتیم انرژی به صورت مستقیم و یا غیرمستقیم از طریق انرژی خورشیدی تامین میشود که در ادامه توضیح خواهیم داد که برخی از انرژی ها مانند باد و آب و سوخت ها چگونه از خورشید تامین میشود:
خورشید به دریاها و اقیانوس ها میتابد و آب آن ها تبخیر میشود، این بخار آب در هوا سرد می شود و عمل میعان اتفاق می افتد و باعث بارش باران می شود. اختلاف دما در خشکی و دریا باعث ایجاد موج و باد میشود. انواعی از منابع انرژی و سوخت ها مانند زغال سنگ از گیاهان تشکیل می شوند. گیاهان با عمل فتوسنتز غذا تولید و ذخیره می کنند.پس از مرگ گیاهان ،آن ها در زیر رسوبات قرار میگیرند و بعد از سالیان دراز تجزیه می شوند و به زغال تبدیل می شوند که پس از سوختن زغال انرژی نورانی و گرمایی تولید میشود.
بیشتر انرژی های لازم برای زندگی روزمره مانند پخت و پز، گرم کردن خانه ، انرژی لازم برای حرکت ماشین ها،انرژی لازم برای نیروگاه ها و … از سوخت های فسیلی تامین می شود.در سوخت های فسیلی مثل گاز،چوب ، نفت و زغال سنگ انرژی ذخیره شده که وقتی میسوزند مقداری از این انرژی به انرژی های مورد نیاز مثل انرژی حرکتی و گرمایی تبدیل می شود.
زنجیره غذایی و تامین انرژی از طریق غذا: گیاهان از طریق فتوسنتز انرژی خورشید را در خود به صورت انرژی شیمیایی ذخیره میکنند.گیاهان غذا سازتولید کننده این انرژی شیمیایی هستند. این انرژی برای زندگی و تامین انرژی جانوران و گیاهان و موجودات زنده بسیار ضروری است.پس در واقع جانوران گیاه خوار و گیاهان از خود آن گیاهان استفاده می کنند و جانوران گوشت خوار انرژی خود را از طریق خوردن جانوران گیاه خوار تامین می کنند و به این چرخه،زنجیره غذایی یا زنجیره انرژی می گویند که همان طور که قبلا هم گفتیم منبع اصلی آن انرژی خورشیدی است.
باتری ها در علوم ششم
در باتری ها می شود انرژی را ذخیره کرد تا در مواقع لزوم بتوان از آن ها استفاده کرد.باتری ها بر اساس موارد مصرف و کاربردشان انواع و اندازه های مختلفی دارند. از باتری ها در موارد بسیار زیادی استفاده می شود مثلا باتری در اتومبیل ها ،گوشی یا همان تلفن همراه،اسباب بازی و….کاربرد دارد.باتری ها انرژی الکتریکی دارند و این انرژی را در وسایل مختلف می توانند به انواع مختلفی از انرژی تبدیل کنند مثلا در اسباب بازی ها انرژی الکتریکی به انرژی حرکتی، صوتی ،نورانی می تواند تبدیل شود.
پس همان طور که گفتیم انرژی ها در اطراف ما دائما در حال تغییر از یک شکل به شکل دیگر هستند.برای مثال وقتی یک ورزشکاری تیر و کمان خود را می کشد ، انرژی ماهیچه ای در آن ذخیره می شود و هنگامی که آن را رها می کند این انرژی ماهیچه ای به انرژی حرکتی تبدیل می شود. یا مثلا سشوار انرژی الکتریکی را به انرژی گرمایی تبدیل می کند.
واحد اندازه گیری انرژی چیست؟
واحد اندازه گیری انرژی ژول است. بر روی وسایل الکتریکی میزان انرژی مصرف کننده و همچنین بر روی مواد غذایی میزان انرژی موجود در آن ها یادداشت میشود تا از آن در هنگام مصرف اطلاع داشته باشیم.
