1. 화학 에너지를 열 에너지로: 키를 돌리거나 점화 버튼을 누르면 자동차의 스타터 모터가 플라이휠과 맞물려 엔진의 크랭크축을 회전시킵니다. 이러한 기계적 움직임으로 인해 피스톤이 엔진 실린더 내에서 위아래로 움직이게 됩니다. 피스톤이 움직일 때 실린더 내에서 공기와 연료(보통 가솔린)의 혼합물을 압축합니다. 이 압축은 열을 발생시켜 공기-연료 혼합물의 온도를 높입니다. 이는 연료에 저장된 화학에너지가 열에너지로 변환되는 것입니다.
2. 열 에너지를 기계 에너지로: 압축된 공기-연료 혼합물은 스파크 플러그에 의해 점화되어 실린더 내에서 제어된 폭발을 일으킵니다. 이 폭발은 엄청난 압력을 발생시키고 뜨거운 가스를 빠르게 팽창시켜 엄청난 힘으로 피스톤을 아래로 밀어냅니다. 피스톤의 왕복운동은 크랭크샤프트에 의해 회전운동으로 변환됩니다. 이는 연료의 연소로 인해 방출되는 열에너지를 기계적 에너지로 변환하는 것입니다.
3. 기계 에너지를 운동 에너지로: 회전하는 크랭크샤프트는 기계적 에너지를 자동차의 변속기로 전달합니다. 변속기는 엔진과 바퀴 사이의 기어비를 변경하기 위해 변속할 수 있는 일련의 기어로 구성됩니다. 이를 통해 자동차는 다양한 속도로 작동하고 다양한 수준의 저항을 극복할 수 있습니다. 변속기는 엔진의 회전 에너지를 바퀴로 전달하여 바퀴를 회전시킵니다. 바퀴가 회전함에 따라 자동차의 운동에너지가 증가합니다.
4. 운동 에너지 대 열 에너지(제동): 브레이크를 밟으면 브레이크 패드가 바퀴에 부착된 브레이크 디스크나 드럼과 마찰하여 자동차의 운동 에너지를 다시 열에너지로 변환합니다. 이는 열로 소산됩니다.
5. 전기 에너지를 기계 에너지로 변환(전기 자동차): 전기 자동차에서는 전기 모터가 자동차 배터리에 저장된 전기 에너지를 기계적 에너지로 변환하여 바퀴를 회전시킵니다. 전기 모터의 회전 에너지는 변속기 없이 바퀴에 직접 전달됩니다.
6. 회생 제동(전기 자동차): 전기 자동차의 제동 중에 전기 모터는 발전기로 역방향으로 작동하여 자동차의 운동 에너지를 다시 전기 에너지로 변환할 수 있습니다. 이 에너지는 배터리에 저장되어 충전 수준을 높입니다.
이러한 에너지 변환은 자동차가 움직이고, 가속하고, 감속하고, 멈출 수 있도록 하는 자동차의 기능에 필수적입니다.
