بدون انرژی، هیچ‌چیز نمی‌تواند زنده بماند یا حرکت و کار کند. گیاهان به آن احتیاج دارند تا رشد کنند. ما نیز به آن نیاز داریم تا به زندگی ادامه دهیم. ما انرژی را از غذایی که می‌خوریم، می‌گیریم. ماشین‌آلات هم برای کار کرن به یک منبع انرژی نیاز دارند. بعضی از آنها برق مصرف می‌کنند؛ درحالی که بعضی دیگر، از مواد سوختی دارای انرژی ذخیره شده استفاده می‌کنند. همۀ ما انرژی مصرف می‌کنیم و تقریباً همۀ انرژی‌ها از خورشید سرچشمه می‌گیرد.
انواع مختلف انرژی
انرژی انواع مختلفی دارد. گرما، نور و صدا انواع انرژی هستندکه در اطراف ما پراکنده‌اند. نور و حرارت از انرژی‌های تابشی هستند که اغلب، آنها را «تشعشع» می‌نامند. دیگر انواع تشعشع، ریز موج و اشعۀ ایکس می‌باشند. هر وقت که ما کلید برق را می‌زنیم ، از انرژی الکتریکی استفاده می‌کنیم. برق، نور و گرما تولید می‌کند و بسیاری از چیزها را به کار می‌اندازد. انرژی شیمیایی در غذاها و سوخت‌ها ذخیره شده است. هنگامی که سوخت‌ها می‌سوزند یا مواد شیمیایی غذاها تبدیل به کار می‌شوند، این انرژی‌ها آزاد می‌گردند.
هرچیزی که حرکت می‌کند، دارای انرژی جنبشی است و هرچه جسم بزرگتر باشد، یا سرعتش بیشتر باشد انرژی‌جنبشی بیشتری دارد. اگر توپی را به طرف بالا پرتاب کنید، به آن انرژی جنبشی داده‌اید. همچنان‌که توپ بالا می‌رود، سرعتش‌کمتر می‌شود و انرژی جنبشی خود را از دست می‌دهد. اما نوع دیگری از انرژی را به دست می‌آورد که به آن انرژی پتانسیل می‌گویند. وقتی توپ در نقطۀ اوج متوقف می‌شود، هیچ انرژی جنبشی ندارد چون دیگر حرکت نمی‌کند؛ اما انرژی پتانسیل دارد. همچنان که به‌طرف پایین برمی‌گردد، انرژی پتانسیل آن تبدیل به انرژی جنبشی می‌شود.
بقای انرژی
گاهی اوقات به نظر می‌رسد که انرژی، مصرف و تمام شده است. اما انرژی هرگز از بین نمی‌رود؛ بلکه فقط از صورتی به صورت دیگر تبدیل می‌شود. یک توپ که روی زمین به جلو می‌رود، حرکتش بتدریج آهسته و نهایتاً متوقف می‌شود؛ یعنی انرژی جنبشی خود را از دست می‌دهد. سرعتش کم می‌شود زیرا با زمین مالش پیدا می‌کند. ما می‌گوییم بین زمین و توپ اصطکاک وجود دارد. اصطکاک، توپ و زمین را گرم می‌کند. یعنی انرژی جنبشی توپ تبدیل به حرارت می‌شود؛ اما مقدار آن تغییر نمی‌کند.