واحد اندازه گیری انرژی مواد غذایی کیلوکالری است که معادل 4000 ژول است و این واحد در رژیم های غذایی کاربرد بسیاری دارد.
درس 9
صورت های انرژی :
انرژی به شکل ها و صورت های مختلفی دیده می شود مثلا انرژی موجود در آب جاری و انرژی موجود در نفت و بنزین و سوخت های دیگر با هم فرق دارد در زیر بعضی از شکل های انرژی را نام می بریم :
انرژی گرمایی 2- انرژی تابشی 3- انرژی صوتی 4-انرژی مکانیکی 5-انرژی الکتریکی 6-انرژی اتمی 7-انرژی شیمیایی
تعریف انرژی گرمایی : انرژی جنبشی مولکول های یک ماده را انرژی گرمایی گویند هرچه ماده ای گرم تر باشد انرژی جنبشی مولکول های آن ماده بیشتر می باشد .
نکته :
1- همیشه گرما از جای گرم تر به جای سردتر منتقل می کند .
2-گرما هم باعث تغییر فیزیکی و هم باعث تغییر شیمیایی در مواد می شود .
انرژی تابشی : این انرژی است که می تواند از جسمی که آن را تولید کرده است جدا شده و در فضا پخش شود و نیازی به محیط مادی ندارد .
انرژی صوتی :انرژی جنبشی مولکول های هوا است هرجا که هواوجود نداشته باشد صدا نیز منتقل نمی شود .
انرژی مکانیکی : انرژی وسایل متحرک مانند دوچرخه ، پنکه ، چرخ بادی ، چرخ ابی را انرژی مکانیکی می نامند .
انرژی هسته ای : این انرژی در هسته ی اتم های ذخیره است و برای آزاد کردن این انرژی بایستی هسته ی یک اتم را متلاشی کرد و از یک اتم سنگین اتم های سبک تر بوجود اورد البته گاهی چند اتم سبک نیز به یکدیگر متصل شده و از اتصال انها اتم های سنگین تری بوجود می اید و مقداری انرژی بصورت گرما آزاد می شود .
انرژی شیمیایی : به انرژی ذخیره شده در بین مولکول بعضی از مواد مانند مواد سوختی که برای آزاد کردن این انرژی بایستی یک تغییر شیمیایی در آن ها ایجاد کرد را انرژی شیمیایی گویند .
انواع انرژی : انرژی اگرچه به صورت ها و شکل های مختلفی دیده می شود شامل دو نوع کلی می باشد :
1-انرژی پتانسیل 2- انرژی جنبشی
تعریف انرژی پتانسیل : به انرژی ذخیره شده در ماده را انرژی پتانسیل می گویند مثلا وقتی یک سنگ را از یک جایی اویزان می کنیم درون این سنگ انرژی پتانسیل ذخیره شده است و اگر آن را رها کنیم سنگ حرکت می کند یا یک کش کشیده شده یا یک فنر کشیده شده نیز دارای انرژی پتانسیل می باشد .
نکته : انرژی های هسته ای ، شیمیایی دو صورت از انرژی پتاسیل می باشند .
تعریف انرژی جنبشی : انرژی ماده ی متحرک را انرژی جنبشی می گویند . مثلا انرژی باد ، آب جاری ، سنگ پرتاب شده گلوله ی شلیک شده همه از نوع انرژی جنبشی می باشند .
نکته : انرژی های تابشی ، صوتی ، الکتریکی ، گرمایی از صورت های انرژی جنبشی می باشند .
نکته : انرژی مکانیکی هم به صورت جنبشی و هم به صورت پتانسیل وجود دارد .
تعریف تبدیل انرژی : تغییر صورتی از انرژی به صورتی دیگر یا نوعی از انرژی به نوعی دیگر را تبدیل انرژی گویند . مثلا در لامپ برق انرژی الکتریکی به انرژی گرمایی و نورانی تبدیل می شود .
