Science >> Wetenschap >  >> Energie

Wat zijn enkele redenen waarom energie niet naar het volgende niveau overstapt?

Hier zijn enkele redenen waarom energie mogelijk niet naar het volgende niveau gaat, gericht op verschillende contexten:

in natuurkunde en chemie:

* Quantum -energieniveaus: Energieniveaus in atomen en moleculen worden gekwantiseerd, wat betekent dat ze alleen kunnen bestaan ​​op specifieke, discrete waarden. Om energieoverdracht te laten plaatsvinden, moet de inkomende energie precies overeenkomen met het verschil tussen twee toegestane energieniveaus. Als de binnenkomende energie niet overeenkomt, kan dit zijn:

* gereflecteerd: De energie wordt afgestart, zoals licht dat uit een spiegel reflecteert.

* verzonden: De energie gaat door het systeem zonder interactie.

* verloren als hitte: De energie wordt gedissipeerd als willekeurige beweging van deeltjes, waardoor de temperatuur wordt verhoogd.

* Conservering van energie: Energie kan niet worden gecreëerd of vernietigd, alleen getransformeerd. Als energie wordt overgedragen, moet deze worden overgebracht naar een andere vorm of een ander deel van het systeem.

* Inelastische botsingen: Botsingen waarbij kinetische energie niet wordt geconserveerd. Een deel van de energie kan verloren gaan als warmte of geluid, waardoor het niet naar het "volgende niveau" gaat.

* Verboden overgangen: In de kwantummechanica zijn sommige energietransities "verboden" vanwege selectieregels, waardoor ze uiterst onwaarschijnlijk zijn, zelfs als het energieverschil goed is.

* Dissipatieve krachten: Krachten zoals wrijving en luchtweerstand zetten kinetische energie om in warmte om in warmte, waardoor energie van het systeem effectief wordt "verliezen".

in ecosystemen en voedselwebben:

* Inefficiënte energieoverdracht: Elk niveau van een voedselketen verliest een aanzienlijke hoeveelheid energie (ongeveer 90%) als warmte tijdens het metabolisme en andere processen. Dit betekent dat slechts een klein deel van de op het ene niveau wordt verbruikt op het volgende niveau.

* Beperkte bronnen: De beschikbaarheid van voedsel en andere middelen kan het aantal organismen op hogere trofische niveaus beperken.

* Predatie en concurrentie: Roofdieren en concurrenten kunnen ook de energiestroom beperken door het aantal beschikbare prooi te verminderen.

In andere contexten:

* Energieverlies in stroomoverdracht: De overdracht van elektriciteit over lange afstanden omvat energieverliezen door weerstand in draden en andere componenten.

* Efficiëntie van energieconversie: Niet alle energieconversies zijn 100% efficiënt. Een verbrandingsmotor zet bijvoorbeeld slechts een deel van de chemische energie om in brandstof in mechanische energie.

Voorbeelden:

* Een foton dat een atoom slaat: Als de energie van het foton niet overeenkomt met het verschil tussen de grondtoestand van het atoom en een geëxciteerde toestand, kan het foton worden geabsorbeerd en opnieuw worden uitgezonden bij een andere golflengte (fluorescentie) of gewoon doorgaan.

* Een bal stuiterend: Sommige energie gaat verloren als hitte en geluid bij elke bounce, dus de bal komt uiteindelijk tot rust.

* Een voedselketen: Slechts een klein percentage van de energie uit de zon is beschikbaar voor planten, en nog minder is beschikbaar voor herbivoren en carnivoren.

Het is belangrijk om te onthouden dat energieoverdracht een complex proces is, en de specifieke redenen waarom energie niet naar het volgende niveau wordt overgedragen, kunnen sterk variëren, afhankelijk van de situatie.