Мы объясняем, что такое принцип сохранения энергии, как он работает и некоторые практические примеры этого физического закона
Потенциальная энергия преобразуется в кинетическую, когда мы спускаемся с горки
В чем заключается принцип сохранения энергии?
Принцип сохранения энергии или закон сохранения энергии, также известный как первый принцип термодинамики, гласит, что общее количество энергии в изолированной физической системе (т.е. без взаимодействия с другими системами) всегда остается неизменным, за исключением случаев преобразования в другие виды энергии
Это сводится к принципу, что энергия во Вселенной не может быть ни создана, ни уничтожена, а только преобразована в другие формы энергии, например, электрическая энергия в тепловую энергию (так работают резисторы) или световую энергию (так работают лампочки). Следовательно, при выполнении определенной работы или при наличии определенных химических реакций начальное и конечное количество энергии будет казаться изменившимся, если не учитывать их преобразования
Согласно принципу сохранения энергии, когда в систему вводится заданное количество тепла (Q), оно всегда будет равно разности между увеличением количества внутренней энергии (ΔU) и работой (W), совершенной этой системой. Таким образом, мы имеем формулу: Q = ΔU + W , из чего следует, что ΔU = Q – W
Этот принцип также применим к области химии , поскольку энергия, участвующая в химической реакции, будет стремиться к сохранению , как и масса , за исключением случаев, когда последняя преобразуется в энергию, как показывает знаменитая формула Альберта Эйнштейна E = m.c2 , где E – энергия, m – масса и c – скорость света. Это уравнение имеет огромное значение в релятивистских теориях
Энергия, таким образом, не теряется, как уже было сказано, но она может перестать быть полезной для совершения работы, согласно второму закону термодинамики : энтропия (беспорядок) системы имеет тенденцию увеличиваться по мере истечения времени , т.е. системы необратимо стремятся к беспорядку
Действие второго закона в соответствии с первым препятствует существованию изолированных систем, которые вечно сохраняют свою энергию (например, вечный двигатель или горячее содержимое колбы термоса). То, что энергия не может быть создана или уничтожена, не означает, что она остается неизменной
Примеры принципа сохранения энергии
Предположим, что на горке находится девочка в состоянии покоя. Она обладает только гравитационной потенциальной энергией , поэтому ее кинетическая энергия равна 0 Дж. С другой стороны, когда она скатывается с горки, ее скорость увеличивается и увеличивается ее кинетическая энергия , но по мере того, как она теряет высоту, ее гравитационная потенциальная энергия также уменьшается. Наконец, в конце скольжения он достигает максимальной скорости, обладая максимальной кинетической энергией. Но его высота уменьшится, и его гравитационная потенциальная энергия будет равна 0 Дж. Одна энергия преобразуется в другую, но их сумма всегда будет давать одно и то же количество в описанной системе
Другой возможный пример – работа лампочки, которая получает определенное количество электрической энергии при включении выключателя и преобразует ее в световую энергию и тепловую энергию по мере нагревания лампочки. Общее количество электрической, тепловой и световой энергии одинаково, но она была преобразована из электрической в световую и тепловую
Добавить комментарий