انرژی پتانسیل گرانشی :
1)اگر جسمی در ارتفاع مشخصی از زمین باشد جسم دارای انرژی ذخیره شده ای است به نام انرژی پتانسیل گرانشی که میزان این انرژی مطابق فرمول زیر به جرم جسم ، شدت جاذبه و ارتفاع جسم از زمین بستگی دارد .
انرژی پتانسیل گرانشی یک جسم= جرم جسم×شدت جاذبه×ارتفاع جسم از زمین
مثال : جسمی در بالای سطح زمین در ارتفاع دو متری قرار دارد اگر جرم این جسم 5 کیلوگرم باشد انرژی پتانسیل گرانشی این جسم چقدر است؟ (شدت جاذبه = 10 )
2)میزان انرژی جنبشی یک جسم متحرک را می توان مطابق فرمول زیر بدست اورد .
انرژی جنبشی یک جسم×جرم جسم ×2 (سرعت جسم)
مثال : جسمی به جرم 5 کیلوگرم با سرعت 10 متر بر ثانیه در حال حرکت است میزان انرژی جنبشی جسم چقد است ؟
مثال : یک کامیون و ماشین سواری به یک مانع تصادف می کنند میزان خرابی که این دو وسیله ایجاد می کنند را با هم مقایسه کنید ؟
سوال:جسمي از 45متري زمين رها مي شود با فرض اينكه اصطكاك وجود نداشته باشد سرعت سنگ به هنگام برخورد به زمين چقدر است؟
نکته : منشا همه ی انرژی های روی زمین بغیر از انرژی اتمی ، خورشید می باشد .
نکته : درون زمین داغ است منشأ گرمای درون زمین تبدیلات بعضی از عناصر در داخل زمین است .
نکته : منابع انرژی درروی زمین را می توان به دو دسته تجدید شدنی (برگشت پذیر )و تجدید نشدنی (برگشت ناپذیر ) تقسیم کرد .
منابع تجدید شدنی :به منابعی که بعد از مصرف در زمان کوتاهی دوباره جایگزین می شود مانند باد ، آب جاری ، نور خورشید ، امواج دریا ، سوخت های گیاهی (بیومس ) ومنابع تجدید نشدنی به منابعی گفته می شود که بعد از مصرف قابل ساخته شدن نیستند یا تشکیل دوباره آنها سال ها ی طولانی نیاز دارد مانند نفت ، گاز سوخت های هسته ای
مهار انرژی : منظور از مهار انرژی در اختیار گرفتن انرژی و تبدیل آن انرژی به صورتی دلخواه می باشد مثلا چرخ بادی وسیله است که انرژی باد را مهار کرده و به انرژی مکانیکی تبدیل می کند .
یا راکتور اتمی وسیله ای است که در داخل آن انرژی هسته ای آزاد و به انرژی گرمایی تبدیل می شود و سپس انرژی گرمایی به انرژی الکتریکی تبدیل می شود .
نکته : واحد اندازه گیری انرژی را ژول می گویند که هرگاه مقدار انرژی زیاد باشد از واحد بزرگتری به نام کیلو ژول نیز می توان استفاده کرد .
نکته : چون انرژی غذاها وقتی در بدن آزاد می شود مقداری به صورت گرما و بخشی به صورت ماهیچه ای در می اید بنابراین برای انرژی غذاها از واحد کالری نیز استفاده می شود که معمولا برای گرما استفاده می شود .
نکته : هرکالری معادل 4/2 ژول می باشد . و هرکیلو کالری معادل 4200 ژول است .
