To energia sprawia, że życie istniejenie tylko na naszej planecie, ale także we Wszechświecie. Jednak może być zupełnie inaczej. Zatem ciepło, dźwięk, światło, elektryczność, mikrofale, kalorie to różne rodzaje energii. Ta substancja jest niezbędna dla wszystkich zachodzących wokół nas procesów. Wszystko, co istnieje na Ziemi, otrzymuje większość swojej energii ze Słońca, ale są też inne źródła energii. Słońce przenosi ją na naszą planetę aż 100 milionów najpotężniejszych elektrowni wyprodukowanych w tym samym czasie.
Co to jest energia?
W teorii przedstawionej przez Alberta Einsteina:badany jest związek materii i energii. Ten wielki naukowiec był w stanie udowodnić zdolność jednej substancji do przekształcania się w inną. Jednocześnie okazało się, że energia jest najważniejszym czynnikiem w istnieniu ciał, a materia jest drugorzędna.
Energia jest w zasadzie zdolnościąPopracuj trochę. To ona stoi za koncepcją siły zdolnej do poruszania ciałem lub nadawania mu nowych właściwości. Co oznacza termin „energia”? Fizyka jest podstawową nauką, której poświęciło życie wielu naukowców z różnych epok i krajów. Nawet Arystoteles użył słowa „energia” w odniesieniu do działalności człowieka. W tłumaczeniu z języka greckiego „energia” to „aktywność”, „siła”, „działanie”, „siła”. Po raz pierwszy słowo to pojawiło się w traktacie greckiego naukowca o nazwie Fizyka.
W powszechnie przyjętym obecnie znaczeniu terminem tym byłowprowadzone do użytku przez angielskiego fizyka Thomasa Junga. To ważne wydarzenie miało miejsce już w 1807 roku. W latach 50-tych XIX wieku. Angielski mechanik William Thomson jako pierwszy użył pojęcia „energii kinetycznej”, aw 1853 roku szkocki fizyk William Rankin wprowadził termin „energia potencjalna”.
Dziś ten skalar jest obecny wwszystkie działy fizyki. Jest pojedynczą miarą różnych form ruchu i interakcji materii. Innymi słowy, jest miarą przemiany jednych form w inne.
Jednostki miary i symbole
Ilość energii mierzy się w dżulach (J). Ta jednostka specjalna, w zależności od rodzaju energii, może mieć różne oznaczenia, na przykład:
- W to całkowita energia systemu.
- Q - termiczny.
- U jest potencjał.
Rodzaje energii
W przyrodzie występuje wiele różnych rodzajów energii. Najważniejsze z nich to:
- mechaniczny;
- elektromagnetyczny;
- elektryczny;
- chemiczny;
- termiczny;
- jądrowa (atomowa).
Istnieją inne rodzaje energii:lekki, dźwiękowy, magnetyczny. W ostatnich latach coraz więcej fizyków skłania się ku hipotezie o istnieniu tzw. „Ciemnej” energii. Każdy z wcześniej wymienionych rodzajów tej substancji ma swoje własne cechy. Na przykład energia dźwiękowa może być przenoszona za pomocą fal. Przyczyniają się do wibracji błony bębenkowej w uszach ludzi i zwierząt, dzięki czemu można usłyszeć dźwięki. W trakcie różnych reakcji chemicznych uwalnia się energia, która jest niezbędna do życia wszystkich organizmów. Każde paliwo, żywność, akumulatory, baterie są magazynem tej energii.
Nasz luminarz nadaje Ziemi energię w postacifale elektromagnetyczne. Tylko w ten sposób może pokonać ogrom Kosmosu. Dzięki nowoczesnym technologiom, takim jak panele słoneczne, możemy go wykorzystać z największym efektem. Nadwyżki niewykorzystanej energii gromadzone są w specjalnych magazynach energii. Wraz z powyższymi rodzajami energii często stosuje się źródła termalne, rzeki, przypływy i odpływy oceanów oraz biopaliwa.