ذخیرۀ انرژی
بسیاری از چیزها، از جمله غذا، انرژی را در خود ذخیره می‌کنند. غذای ما، یا گیاهی است یا حیوانی که خود از گیاهان تغذیه کرده است. وقتی گیاهان رشد می‌کنند، انرژی خورشید را می‌گیرند و ذخیره می‌کنند. انرژی خورشید در سوخت‌های فسیلی، مانند ذغال سنگ، نفت و گاز ذخیره شده است. اینها میلیون‌ها سال قبل به صورت درختان زنده و موجودات کوچک دریایی بودند و همچنان که رشد می‌کردند، انرژی خورشید را در خود ذخیره کرده‌اند. سوخت‌های فسیلی‌ای که ما از زمین استخراج می‌کنیم دیگر هرگز چیزی جایگزین آنها نخواهد شد، پس ما باید آنها را با ملاحظه مصرف نمائیم و هدر ندهیم. استخراج می‌کنیم، دیگر هرگز چیزی جایگزین آنها نخواهد شد. پس ما باید آنها را با ملاحظه مصرف نمائیم و هدر ندهیم. کپسول‌های گاز یکی از روش‌های مفید برای ذخیره کردن انرژی است؛ همچنین باطری‌ها. وقتی یک باطری با روش درست وصل شود، تغییرات شیمیایی درون آن، تولید الکتریسته می‌کند. احداث سد در عرض رودخانه‌ها نیز روش دیگری برای انرژی ذخیره کردن است. آبی که در دریاچۀ پشت سد جمع می‌شود دارای انرژی پتانسیلِ است. وقتی احتیاج به نیروی برق باشد مقداری از آب پشت سد، درون کانال جریان می‌یابد و توربین را می‌گرداند و برق تولید می‌کند. انرژی پتانسیلِ ذخیره شده در آب، قبل از این که تبدیل به انرژی الکتریکی شود، تبدیل به انرژی جنبشی می‌شود.
اندازه‌گیری انرژی
ما انرژی را برحسب «ژول» اندازه‌گیری می‌کنیم. نیرو، یعنی مقدار انرژی‌ای که در یک ثانیه مصرف می‌شود، برحسب «وات» اندازه‌گیری می‌شود.
انرژی برای انسان
ما انرژی غذایی را برحسب کیلوژول (KJ) محاسبه می‌کنیم یک کیلو ژول معادل 1000 ژول است. یک کودک 11 ساله هر روز به حدود 10000 کیلو ژول انرژی احتیاج دارد.
انرژی برای فعالیت
یک کودک با وزن 30 کیلوگرم، حدود 700 ژول انرژی مصرف می‌کند تا از پله‌ها بالا برود.
استفاده از انرژی الکتریکی
یک لامپ معمولی در هر ثانیه 100 ژول (100 وات) انرژی مصرف می‌کند. یک تلویزیون رنگی در هر ثانیه حدود200 ژول (200 وات) انرژی مصرف می‌کند.
انرژی خورشیدی
تقریباً همۀ انرژی‌ها از خورشید سرچشمه می‌گیرد. در مرکز خورشید، واکنش‌های هسته‌ای، مقدار بسیار زیادی انرژی می‌دهد که به صورت گرما و نور در سطح آن ظاهر می‌شود.
هنوز به مقدار کافی انرژی هسته‌ای در خورشید باقی مانده است تا آن را برای 5000 میلیون سال دیگر، درخشان نگه دارد.
انرژی در سوخت‌های فسیلی
میلیون‌ها سال قبل، گیاهان و موجودات ریز همچنان که رشد می‌کردند ، انرژی خورشید را نیز جذب می‌کردند. وقتی که مردند بتدریج در زیر لایه‌هایی از سنگ دفن شدند و نهایتاً تبدیل به ذغال سنگ، نفت و گاز گردیدند. امروزه این سوخت‌های فسیلی به صورت ذخیره‌ای از انرژی خورشیدی درآمده‌اند. یک گِرَم ذغال سنگ، تقریباً 25 کیلو ژول انرژی دارد.
انرژی سوخت‌های فسیلی
برای به دست آوردن انرژی از سوخت‌های فسیلی ، ما ذغال سنگ را از معادن استخراج، و نفت و گاز را به وسیلۀ پمپ از زمین خارج می‌کنیم . نفت پالایش می‌شود تا سوخت‌های دیگری مانند بنزین، نفت سفید (سوخت جِت) و سوخت دیزل به دست آید. با سوزاندن سوخت‌های فسیلی، انرژی آن را آزاد می‌کنیم . این عمل در سیستم‌های حرارتی، نیروگاه‌ها ، موتور اتومبیل‌ها ، کامیون‌ها، قطارها، کشتی‌ها و هواپیماها صورت می‌گیرد. یک گرم نفت حدود 45 کیلو ژول انرژی دارد.
