에너지 보존 법칙에 관한 기사
에너지의 형태
우리 일상생활에는 다양한 형태의 에너지가 존재합니다. 일과 에너지라는 주제에서 우리는 역학적 에너지의 두 가지 형태인 위치 에너지 와 운동 에너지를 배웠습니다. 위치 에너지는 중력 에너지, 탄성 에너지, 전기 에너지 등 여러 종류로 구성됩니다 . 운동 에너지는 병진 운동 에너지와 회전 운동 에너지의 두 가지 유형으로 나뉩니다.
잘 익은 맛있는 망고는 줄기에 매달려 있을 때 중력 위치 에너지를 가지고 있습니다. 마찬가지로, 지면에서 일정 높이 위에 있을 때, 예를 들어 옥상에 있을 때도 같은 현상이 일어납니다. 물체는 지구에 대한 상대적인 위치 때문에 중력 위치 에너지를 갖게 됩니다.
새총의 늘어난 고무줄은 탄성 위치 에너지를 가지고 있습니다. 새총은 늘어난 고무줄에 저장된 탄성 위치 에너지 덕분에 돌을 발사할 수 있습니다. 마찬가지로, 궁수가 활시위를 당기면 늘어난 활에 저장된 탄성 위치 에너지 덕분에 화살을 쏠 수 있습니다.
우리가 일상생활에서 흔히 접하는 큰 물체가 지닌 위치 에너지와 운동 에너지 외에도 다양한 형태의 에너지가 존재합니다. 전기 에너지, 핵 에너지, 화학 에너지 등이 그 예입니다. 운동론이 등장한 이후, 다른 형태의 에너지(전기 에너지, 화학 에너지 등)는 원자 또는 분자 수준에서의 운동 에너지 또는 위치 에너지로 정의되었습니다. 음식과 연료에 저장된 화학 에너지는 분자를 구성하는 원자들 사이의 전기적 힘(화학 결합)으로 인해 분자에 저장된 위치 에너지로 볼 수 있습니다. 전기 에너지, 자기 에너지, 핵 에너지 또한 원자 수준에서의 운동 에너지 또는 위치 에너지로 간주될 수 있습니다.
에너지 형태의 변화
에너지는 한 형태에서 다른 형태로 변환될 수 있다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 거시적인 수준에서 우리는 에너지 변환의 수많은 예를 찾아볼 수 있습니다. 줄기에 매달린 망고는 중력 위치 에너지를 가지고 있습니다. 망고가 땅으로 떨어지면서 위치 에너지는 땅을 향해 떨어지는 경로를 따라 감소합니다. 떨어지기 시작하면 망고와 지면 사이의 수직 거리가 줄어들기 때문에 위치 에너지가 감소합니다. 이 에너지는 일정한 중력 가속도 때문에 망고의 속도가 증가하므로 병진 운동 에너지로 변환됩니다. 늘어난 새총에 저장된 탄성 위치 에너지는 새총의 당김을 놓으면 돌의 병진 운동 에너지로 변환될 수 있습니다. 곡선형 활 또한 탄성 위치 에너지를 가지고 있습니다.
휘어진 활의 탄성 위치 에너지는 화살의 병진 운동 에너지로 변환될 수 있습니다. 미시적 수준에서도 에너지 변환의 예를 찾아볼 수 있습니다. 네온등을 켜면 전기 에너지가 동시에 빛 에너지로 변환됩니다. 또 다른 예로는 전기 에너지가 회전 운동 에너지(선풍기)로 변환되는 경우가 있습니다. 이러한 전기 에너지 변환 과정은 실제로 원자 또는 분자 수준에서 위치 에너지와 운동 에너지 사이의 변화에 의해 발생합니다.
에너지 형태의 변화는 일반적으로 한 물체에서 다른 물체로 에너지가 전달되는 것을 수반합니다.
에너지 변환은 일반적으로 한 물체에서 다른 물체로 에너지가 전달되는 것을 의미합니다. 휘어진 활은 탄성 위치 에너지를 가지고 있습니다. 활을 당기면 활의 탄성 위치 에너지가 화살의 병진 운동 에너지로 변환됩니다. 동시에 활에서 화살로 에너지가 전달됩니다. 멈춰선 오토바이를 밀면 몸의 화학적 위치 에너지가 오토바이의 병진 운동 에너지로 변환됩니다. 동시에 몸에서 오토바이로 에너지가 전달됩니다. 댐 꼭대기의 물은 중력 위치 에너지를 가지고 있습니다. 물이 떨어지면 중력 위치 에너지가 병진 운동 에너지로 변환됩니다. 떨어지는 물은 터빈을 회전시킵니다. 물이 터빈을 회전시키면 병진 운동 에너지가 회전 운동 에너지로 변환됩니다. 동시에 물에서 터빈으로 에너지가 전달됩니다.
에너지가 전달될 때 항상 일이 이루어집니다.
앞서 살펴본 예시들에서 에너지의 전달에는 항상 노력이 수반됩니다. 활에서 화살로 에너지가 전달될 때, 활은 화살에 일을 합니다. 당신에게서 오토바이로 에너지가 전달될 때, 당신은 오토바이에 일을 합니다. 물에서 터빈으로 에너지가 전달될 때, 물은 터빈에 일을 합니다. 만약 아무런 일이 일어나지 않는다면, 활시위를 놓았을 때 화살이 움직일 수 없을 것이고, 고장 난 오토바이를 밀어도 움직일 수 없을 것입니다. 터빈도 마찬가지입니다. 하지만 실제로는 화살, 고장 난 오토바이, 그리고 터빈 모두 움직입니다 . 따라서 에너지가 한 물체에서 다른 물체로 전달될 때는 항상 노력(W)이 작용한다는 결론을 내릴 수 있습니다.