Energia mechaniczna
Ten rodzaj energii jest badany w dziale fizyki,zwana „Mechaniką”. Jest oznaczony literą E. Jest mierzony w dżulach (J). Co to za energia? Fizyka mechaniki bada ruch ciał i ich wzajemne oddziaływanie lub z polami zewnętrznymi. W tym przypadku energia wynikająca z ruchu ciał nazywana jest kinetyczną (oznaczoną przez Ek), a energia wynikająca z interakcji ciał lub pól zewnętrznych nazywana jest potencjałem (En). Suma ruchu i interakcji reprezentuje całkowitą energię mechaniczną systemu.
Obowiązuje ogólna zasada obliczania obu typów.Aby określić ilość energii, należy obliczyć pracę wymaganą do przeniesienia ciała ze stanu zerowego do tego stanu. Co więcej, im więcej pracy, tym więcej energii będzie miało ciało w tym stanie.
Rozdzielenie gatunków według różnych cech
Istnieje kilka rodzajów separacji energii.Według różnych kryteriów dzieli się na: zewnętrzne (kinetyczne i potencjalne) oraz wewnętrzne (mechaniczne, termiczne, elektromagnetyczne, jądrowe, grawitacyjne). Z kolei energia elektromagnetyczna dzieli się na magnetyczną i elektryczną, a energię jądrową na energię oddziaływań słabych i silnych.
Kinetyczny
Wszelkie poruszające się ciała wyróżniają się obecnościąenergia kinetyczna. Nazywa się to często - jazdą. Energia poruszającego się ciała jest tracona, gdy zwalnia. Zatem im większa prędkość, tym większa energia kinetyczna.
Kiedy poruszające się ciało styka się z nieruchomym obiektem, ten ostatni zostaje przeniesiony na część kinetyki, która również wprawia go w ruch. Wzór na energię kinetyczną jest następujący:
- Edo = mv2: 2,
gdzie m jest masą ciała, v jest prędkością ciała.
Słowami, wzór ten można wyrazić następująco: energia kinetyczna obiektu jest równa połowie iloczynu jego masy przez kwadrat jego prędkości.
Potencjał
Ten rodzaj energii jest w posiadaniu ciał, któreznajdują się w jakimkolwiek polu siłowym. Tak więc magnetyczny występuje, gdy obiekt znajduje się pod wpływem pola magnetycznego. Wszystkie ciała na Ziemi mają potencjalną energię grawitacyjną.
W zależności od właściwości obiektów badań, onimoże mieć różne rodzaje energii potencjalnej. Zatem ciała elastyczne i sprężyste, które są w stanie rozciągać, mają potencjalną energię sprężystości lub napięcia. Każde spadające ciało, które wcześniej było nieruchome, traci potencjał i zyskuje kinetykę. Co więcej, wielkość tych dwóch typów będzie równoważna. W polu grawitacyjnym naszej planety formuła energii potencjalnej będzie miała następującą postać:
- En = mhg,
gdzie m to masa ciała; h jest wysokością środka masy ciała powyżej poziomu zerowego; g jest przyspieszeniem ziemskim.
Słowami wzór ten można wyrazić następująco: energia potencjalna obiektu oddziałującego z Ziemią jest równa iloczynowi jego masy, przyspieszenia ziemskiego i wysokości, na której się znajduje.
Ten skalar jest cechą charakterystycznąrezerwa energii punktu materialnego (ciała) znajdującego się w potencjalnym polu sił i przechodzącej do pozyskiwania energii kinetycznej w wyniku działania sił pola. Czasami nazywa się to funkcją współrzędnych, która jest terminem w Lagrangianu układu (funkcja Lagrange'a układu dynamicznego). Ten system opisuje ich interakcje.
Energia potencjalna jest równa zeru dlapewna konfiguracja ciał znajdujących się w przestrzeni. Wybór konfiguracji jest zdeterminowany wygodą dalszych obliczeń i nazywany jest „normalizacją energii potencjalnej”.
