Articol despre Legea conservării energiei
Forme de energie
În viața noastră de zi cu zi, există multe forme de energie. În ceea ce privește lucrul mecanic și energia, ne-am familiarizat deja cu două forme de energie mecanică, și anume energie potențială dan energie cineticăEnergia potențială este de mai multe tipuri, inclusiv EP gravitațională, EP elastică și EElectricitate PEnergia cinetică este de două tipuri, și anume energia cinetică de translație și energia cinetică de rotație.
Un mango delicios și copt are energie potențială gravitațională atunci când atârnă de tulpină. Același lucru se întâmplă și când te afli la o anumită înălțime față de sol, de exemplu, pe un acoperiș. Un obiect posedă energie potențială gravitațională datorită poziției sale față de Pământ.
Banda de cauciuc întinsă a unei praștii posedă energie potențială elastică. Praștia poate lansa o piatră datorită energiei potențiale elastice conținute în cauciucul întins. În mod similar, un arc tras de un arcaș poate propulsa o săgeată datorită energiei potențiale elastice conținute în arcul întins.
Pe lângă energia potențială și cinetică posedate de materia de dimensiuni mari și pe care o vedem adesea în viața de zi cu zi, există și alte forme de energie. Există energie electrică, energie nucleară, energie chimică etc. După apariția teoriei cinetice, s-a spus că energia sub alte forme (energie electrică, energie chimică etc.) este energie cinetică sau energie potențială la nivel atomic sau molecular. Energia chimică stocată în alimente și combustibil este considerată energie potențială stocată în molecule, datorită forțelor electrice dintre atomii care alcătuiesc moleculele (cunoscute și sub numele de legături chimice). Energia electrică, energia magnetică, energia nucleară pot fi, de asemenea, considerate energie cinetică sau energie potențială la scară atomică.
Schimbări în forma energiei
Este important de menționat că energia se poate schimba de la o formă la alta. La nivel macroscopic, putem găsi nenumărate exemple de transformări energetice. Un mango atârnat de tulpină posedă energie potențială gravitațională. Pe măsură ce mango-ul cade pe pământ, energia sa potențială scade pe parcursul traiectoriei sale spre sol. Pe măsură ce începe să cadă, energia potențială scade deoarece distanța verticală a mango-ului față de sol scade. Această energie se transformă în energie cinetică de translație deoarece viteza mango-ului crește datorită accelerației gravitaționale constante. Energia potențială elastică stocată într-o praștie întinsă se poate transforma în energia cinetică de translație a unei pietre atunci când se eliberează tracțiunea praștiei... un arc curbat posedă, de asemenea, energie potențială elastică.
Energia potențială elastică dintr-un arc curbat poate fi transformată în energia cinetică de translație a săgeții. La nivel microscopic, putem găsi și exemple de transformări energetice. Când aprindeți o lumină neon, energia electrică este transformată simultan în energie luminoasă. Un alt exemplu este transformarea energiei electrice în energie cinetică de rotație (un ventilator) etc. Acest proces de transformare a energiei electrice este de fapt cauzat de schimbarea dintre energia potențială și energia cinetică la nivel atomic sau molecular.
Schimbările de formă a energiei implică de obicei transferul de energie de la un obiect la altul.
Transformările de energie implică de obicei transferul de energie de la un obiect la altul. Un arc curbat are energie potențială elastică. Când arcul este tras înapoi, energia potențială elastică a arcului este transformată în energia cinetică de translație a săgeții. În același timp, energia este transferată de la arc la săgeată. Când împingeți o motocicletă oprită, energia potențială chimică din corpul dumneavoastră este transformată în energia cinetică de translație a motocicletei. În același timp, energia este transferată de la dumneavoastră la motocicletă. Apa din vârful unui baraj are energie potențială gravitațională. Tipa Pe măsură ce apa cade, energia sa potențială gravitațională este transformată în energie cinetică de translație. Apa care cade acționează apoi o turbină. Pe măsură ce apa mișcă turbina, energia sa cinetică de translație este transformată în energie cinetică de rotație. În același timp, energia este transferată de la apă la turbină.
Lucrul mecanic se efectuează întotdeauna atunci când se transferă energie.
În fiecare exemplu care a fost diDupă cum s-a discutat anterior, transferul de energie este întotdeauna însoțit de efort sau lucru mecanic. Când energia se deplasează de la arc la săgeată, arcul efectuează lucru mecanic asupra săgeții. Când energia se deplasează de la tine la motocicletă, tu efectuezi lucru mecanic asupra motocicletei. Când energia se deplasează de la apă la turbină, apa efectuează lucru mecanic asupra turbinei. Dacă nu s-ar efectua niciun lucru mecanic, săgeata nu s-ar mișca atunci când arcul ar fi eliberat și nici o motocicletă defectă nu s-ar mișca atunci când ar fi împinsă. Același lucru este valabil și pentru turbină. Dar, în realitate, săgeata, motocicleta defectă și turbina se mișcă.k. D.concluzionăm că lucrul mecanic (W) este întotdeauna efectuat atunci când energia se deplasează de la un obiect la altul.