에너지가 항상 한 물체 에서 다른 물체로 형태를 바꾼다는 것을 알고 있음에도 불구하고 , 과학자들은 에너지가 보존 된다는 결론을 내리지 못했습니다 . 과학자들은 열의 존재에 대해 혼란스러워합니다. 열은 항상 마찰 때문에 발생합니다. 예를 들어, 바닥에 있는 블록을 미는 경우를 생각해 보세요. 블록을 밀면 몸의 화학적 위치 에너지가 블록의 병진 운동 에너지로 변환됩니다. 동시에 에너지가 몸에서 블록으로 전달됩니다. 에너지가 몸에서 블록으로 전달될 때, 몸은 블록에 일을 합니다(W = Fs). 당연히 블록은 움직입니다.
블록은 움직이다가 보통 멈춥니다. 블록이 멈추는 이유는 마찰력 때문입니다. 마찰이 있는 곳에는 열이 발생합니다. 손바닥을 비벼 보세요 . 손바닥이 따뜻해지죠 ? 블록도 마찬가지입니다. 바닥면과 블록의 바닥면은 마찰력 때문에 따뜻해 집니다 . 마찰력은 전체 역학적 에너지(역학적 에너지 = 위치 에너지 + 운동 에너지)를 감소시키거나 없애기 때문에 소산력이라고도 합니다. 이 경우 마찰력은 블록의 병진 운동 에너지를 없애줍니다. 블록의 병진 운동 에너지는 화학적 위치 에너지에서 비롯됩니다.
칼로르
S19세기 이전에는 어떤 과학자도 알지 못했습니다. 아파 이투 열 atau 열. 열은 특정한 종류의 물질이라는 이론이 등장했는데, 이 물질은 열량 물질이라고 불린다. 하지만 물질의 존재 명명 된 칼로리가 있다는 것을 증명할 수 없습니다. 그것의 존재. 부터 1830년대 후반, 제임스 줄(1818-1889)) 실험을 실시한 결과 다음과 같은 사실을 발견했습니다. 손실되는 운동 에너지는 항상 다음과 같습니다.r ~의 결과로.
열도 아니고 운동 에너지도 아니다k 각각은 영원하지만, 운동 에너지와 열의 총량은 항상 영원하다. 줄은 자신의 실험 결과를 바탕으로 열 전달과 비교했다. 다리어 고온 물체 (뜨거운 물체) ke 저온 물체(차가운 물체). J울은 다음과 같이 결론지었습니다.r ~이다n 에너지g 온도 차이로 인해 움직이는 것. 이것이 거시적인 관점에서 본 열의 정의입니다. 미시적인 관점에서 보면, 열은 설명될 수 있다 운동론을 이용하여.
기체 운동론에서 우리는 물체의 온도가 그 물체를 구성하는 분자들의 운동 에너지의 척도라는 것을 배웠습니다. 물체의 온도가 높을수록 물체를 구성하는 분자들의 운동 에너지는 커집니다. 운동 에너지는 분자의 속도와 관련이 있습니다. 분자의 운동 에너지(EK)가 클수록 분자의 속도(v)도 커집니다. 만약 고온의 물체와 저온의 물체를 접촉시키면 열은 고온의 물체에서 저온의 물체로 자연스럽게 이동합니다 . 물체의 온도가 상승 하면 물체를 구성하는 분자들의 운동 에너지(분자 운동 속도)가 증가합니다. 따라서 열은 빠르게 움직이는 분자들의 운동 에너지라고 결론지을 수 있습니다 .
열이란 온도 차이 로 인해 이동하는 에너지 (거시적 정의)이거나, 빠르게 움직이는 분자의 운동 에너지(미시적 정의)라는 것을 알게 된 과학자들은 마침내 에너지 보존 법칙을 정립했습니다 .
에너지는 한 형태에서 다른 형태로 변할 수 있고, 한 물체에서 다른 물체로 이동할 수 있지만, 총 에너지량은 절대 감소하거나 증가하지 않습니다.
에너지 형태의 변화는 한 물체에서 다른 물체로 에너지가 전달되는 것을 의미합니다 . 모든 에너지 전달에는 항상 노력 또는 일이 수반됩니다. 과학자들의 실험 및 분석 결과 에 따르면 , 열은 온도 차이로 인해 전달되는 에너지(거시적 관점)이거나, 빠르게 움직이는 분자의 운동 에너지(미시적 관점)라는 것이 알려져 있습니다. 따라서 에너지 전달에는 일(W)과 열(Q)이 관여한다고 할 수 있습니다. 열역학 제1법칙은 열과 일을 포함한 에너지 전달을 설명하는 법칙입니다. 열과 일은 에너지의 형태 그 자체는 아니지만 , 물체 사이, 물체와 생물 사이, 또는 생물 사이에서 에너지가 전달될 때 관여하는 요소입니다.
열역학 제1법칙에서 우리는 새로운 물리량인 내부 에너지(U)를 접하게 됩니다 . 내부 에너지는 분자의 운동 에너지와 분자를 구성하는 원자들 사이의 상호작용 또는 물체나 생명체를 구성하는 분자들 사이의 상호작용에서 발생하는 위치 에너지의 총합입니다. 모든 물체는 원자 또는 분자로 이루어져 있으므로 우주에 존재하는 모든 물체는 내부 에너지를 가지고 있습니다. 열과 일을 수반하는 모든 에너지 전달 과정은 내부 에너지의 변화를 초래합니다.
