Energie

515641_8532_Picto_008

Bij elk proces wordt energie omgezet van één vorm in een andere.

The very name energy, though first used in its present sense by Dr Thomas Young about the beginning of this century, has only come into use practically after the doctrine which defines it had been raised from mere formula of mathematical dynamics to the position it now holds of a principle pervading all nature and guiding the investigator in the field of science.

(William Thompson, 1881)

Energie is een zeer abstract concept, dat maar opgang heeft gemaakt in de 19e eeuw. Het is pas in de 2e helft van de 19 eeuw dat het fundamentele karakter van energie is onderkend voor alle domeinen van de wetenschap.

Battery With Energy Progress Bar Loading

Het is vrij lastig om te definiëren wàt energie nu juist is. Energie is niet iets dat je kan vastpakken, zien, of ruiken. Het blijft een wiskundig concept, iets wat je kan berekenen, maar niet direct waarnemen.

Energieomzettingen zijn alomtegenwoordig. We kunnen functioneren en blijven in leven dankzij energieomzettingen in onze cellen. Een boek optillen betekent dat er chemische energie in onze spieren is omgezet naar potentiële energie van het boek. De brandstof van een elektriciteitscentrale wordt in een waterkoker uiteindelijk omgezet in warmte. De uitputbaarheid van fossiele brandstoffen, de zoektocht naar alternatieven en het belang van duurzaam omgaan met energie vormen een belangrijk maatschappelijk aandachtspunt.

energie-transform

Het gegeven dat bij alles wat gebeurt, alles wat verandert, bij elk proces, energie wordt wordt omgezet geldt voor elk fysisch, chemisch of biologisch proces en is dus vanzelfsprekend van algemeen belang. Fundamenteel bij deze omzettingen is dat er op het einde altijd evenveel energie is als in het begin (behoud van energie), maar dat energie de neiging heeft om steeds meer verspreid te raken (toename van entropie).

Inzicht en begrip in energie is iets wat doorheen heel het curriculum kan opgebouwd en verder verfijnd worden. In een eerste graad kan energie aangebracht worden als een eigenschap van een systeem, die aangeeft in welke mate dat systeem in staat is om iets te veranderen (dingen verplaatsen, temperaturen te wijzigen, straling uit te zenden, …) aan zichzelf of zijn omgeving. Hoe meer energie, hoe meer er gewijzigd kan worden. Verder kan in een eerste graad verkend worden hoe een systeem energie kan bezitten, en kan op basis hiervan een classificatie gemaakt worden van verschillende energievormen.

In hogere jaren kan dit verder verfijnd worden door kwantitatief energie-overdracht te berekenen als geleverde arbeid of getransfereerde warmte, in verschillende contexten zoals op microschaal bij chemische reacties en kernreacties, tot op grotere schaal hoe energie getransfereerd wordt doorheen hele ecosystemen.