Chiar dacă știu deja căa energia își schimbă mereu formakdde la un obiect la altul, dar oamenii de știință nu au putut concluziona că energiai eternă. Oamenii de știință sunt nedumeriți de existența căldurii. Căldură apare întotdeauna din cauza frecării. De exemplu, împingi un bloc pe podea. Când împingi blocul, energia potențială chimică din corpul tău se transformă în energia cinetică de translație a blocului. În același timp, energia este transferată de la tine la bloc. Când energia este transferată de la tine la bloc, depui lucru mecanic asupra blocului (W = Fs). Desigur, blocul se mișcă.
După mișcare, blocul se oprește de obicei. Blocul se oprește din cauza frecării. Unde există frecare, există căldură. CÎncearcă să freci palmele una de alta. Palmele tale vor simți cald, da Același lucru se întâmplă și cu grinda. Suprafața podelei și baza grinzii devin hangat din cauza frecării. Frecarea este numită și forță disipativă deoarece reduce sau elimină energia mecanică totală (energie mecanică = energie potențială + energie cinetică). În acest caz, forța de frecare elimină energia cinetică de translație a blocului. Energia cinetică de translație a blocului provine din energia potențială chimică.
Calorie
SÎnainte de secolul al XIX-lea, niciun om de știință nu știa apa itu caloric sau căldură. A apărut o teorie conform căreia căldura este un anumit tip de substanță (această substanță se numește calorică). Dar prezența substanțelor bernama caloric nu poate fi dovedit existența sa. Din moment ce sfârșitul anilor 1830, James Joule (1818‐1889) a efectuat un experiment și a constatat că energia cinetică pierdută este întotdeauna aceeași ca și cumr rezultat din.
Nici căldură, nici energie cineticăk sunt eterne separat. Ceea ce este întotdeauna etern este cantitatea totală de energie cinetică și căldură. Pe baza rezultatelor experimentelor sale, Joule a făcut o comparație cu transferul de căldură Dari obiecte cu temperatură ridicată (obiecte fierbinți) ke obiecte cu temperatură scăzută (obiecte reci). Joule a concluzionat că dacăr esten energie careg mișcându-se din cauza diferențelor de temperatură. Aceasta este definiția căldurii din punct de vedere macroscopic. Din punct de vedere microscopic, căldura poate fi explicată folosind teoria cinetică.
În cadrul subiectului teoriei cinetice a gazelor, am învățat că temperatura unui obiect este o măsură a energiei cinetice a moleculelor care îl alcătuiesc. Cu cât temperatura unui obiect este mai mare, cu atât energia cinetică a moleculelor care îl alcătuiesc este mai mare. Energia cinetică este legată de viteza de mișcare. Cu cât energia cinetică (EK mai mare) a moleculelor este mai mare, cu atât viteza de mișcare (v mai mare) a moleculelor este mai mare. ADacă atingem un obiect cu temperatură ridicată (obiect fierbinte) cu un obiect cu temperatură scăzută (obiect rece), căldura se transferă automat de la obiectul cu temperatură ridicată la obiectul rece.a temperatură scăzută. Când temperatura unui obiect crește, energia cinetică a moleculelor care alcătuiesc un obiect crește (viteza de mișcare a molecularelor crește). Se poate concluziona Căldura este energia cinetică a moleculelor care se mișcă rapid.
După ce am aflat că energia termică este energie care se mișcă deoarece diferența de temperatură (sens macroscopic) sau căldura este energia cinetică a moleculelor care se mișcă rapid (sens microscopic), în cele din urmă oamenii de științăn Formulează legea conservării energiei:
Energia se poate schimba dintr-o formă în alta, se poate muta de la un obiect la altul, dar energia totală nu scade și nu crește niciodată.
Pschimbări în forma energieii implică transferul de energie de la un obiect la altul. Fiecare transfer de energie este întotdeauna însoțit de efort, cunoscut și sub numele de lucru mecanic. Bazat pe Pe baza rezultatelor experimentelor și analizelor efectuate de oamenii de știință, se știe că, de fapt, căldura este energie transferată datorită diferențelor de temperatură (înțelegere macroscopică) sau căldura este energia cinetică a moleculelor care se mișcă rapid (înțelegere microscopică). Putem spune că lucrul mecanic (W) și căldura (Q) sunt implicate în transferul de energie. Prima lege a termodinamicii este o lege care explică transferul de energie care implică căldură și lucru mecanic. Kcăldura și lucrul mecanic nu sunt forme de energieeu, dar implicate doar în transferul de energie între obiecte, între obiecte și creaturi vii sau între creaturi vii și creaturi vii.
În prima lege a termodinamicii, noi de asemenea Familiarizați-vă cu o nouă mărime, și anume energia internă (U). Energia internă este energia cinetică totală a moleculelor și energia potențială care apare datorită interacțiunii dintre atomii care alcătuiesc o moleculă sau interacțiunii dintre moleculele care alcătuiesc un obiect sau o ființă vie. Fiecare obiect este compus din atomi sau molecule. Astfel, fiecare obiect din univers trebuie să aibă energie internă. Fiecare proces de transfer de energie care implică căldură și lucru mecanic va duce la o modificare a energiei interne.
