Enerji Dediğimiz
Demir İNAN, Prof. Dr., H.Ü, Fizik Mühendisliği Böl.


“Enerji”, sokaktaki adamdan en üst düzeyde araştırma yapan bilim adamına değin hemen herkesin ilgilendiği bir kavram. Enerjileri gönderen bir gözlük  olsa  da bununla çevremize baksak, her şeyin enerji olduğunu görürsünüz. Buna karşın, enerjiyi hem anlamak, hem de anlatmak oldukça güç bir iştir.

Bilimsel olarak  enerjilere baktığımızda, potansiyel ve hız (kinetik) enerjileri temel enerji olarak karşımıza çıkmaktadırlar. Potansiyel enerji, bir kuvvet alanında bulunan maddesel bir varlığın üzerine bu kuvvet alanında etki eden kuvvetlerden ve buna göre bu varlığın alan içindeki konumundan kaynaklanır. Başka bir deyimle, bir maddesel varlık bir kuvvet alanı içinde bulunuyorsa ve bu alanla aralarında bir etkileşim varsa, bu maddesel varlığın bu  alan içindeki konumundan ötürü  bir potansiyel enerjisi vardır. Hız enerjisi ise, hızı olan her varlığın sahip olduğu bir  enerjidir. Gerek hız, gerekse konum bir başvuru noktasına göre ölçülebildiğinden, hem potansiyel enerji, hem de hız enerjisi  bağıl niceliklerdir. Başvuru noktanızı değiştirdiğinizde (ki, bunu yapmanıza bir engel yoktur) bu niceliklerin değerleri de değişir. Bu yönüyle iş biraz  karmaşıkmış gibi görünmekle birlikte, bilimde önemli olan, enerjilerin mutlak değerleri değil, enerji değişimleri olduğundan, enerji değişimi aynı başvuru noktasından gözlemlediğimiz sürece bir sorununuz olmaz.

Başka bir önemli nokta da, enerji ile iş arasındaki ilişkidir. Enerji, iş yapmak için gerekli tek niceliktir. Başka bir deyişle, biz enerjiye genelde iş yapmak için gereksinim duyarız. Burada şöyle bir soru akla gelebilir: Acaba her enerji iş yapar mı, ya da her enerji işe dönüşebilir mi?  Öncelikle şunu belirtelim, potansiyel enerji doğrudan işe dönüştürülmez. Önce hız enerjisine dönüştürülüp, bu dönüştürülen hız enerjisi iş yapmada kullanabiliriz. Hız enerjisini  ise her zaman işe dönüştürebiliriz. Bunun yanında, iş  ile enerji arasında bire bir eşdeğerlik vardır. Bu, bilimde iş-enerji eşitliği olarak tanımlanır ve uygulamalarda kullanılan temel bir ilkedir.

Diğer bir noktada, enerjinin korunumlu bir nicelik olmasıdır. Yani, evrenin dünya denen bu minicik noktasındaki biz insanlar, enerjinin dünyada ve Evren’de  korunduğu, toplam değerinin değişmediği inancını taşımaktayız. Bu görüşe göre, ne yeni enerji yaratabilirisiniz, ne de var olanı yok edebilirsiniz; yapabileceğiniz tek şey, enerjiyi bir durumdan başka bir duruma dönüştürmektir. Bu dönüştürmede  de bazı kısıtlamalarla karşı karşıya olduğunuzu unutmayın. Enerji korunumu ilkesi, iş yapan makinelerin tasarlanmasında her zaman en önemli başvuru denklemidir. Verdiğiniz enerjinin bir kısmı makinede işe, diğer bir  kısmı da başka bir enerjiye dönüşür. Hiç enerji vermeden makineden iş alamayacağınız gibi, verdiğiniz enerjinin tümünü de işe çeviremezsiniz.

Görüldüğü gibi, enerji ile  hemen herkes ilgili olmasına  karşın, işin içine girdikçe konu giderek karmaşıklaşmaktadır. Biz burada daha ileri gitmeden şunu söyleyerek  konuya bir nokta  koyalım: Karşılaştığımız tüm enerji türleri, temelde bir potansiyel ya da hız enerjisinin değişik kimlikler edinmiş durumlarıdır.

Peki, bu enerjileri nasıl bir sıralamaya ya da sınıflamaya sokabiliriz?

Bunu yaparken  değişik görüşler  ve yöntemler uygulayabiliriz. Geliniz, kısa kısa bunlara bir göz atalım.