چقدر انرژی مصرف می‌کنیم؟
همۀ ما به انرژی نیاز داریم تا زنده بمانیم. ما همچنین برای به کار انداختن ماشین‌آلاتی که در بازی و کار کردن به ما کمک می‌کنند، مقدار زیادی انرژی مصرف می‌کنیم. تقریباً تمام خانه‌ها در اروپا، آمریکای شمالی، استرالیا و سایر کشورهای صنعتی، از نیروی برق برای روشنایی، گرما، تلویزیون، ماشین‌های ِ لباسشویی و دیگر ماشین‌آلات برقی استفاده می‌کنند. همچنین به‌وسیلۀ لوله کشی، گاز برای پخت و پز و گرما به خانه‌ها ارائه می‌شود. ما نیز اتومبیل‌هایی داریم که انرژی خود را از بنزین می‌گیرند. در بسیاری از کشورهای درحال توسعه، مردم به علت فقر از انرژی کمتری استفاده می‌کنند.
انرژی جایگزین
اکثر انرژی‌هایی که ما امروزه از آنها استفاده می‌کنیم، از سوخت‌های فسیلی مانند ذغال سنگ، نفت و گاز می‌باشد. اما اینها برای همیشه دوام نخواهند آورد؛ زیرا جای آنها پُر نمی‌شود. همچنین سوزاندن آنها بتدریج به جوّ زمین صدمه می‌رساند. امروزه مهندسین در جستجوی روش‌های دیگری برای تهیۀ انرژی می‌باشند. نیروگاه‌های بادی جدیدی به‌صورت گروهی در دست احداث است تا از نیروی باد، برق تولید کند. در بعضی مناطق، حرکت آب دریاها به‌وسیلۀ جذر و مدّ، توربین‌ها را می‌گرداند و حتی امواج روی دریا می‌تواند برق تولید کند. انرژی خورشید را می‌توان توسط صفحات خورشیدی که آب را گرم می‌کنند، و یا به‌وسیلۀ باتری‌های خورشیدی که وقتی نور به آنها می‌تابد، برق تولید می‌کنند جمع‌آوری کرد. انرژی‌گرمای درون زمین که در سنگ‌های داغ اعماق زمین وجود دارد، می‌تواند آب را گرم و برق تولید کند. تمام این روش‌ها می‌توانند انرژی مورد نیاز ما را تهیه کنند؛ بدون آن که به جوّ زمین صدمه بزنند. اما مردم همچنان از سوخت‌های فسیلی استفاده می‌کنند؛ زیرا هنوز ارزان‌ترین سوخت و راحت‌ترین روش برای تهیۀ انرژی می‌باشند.
نظری به گذشته
هزاران سال قبل، مردم تنها انرژی خورشید و نیز انرژی خود را داشتند. آنها از سوزاندن چوب برای گرم شدن و از انرژی حیوانات برای حمل بار و کار در مزارع استفاده می‌کردند. بعدها یاد گرفتند که از انرژی رودخانه برای چرخاندن چرخ‌ها و از انرژی باد برای گرداندن چرخ آسیاب و نیز حرکت کشتی‌های بادبانی‌استفاده کنند. حدود 200 سال پیش، بشر شروع به استفاده از سوخت‌های فسیلی کرد.
👇روی بال‌های این «چالِنجر» خورشیدی، صفحات مخصوصی است که انرژی خورشید را جذب می‌کند تا برای موتورِ خود برق تولید نماید. اما تمام هواپیماها از انرژیی استفاده می‌کنند که منشأ آن خورشید است.
👇اندازۀ این نمودارها را با هم مقایسه کنید. هر نفر در کشورهای صنعتی بیش از ده برابر یک نفر در کشورهای در حال توسعه یا جهان سوم انرژی مصرف می‌کند.
بخشی از کتاب دانشنامه آکسفورد، علم و تکنولوژی از انتشارات پیام بهاران
صفحه 62-63-64