אנרגיה הכסף של הטבע
מהי אנרגיה?
ספרי הלימוד מלאים במושגים הקשורים לאנרגיה: פוטנציאלית וקינטית, כימית וגרעינית, חשמלית ואקוסטית, חום וטמפרטורה, עבודה והספק, קלוריות וג'אולים... אבל אף אחד מהמושגים הללו לא ממש עוזר לנו להבין מהי באמת אנרגיה. מהו אותו גודל פיזיקלי הנמצא בכל מקום, אותו "כסף של הטבע" המאפשר לנו ולכל שאר בעלי החיים – לִחְיות, לצמחים לצמוח ולמכונות ולמכשירים לפעול? מהו הדבר שאחראי לכל התהליכים והתופעות סביבנו ובתוכנו? מה הופך את אור השמש לסוכר בצמחים, ואת השוקולד שאנו אוכלים לתנועת השרירים שמאפשרת לנו לקפוץ ולרוץ? שמאפשרת זרימת נהרות, טפטוף גשם, סופות ברקים ורעמים?
מה זה, בעצם? מהי אותה אנרגיה שאפילו על ההגדרה המדעית שלה ("היכולת לבצע עבודה ו/או להפיק חום") אין הסכמה, והיא לא ממש עוזרת לנו להבין במה מדובר?
הבשורה העצובה היא שגם היום, בביקור בתערוכה הזאת, לא בטוח שתקבלו תשובה ברורה. אבל אנחנו מקווים שהדברים שתראו והמוצגים שתפעילו יסבירו כמה מהמושגים המדעיים ומהרעיונות הטכנולוגיים הקשורים לסוגי אנרגיה ולהמרות אנרגיה, ובפרט את אלו הקשורים לחיי היומיום שלנו.
הבשורה שאולי תנחם אתכם קצת היא שבאמת קשה להבין מהי אנרגיה. עד לפני פחות מ-300 שנה, המושג הזה אפילו לא היה קיים. אנשים הכירו כוחות וחוקים הקשורים למסה ולתנועה (חוקי ניוטון) וכללים הקשורים לחימום ולשינוי טמפרטורה, וכמובן את "כוח החיים" (vis viva), אותו כוח מופלא המאפשר לבני אדם ולבעלי חיים לזוז ולצמחים לגדול.
אבל החיים עצמם והטכנולוגיה שליוותה אותם היו פשוטים יחסית. מקורות האנרגיה היו הרוח שהניעה ספינות מפרש וטחנות רוח, מים זורמים שסובבו גלגלי כַּפּוֹת והשיטו ספינות בנהר, אור השמש שהאיר וחימם ביום ולהבות אש שעשו זאת בלילה. וכמובן, כוח השרירים – בעיקר סוסים שהיו רתומים לכרכרות, מחרשות וגלגלים שהפעילו מכונות במפעלים (ומכאן המושג "כוח סוס").
רק בתחילת המאה ה-18, עם הפיתוח המואץ של מנועים הממירים את החום המתקבל בשרפת דלק (עץ, שמן, פחם, נפט...) לאנרגיית תנועה ובד בבד – עם תחילת השימוש בחשמל, התעוררו השאלות החשובות באמת, אלו הקשורות לכסף.
מה עולה יותר: האוכל לסוס, הפחם למנוע הקיטור או הסוללות למנוע החשמלי?
האם יש דרכים לשפר את פעולת המנועים ושאר המכשירים ולהוזיל את השימוש בהם?
כיצד אפשר לאגור אנרגיה לשימוש עתידי, להעבירה ממקום למקום ולהמירה לצורות אחרות – רצוי באופן פשוט, זול ובטוח?
כדי לענות על שאלות אלו התפתח מדע שלם, תרמודינמיקה, שנועד להגדיר את מושג האנרגיה, את הקשרים המדויקים שבין סוגי האנרגיות ואת התהליכים המלווים מעברי אנרגיה מצורה לצורה וממקום למקום.
התרמודינמיקה ממשיכה להתפתח גם היום, לצד התפתחות טכנולוגיות המאפשרות לנו להשתמש במקורות אנרגיה חדשים ולנצל טוב יותר את המקורות הוותיקים. תחומי המדע והטכנולוגיה האלה התבססו בעבר על חישובים שנערכו בעזרת לוחות לוגריתמיים וסרגלי חישוב, ועל ניסויים ומדידות באמצעות תרמומטרים (מדי טמפרטורה) , קפיצים, משקולות ושעוני מטוטלת – ואילו כיום הם עושים שימוש במודלים מתמטיים ואלגוריתמיים מתקדמים, מחשבי־על ובינה מלאכותית, מיקרוסקופי אלקטרונים, מאיצי חלקיקים וכורי היתוך גרעיני. אך המטרה לא השתנתה: לאפשר למין האנושי להתקיים באופן בטוח, להפוך את החיים לקלים ונוחים יותר, לתת למכונות לעשות בשבילנו את העבודה הקשה ולחסוך לנו את השימוש בשרירים.