Önce, yukarıda sorduğumuz sorudan yola çıkalım: Her enerji işe dönüştürülebilir mi? Soruya  biraz  açıklık  getirmek için şöyle bir örnek verelim. Bir derede  akan  suyun üzerine bir su çarkı koyarsak bundan iş yapabiliriz. Yani, suyun hız enerjisinin bir kısmını işe dönüştürebiliriz. Ama  deredeki  su göle ya da denize karıştığında buraya konan  bir su çarkından iş alamayız. Acaba deredeki suyun enerjisine ne olmuştur da bize iş vermez duruma gelmiştir? Enerji  korunduğuna göre, enerjinin yok  olması söz konusu değildir. Olsa olsa, enerji başka bir enerjiye dönüşmüştür. Daha önce işe çevirerek kullanabildiğimiz enerji, kullanılamaz duruma gelmiş, ya da dönüşmüştür. Başka bir deyişle, enerjinin dağıntısı (entropi) artmıştır. İşte bu görüş altında enerjileri, kullanılabilirliklerine göre sıralayabiliriz. Biz, kullanılabilirliği yüksek  enerjileri, kullanılabilirliği düşük enerjilere yeğleriz. Söz gelimi, alçak sıcaklıktaki ısı enerjisi,  kullanılabilirliği düşük, dağıntısı (entropisi) yüksek bir enerjidir.

Şimdi gelin bir de enerji üreten (burada üreten  deyimi  pek doğru değil, ama hep kullanıla geldiği  için, anlaşılması açısından kullanılmıştır) ve satanlar açısından enerji kaynaklarını inceleyelim. Ararlarında pek kesin sınır olmamasına karşın, bu açıdan incelendiğinde enerji kaynaklarını ikiye ayırmak yerinde olur. Bunlar; birincil enerji kaynakları ve ikincil enerji kaynaklarıdır. Birincil kaynaklar, insanlarca hemen kullanılamayan, bir işlemden geçtikten sonra  kullanılabilen kaynaklardır. Söz gelimi, petrol böyle enerji kaynağıdır. Ham  petrol, ancak arıtımevinde arıtıldıktan sonra bunun türevleri (örneğin, benzin) doğrudan kullanılabilir enerji kaynağı olur. Oysa elektrik enerjisi hemen kullanılabilir  bir enerjidir ve bu tür hemen kullanılabilir enerji kaynaklarına ikincil enerji kaynakları denir. Çiğ olarak yiyip sindiremediğimiz gıdalar da birincil enerji kaynaklarına girer. Bu gıdalar,  ancak bir işlemden (pişirme) geçtikten sonra tüketilebilirler. Öyleyse, enerji kaynaklarını bu görüş altında, birincil (doğrudan kullanılamaz) ve ikincil (doğrudan kullanılabilir) enerji kaynakları olarak sınıflayabiliriz.  

Başka  bir görüş ile, insanoğlunun kullandığı enerji kaynakları ikiye ayrılabilir. Bunlardan birincisi, tükenir enerji kaynakları, ikincisi ise tükenmez  enerji  kaynaklarıdır. “Tükenir” terimi, insanlık için kısa bir gelecekte tükenebileceği öngörülen, kendini yenilemeyen enerji kaynakları için kullanılır. Bu kaynakların içine, milyonlarca yılda oluşmuş  fosil yakıtlar (kömür, petrol, doğal daz) ile, dünyanın oluşumuyla yaşıt uranyum ve toryum elementleri girer.
İkincil tür enerji kaynakları olan tükenmez enerji kaynakları, insanlık için oldukça uzun sayılacak bir gelecekte tükenmeden kalacak kaynaklardır. Bunların başında Güneş gelmektedir. Güneş, bugünkü hesaplamalara göre daha milyonlarca yıl bugünkü durumunu koruyacaktır. Yani insanlar için bu enerji kaynağı, tükenmez bir enerji kaynağıdır. Diğer bir tükenmez enerji kaynakları  olarak, yer  içi  ısısını (jeotermal enerji) ve Ay’ın etkisiyle denizlerdeki gel-git’i sayabiliriz.

Kullandığımız enerji kaynaklarını sınıflamada bir başka yol da, bu kaynakları yer altı, yer üstü ve yer dışı kaynaklar olarak ayırmaktır. Bu sınıflamaya göre yer altı enerji kaynaklarımız, fosil yakıtlar,  yer içi ısısı, çekirdeksel enerjide kullanılan cevherler (uranyum, toryum gibi) dir.  Yer üstü kaynaklarımız, akarsularımız, rüzgar, odun (biyokütle), okyanus dalgaları ve gıda olarak yararlandığımız bitki ve hayvanlardır. Yer dışı kaynaklarımız, Güneş ve Ay’dır. Bu kısa açıklamalardan görüyoruz ki, enerji, başlangıçta anlaşılması kolay gibi görünen , ancak derinliğine incelendiğinde anlaşılması, sınıflandırılması  karmaşıklaşan bir  kavramdır.  Ne olrusa olsun, enerji, insan yaşamında olduğu kadar Evren’de başattır.



Kaynak...:

http://services.tubitak.gov.tr/edergi/user/index.jsp