In onze leefomgeving zien en gebruiken we vele vormen van energie. Zo branden onze lampen door elektrische energie, rijden onze auto's op chemische energie (benzine of diesel), bezit een appel die uit een boom valt bewegingsenergie, als we zelf bewegen zetten we energie uit onze voeding om in energie voor de spieren, ...Hierbij wordt de ene vorm van energie omgezet in een andere vorm. Zo wordt in een waterkrachtcentrale vallend water (bewegingsenergie) omgezet in draaiende turbines (mechanische energie), die elektrische energie produceren. Deze elektrische energie wordt bij ons thuis omgezet in bv. licht.
De wet van behoud van energie stelt dat: in een gesloten systeem, gaat er geen energie verloren. De energie wordt omgezet naar een andere vorm, maar de totale energie blijft gelijk.
Totale energie = constant.
Voorbeelden:
- Elektrische energie wordt omgezet door een gloeilamp in lichtenergie en warmte-energie;
- Windenergie wordt omgezet in elektrische energie door een windmolen;
- Een vallende stuiterbal bezit kinetische energie, op de grond wordt die omgezet in veerenergie, die zich dan opnieuw loslaat in kinetische energie wanneer de bal terug naar omhoog gaat. Helemaal bovenaan heeft de bal dan zwaarte-energie.
Het overgaan van de ene vorm naar de andere vorm noemen we arbeid. Arbeid en energie zijn zeer gelijkaardige begrippen. Dat is de reden waarom ze beide de eenheid Joule hebben.
Nuttige energie: hoewel er geen energie verloren gaat, is niet iedere energie nuttig. Zo geeft een gloeilamp meer warmte dan licht. Met deze warmte kunnen we niets doen en wordt opgenomen door de omgeving.
Ook in een auto wordt niet alle energie uit de brandstof omgezet in mechanische energie. Het meeste gaat de omgeving in als warmte. Bij een benzine wagen wordt maar 25% van de energie omgezet in beweging van de auto. Dit noemen we het rendement. Hoe hoger het rendement, hoe meer energie wordt omgezet in nuttige energie.
Zeer typisch is de overgang van potentiële energie naar kinetische energie. Het gesloten systeem is hier de slinger. Op zijn hoogste punt bezit de slinger enkel potentiële energie (de snelheid op het hoogste punt is 0m/s, dus de kinetische energie is 0J).
Op het laagste punt gaat de slinger het snelste (Ek = groot), maar is de Ep = 0. De slinger kan namelijk niet dieper gaan (h = 0m, dus Ep = 0). De potentiële energie is nu volledig omgezet naar kinetische energie.
De totale energie blijft gelijk.
Et = Ek + Ep = constant.