نکته : هنگامی که ما از انرژی هایی مانند انرژی اتمی و انرژی شیمیایی استفاده می کنیم با دو مسئله رو به رو هستیم : 1- آزاد کردن انرژی 2-مهار کردن انرژی
قانون پایستگی انرژی:این قانون بیان می کند که انرژی نه خود به خود بوجود می آید نه خود بخود از بین می رود بلکه از صورتی به صورت دیگر یا از نوعی به نوع دیگر تبدیل می شود
سوال:در هریک از موارد زیر چه تبدیل انرژی هایی صورت می گیرد
1)باتری هنگام شارژ= 2)باتری هنگام مصرف=
3)غذا سازی گیاهان= 4) میکروفون=
فکر کنید:وقتی به یک توپ لگد می زنید چه تبدیل انرژی هایی صورت می گیرد ؟
سئوال های تشریحی :
1)وسیله ای باپدیده ای را معرفی کنید که در آن دو تبدیل انرژی انجام می شود .
2)اگر بخواهیم 5 ساعت راه بدویم چند کیلو ژول انرژی نیاز داریم ؟( در هر ساعت 2800 کیلو ژول انرژی لازم داریم )
3)هرگاه جسمی را به طرف بالا ببریم و سپس آن را رها کنیم چه تبدیل انرژی هایی صورت می گیرد ؟
4)در کرم شب تاب چه تبدیل انرژی هایی صورت می گیرد ؟
5)مار ماهی و سفره ماهی چگونه برق تولید می کنند ؟
6)مقدار انرژی که با خوردن 100 گرم تخم مرغ و200 گرم پلو در بدن ما ایجاد می شود چقدر است ؟
6/4kj/g = انرژی پلو
8/6kj/g = انرژی تخم مرغ
7)مقدار انرژی موجود در یک گرم حبوبات 5 کیلو ژول است چه مقدار حبوبات باید صرف شود تا انرژی معادل 1600 کیلوژول در بدن ایجاد شود ؟
8)فرق تبدیل انرژی در شمع روشن و کرم شب تاب را توضیح دهید ؟(از نظر تولید نور)
سئوالات چهار گزینه ای
1)هرکالری ماده ی غذایی معادل چه مقدار انرژی برحسب ژول است ؟
1)5000 ژول 2)2/4 ژول 3) 4000ژول 4)4200 ژول
2) اغلب انرژی لازم برای گرم کردن خانه ها و به حرکت در آوردن ماشین ها و نیروگاه ها بوسیله ی ………………..تامین می شود ؟
1)برق 2) سوخت 3)باد 4) آب جاری
3)از موارد زیر کدام مورد می توان به صورت طبیعی انرژی ذخیره کند ؟
1)مواد غذایی 2) سوخت ها 3)باطری ها 4)موارد الف و ب
4)منظور از اینکه گفته می شود انرژی دائماً در سفر است چیست ؟
1) یعنی انرژی در حال مصرف شدن است . 2)انرژی دائماً در حال تولید است .
3)انرژی مرتباً تغییر می کند. 4) همه ی موارد .
5)این انرژی می تواند به راحتی به انرژی های دیگر تبدیل شود برای همین آنرا تولید می کنیم ؟
1) انرژی سوخت 2)انرژی صوتی 3)انرژی شیمیایی 4) انرژی الکتریکی
6)انرژی ذخیره شده در باتری به چه شکلی است؟
1)الکتریکی 2 ) گرمایی 3)شیمیایی 4)نورانی
7)در تبدیل انرژی ها این صورت بیشتر موقع ها تولید می شود
1)مکانیکی 2)گرمایی 3)صوتی 4)الکتریکی
8)نوع انرژی بنزین چیست ؟
1)مکانیکی 2)فسیلی 3)پتانسیل 4)شیمیایی
9)سرعت جسمی را دو برابر می کنیم انرژی جنبشی آن جسم چند برابر می شود؟
1)دو برابر 2)سه برابر 3)چهار برابر 4)شش برابر
10)ارتفاع جسمی از زمین دو برابر می شود انرژی پتانیسل آن جسم از زمین چقدر می شود؟
1)دو برابر 2)سه برابر 3)چهار برابر 4)شش برابر
11)کدام مورد زیر جزو منابع انرژی تجدید ناپذیر می باشد؟
1)آب جاری 2)باد 3)نفت 4)نور خورشید