אנרגיה ומערכות טכנולוגיות מדע וטכנולוגיה לכיתה ט׳

בנושא הזה 10 שיעורים. כך הם מתחילים:

1. יחידות אנרגיה ואנרגיית גובה

   אנרגיה נמדדת בג׳ול, בקלוריות ובקילוואט-שעה (קוט״ש). אנרגיית גובה היא האנרגיה שיש לגוף בגלל הגובה שלו: אנרגיית גובה (ג׳ול) = משקל (ניוטון) × גובה (מטר), Eh = W·h. בנפילה אנרגיית הגובה הופכת לאנרגיית תנועה ולהפך, והאנרגיה הכוללת נשמרת.

2. אנרגיית תנועה

   אנרגיית תנועה היא האנרגיה שיש לגוף בגלל התנועה שלו: Ek = ½·m·v² (m במסה בק״ג, v במהירות במטר לשנייה, Ek בג׳ול). פי 2 מסה ← פי 2 אנרגיה; פי 2 מהירות ← פי 4 אנרגיה. בנפילה בלי חיכוך אנרגיית הגובה בהתחלה שווה לאנרגיית התנועה בסוף.

3. מרחק עצירה ובטיחות בדרכים

   מרחק העצירה של רכב הוא סכום של מרחק התגובה (הדרך שהרכב עובר בזמן שהנהג מגיב, באותה מהירות) ומרחק הבלימה (הדרך מרגע הלחיצה על הבלם ועד העצירה). מרחק התגובה תלוי במהירות ובזמן התגובה (גיל, ערנות, אלכוהול וסמים).

4. זרם, מתח, התנגדות וחוק אוהם

   זרם חשמלי (I) נמדד באמפר באמפרמטר, מתח (V) נמדד בוולט בוולטמטר, והתנגדות (R) נמדדת באוהם. לפי חוק אוהם I = V / R: יותר מתח ← יותר זרם, יותר התנגדות ← פחות זרם. בחיבור בטור הזרם זהה וההתנגדויות מתחברות; בחיבור במקביל המתח זהה והזרמים מתחברים.

5. אנרגיה חשמלית, הספק ונצילות

   האנרגיה החשמלית שמומרת לחום בנגד היא E = V·I·t (ג׳ול). הספק הוא קצב המרת האנרגיה: P = E / t, ביחידות ואט (ג׳ול בשנייה), קילוואט ומגה-ואט; הוא תלוי במתח ובזרם (P = V·I). נצילות היא היחס בין האנרגיה השימושית לאנרגיה שהושקעה, באחוזים.

6. חום, חום סגולי וחום כמוס

   חום הוא אנרגיה שעוברת מגוף חם לגוף קר; טמפרטורה מתארת כמה הגוף חם. חום סגולי הוא כמות החום שמעלה 1 ק״ג חומר במעלה אחת (ג׳ול לק״ג למעלה); Q = m·c·ΔT.

7. אנרגיה כימית וחוק שימור האנרגיה

   אנרגיה כימית אגורה בחומרים ומשתחררת או נקלטת בתהליכים כימיים; היא הבסיס לפעילות ביולוגית, טכנולוגית ותעשייתית. בעירה ונשימה תאית פולטות אנרגיה, פוטוסינתזה קולטת. מדלקים מפיקים חום, תנועה וחשמל; סוללה ותא דלק ממירים אנרגיה כימית לחשמלית.

8. קרינה אלקטרומגנטית (הרחבה)

   שיעור הרחבה. קרינה אלקטרומגנטית נושאת אנרגיה, אינה צריכה תווך ומתפשטת בקווים ישרים במהירות האור. סוגיה, מהאנרגטית ביותר: גמא, רנטגן, על-סגול, אור נראה, תת-אדום, מיקרוגל ורדיו. כשהיא פוגשת חומר היא יכולה להיבלע, להיות מוחזרת, לעבור, להישבר או להתפזר.

9. קרינה רדיואקטיבית ואנרגיה גרעינית (הרחבה)

   שיעור הרחבה. גרעינים לא יציבים מתפרקים ופולטים קרינה רדיואקטיבית: אלפא, בטא וגמא, שנבדלות ביכולת החדירה ובפגיעה ברקמות. אנרגיה גרעינית משתחררת משינויים בגרעיני האטומים, בכמות גדולה בהרבה מאנרגיה כימית (בסדר גודל של פי מיליונים בערך).

10. אנרגיה, קרינה ובריאות (הרחבה)

    שיעור הרחבה. החשיפה לקרינה מסוכנת יותר ככל שהקרינה חזקה יותר, ככל שהחשיפה ארוכה יותר וככל שקרובים יותר למקור. קרינת UV פוגעת בעור ובעיניים. לקרינה בלתי מייננת (טלפונים, קווי מתח) יש סיכונים אפשריים, ולכן נוהגים לפי עקרון הזהירות המונעת.

→ מערכות אקולוגיות