Energiya turlari

Energiyali boʻlish nimani anglatadi? Xoʻsh, ertalab uygʻonganingizda oʻzingizni qanday his qilishingiz haqida oʻylab koʻring. Agar siz uyqudan uygʻonib, oʻzingizni tetik, kun davomida qilinishi kerak boʻlgan ishlarni qila olishga tayyor his qilsangiz, bu sizda energiya koʻp ekanligini anglatadi. Aksincha, agar sizda energiya boʻlmasa (8 soat uxlamaganingiz sababli boʻlishi mumkin), oʻrindan turib, harakatlanishingiz qiyin boʻlishi yoki boshqa bajarishingiz zarur boʻlgan ishlarni qila olmasligingiz mumkin.

Bu energiyaning ilmiy emas, oddiy kundalikda ishlatiladigan taʼrifi, biroq bu energiyaning ilmiy taʼrifi bilan juda koʻp umumiy oʻxshashlikka ega (va bu sizga taʼrifni eslab qolishingizda juda qoʻl keladi). Xususan, energiya ishni bajarish qobiliyati sifatida taʼriflanadi, buni biologik jihatdan biror-bir oʻzgarishni amalga oshirish qobiliyati deyish ham mumkin. Energiya turli xil shakllarda boʻlishi mumkin: misol uchun, biz yorugʻlik, issiqlik va elektr energiyasi haqida koʻp eshitganmiz.

Bu yerda energiyaning biologik tizimlarda muhim hisoblanuvchi baʼzi turlari, xususan, kinetik energiya (mexanik harakat energiyasi), potensial energiya (joylashuv yoki strukturaga bogʻliq energiya) va kimyoviy energiya (kimyoviy bogʻlarning potensial energiyasi)ni koʻrib chiqamiz. Energiya hech qachon yoʻqolmaydi, balki bir shakldan boshqa shaklga oʻtadi.

Agar biror-bir jism harakatlanayotgan boʻlsa, oʻsha jism bilan bogʻliq holda energiya mavjud boʻladi. Nima uchun bunday boʻlishi kerak? Harakatlanuvchi narsalar oʻzgarishga sabab boʻlishi yoki, boshqacha aytganda, biror-bir ishni bajarishi mumkin. Masalan, vayron qiluvchi toʻp (taran) haqida oʻylang. Hatto sekin harakatlanadigan vayron qiluvchi toʻp boshqa bir jismga, misol uchun, boʻsh uyga juda koʻp zarar yetkazishi mumkin. Biroq vayron qiluvchi toʻp harakatsiz boʻlganda hech qanday ish bajarmaydi (yoki biror-bir uyga borib urilmaydi).

Jismning harakati bilan bogʻliq energiya kinetik energiya deb ataladi. Otilgan oʻq, yurayotgan odam va yorugʻlik kabi elektromagnit nurlanishlar — bularning barchasi kinetik energiyaga ega. Kinetik energiyaga yana bir misol atom yoki molekulalarning doimiy va tasodifiy harakatlanishi bilan bogʻliq energiya hisoblanadi. Bu issiqlik energiyasi deb ham ataladi, issiqlik energiyasi qanchalik katta boʻlsa, atomlar harakatining kinetik energiyasi ham shuncha katta boʻladi. Bir guruh molekulalarning oʻrtacha issiqlik energiyasini harorat deb ataymiz, shuningdek, issiqlik energiyasi ikkita jism oʻrtasida uzatilganda issiqlik deb nomlanadi.

Yana vayron qiluvchi toʻp misoliga qaytamiz. Harakatsiz vayron qiluvchi toʻp hech qanday kinetik energiyaga ega emas. Biroq toʻp kran bilan ikki qavat yuqoriga koʻtarilib, biror-bir mashinaning tepasida tutib turilsa, nima sodir boʻladi? Ushbu vaziyatda vayron qiluvchi toʻp harakatlanmayapti, lekin aslida u bilan bogʻliq energiya hali ham mavjud. Yuqorida koʻtarilib turgan vayron qiluvchi toʻpning energiyasi ishni bajarish potensialini aks ettiradi. Agar vayron qiluvchi toʻp qoʻyib yuborilsa, ish bajariladi, yaʼni kimningdir mashinasi pachoq boʻladi. Toʻp qanchalik ogʻir boʻlsa, u bilan bogʻliq energiya ham koʻproq boʻladi.

Bu turdagi energiya potensial energiya deb nomlanadi va bu jismning joylashuvi yoki strukturasiga bogʻliq boʻlgan energiyadir. Misol uchun, biror-bir molekulaning kimyoviy bogʻlaridagi energiyasi molekulaning strukturasiga va undagi atomlarning bir-biriga nisbatan joylashuviga bogʻliq boʻladi. Shunday qilib, kimyoviy energiya kimyoviy bogʻlarda saqlanadigan energiya boʻlib, potensial energiya hisoblanadi. Potensial energiyaga kundalik misol sifatida toʻgʻon ortidagi suvning energiyasini yoki samolyotdan chiqib, parashyutda parvoz qilish arafasidagi odamning energiyasini keltirsak boʻladi.

Jismning energiyasi bir shakldan ikkinchi shaklga oʻzgarishi mumkin. Misol uchun, bizga sevimli boʻlib qolgan vayron qiluvchi toʻpni olaylik. Vayron qiluvchi toʻp bir nechta qavat yuqorida harakatsiz osilib turganida, kinetik energiyaga ega emas, ammo potensial energiyasi koʻp. U qoʻyib yuborilganda uning kinetik energiyasi orta boshlaydi, chunki yerning tortish kuchi sababli tezlikni hosil qiladi va uning potensial energiyasi pasayib ketadi, chunki u endi yerdan uzoq emas. Yerga urilishidan oldin toʻpda deyarli hech qancha potensial energiya boʻlmaydi, ammo katta kinetik energiyaga ega boʻladi.

Bu kabi oʻzgarishlar kimyoviy energiya bilan boʻlishi mumkin va biz bunga misollarni hayotimizda koʻplab uchratamiz. Misol uchun, benzin tarkibida uchraydigan uglevodorod – oktan yuqorida koʻrsatilgan molekulyar tuzilishi tufayli kimyoviy energiya (potensial energiya)ga ega. Benzin yoqilganda yuqori haroratli gazlarni hosil qiladi va gaz dvigatel porshenidan harakatlanib, avtomobil dvigateliga energiya beradi va natijada avtomobilni oldinga itaradi (kinetik energiya)$^1$start superscript, 1, end superscript. Kimyoviy energiyaning bir qismi avtomobilning kinetik energiyasiga aylansa, bir qismi dvigateldan issiqlik sifatida chiqadigan issiqlik energiyasiga aylanadi.

Energiya tirik organizmlarda oʻz shaklini shunga oʻxshash tarzda oʻzgartirishi mumkin. Masalan, ATF bogʻlarida saqlanadigan energiya (potensial energiya) motor oqsili va uning yukini mikronaycha yoʻlida harakatlanishi yoki mushak hujayralarining qisqarishini (kinetik energiyani) amalga oshirishi mumkin.