סדרי גודל בנושא אנרגיה

תלמידים נתקלים בקשיים בהבנת נושא מדידת אנרגיה. על כן יש לתרגלם בשימוש ביחידות השונות המקובלות למדידת אנרגיה ודרכי ההמרה מיחידת מדידה אחת לשנייה.

יחידות למדידת אנרגיה:

היחידה הפיזיקלית המקובלת בשימוש היא ג'אול (Joul), הנרשמת לעיתים כ- ג'ול.

יחידה נוספת היא קלוריה קטנה.

הקשר בין היחידות:

1 [Joul] = 0.239 [cal]

1 [cal] = 4.2 [J]

1000 קלוריות קטנות נקראות קילוקלוריה, או קלוריה גדולה.

יחידת האלקטרון וולט מתארת את כמות האנרגיה שרוכש אלקטרון כאשר מאיצים אותו עם מפל מתח של 1 וולט:

1 [eV] = 1.60*10-19 [J]

106 [eV] = 1 [MeV]

הספק מבוטא על ידי אנרגיה ביחידת זמן, ולכן יחידת ההספק המקובלת היא וואט [Watt].

1 [W] = 1 [J/s]

1 [HP] = 746 [W]

צריכת אנרגיה מבוטאת בקילוואט שעה:

1 [KWh] = 3.6 [MJ]

חשיבה באמצעות סדרי גודל (לעומת ביצוע חישובים מספריים מדויקים) היא נושא בלתי מוכר לתלמידי חטיבת הביניים, וניתן להשתמש בנושא האנרגיה לתרגלו.

לדוגמא, מצורפות מספר שאלות המאלצות חשיבה בסדרי גודל:

כמה זמן צריך תנין (קרוקודיל) לשכב בשמש, כדי להעלות את טמפרטורת גופו מ 100 ל 200 (ביום שמש חם, כמות אנרגיית השמש היא כ: 1 [KW/m2])?
כמה זמן צריכים לחמם כוס מים (100 מיליליטר) עד למצב רתיחה, באמצעות עדשת פרנל, בגודל 25*25 סנטימטרים, ביום קיץ חם?
מהו ההספק החשמלי המתקבל ממטר מרובע של משטח תאי שמש?
תרגום כמות נתונה של מזון שאנו אוכלים, לכמות אנרגיה זמינה בה אנו יכולים להשתמש.
קשרים בין יחידות אנרגיה שונות (קילוקלוריות, ג'אולים, …).
פעילות מסודרת של "חשיבה בסדרי גודל בנושאי אנרגיה", מופיעה בקישור הבא.

 

לעמוד הקודם לחץ כאן לעמוד הבא לחץ כאן