Prawo zachowania energii
Jedna z najbardziej podstawowych zasad fizykijest prawem zachowania energii. Zgodnie z nią energia nie powstaje skądkolwiek i nigdzie nie znika. Ciągle zmienia się z jednej formy w drugą. Innymi słowy, następuje tylko zmiana energii. Na przykład energia chemiczna baterii latarki jest zamieniana na energię elektryczną, a następnie na światło i ciepło. Różne urządzenia gospodarstwa domowego przekształcają energię elektryczną w światło, ciepło lub dźwięk. Najczęściej efektem końcowym zmiany jest ciepło i światło. Następnie energia trafia do otaczającej przestrzeni.
Prawo energii może wiele wyjaśnićzjawiska fizyczne. Naukowcy twierdzą, że jego całkowita objętość we Wszechświecie pozostaje stała przez cały czas. Nikt nie może odtworzyć ani zniszczyć energii. Wytwarzając jeden z jej rodzajów, ludzie wykorzystują energię paliwa, spadającej wody i atomu. W tym samym czasie jeden z jego typów zamienia się w inny.
W 1918 roku g.naukowcom udało się udowodnić, że prawo zachowania energii jest matematyczną konsekwencją translacyjnej symetrii czasu - wielkości sprzężonej energii. Innymi słowy, energia jest zachowywana dzięki temu, że prawa fizyki nie różnią się w różnym czasie.
Funkcje energetyczne
Energia to zdolność organizmu do wykonywania pracy.W zamkniętych układach fizycznych utrzymuje się przez cały czas (tak długo, jak system jest zamknięty) i jest jedną z trzech addytywnych całek ruchu, które zachowują wielkość podczas ruchu. Należą do nich: energia, moment pędu, pęd. Wprowadzenie pojęcia „energia” jest celowe, gdy system fizyczny jest jednorodny w czasie.
Energia wewnętrzna ciał
Jest to suma energii molekularnychinterakcje i ruchy termiczne cząsteczek, które go tworzą. Nie można go zmierzyć bezpośrednio, ponieważ jest to jednoznaczna funkcja stanu układu. Zawsze, gdy system znajduje się w danym stanie, jego energia wewnętrzna ma swoje nieodłączne znaczenie, niezależnie od historii jego istnienia. Zmiana energii wewnętrznej podczas przejścia z jednego stanu fizycznego do drugiego jest zawsze równa różnicy między jej wartościami w stanie końcowym i początkowym.
Wewnętrzna energia gazu
Oprócz ciał stałych, gazy mają również energię.Reprezentuje energię kinetyczną termicznego (chaotycznego) ruchu cząstek układu, które obejmują atomy, cząsteczki, elektrony, jądra. Energia wewnętrzna gazu doskonałego (matematyczny model gazu) jest sumą energii kinetycznych jego cząstek. Uwzględnia to liczbę stopni swobody, czyli liczbę niezależnych zmiennych, które określają położenie cząsteczki w przestrzeni.
Zużycie energii
Każdego roku ludzkość konsumuje wszystkowięcej zasobów energii. Najczęściej węglowodory kopalne, takie jak węgiel, ropa i gaz, są wykorzystywane do pozyskiwania energii potrzebnej do oświetlenia i ogrzewania naszych domów, do działania pojazdów i różnych mechanizmów. Są to zasoby nieodnawialne.
Niestety tylko niewielka część energiijest wydobywany na naszej planecie przy użyciu zasobów odnawialnych, takich jak woda, wiatr i słońce. Dziś ich udział w energetyce wynosi zaledwie 5%. Kolejne 3% osób otrzymuje energię jądrową wytwarzaną w elektrowniach jądrowych.
Zasoby nieodnawialne mają następujące rezerwy (w dżulach):
- energia jądrowa - 2 x 1024;
- energia gazu i ropy - 2 x 10 23;
- wewnętrzne ciepło planety - 5 x 1020.
Roczna wartość odnawialnych zasobów Ziemi:
- energia Słońca - 2 x 1024;
- wiatr - 6 x 1021;
- rzeki - 6,5 x 1019;
- pływy morskie - 2,5 x 1023.
Tylko z terminowym przejściem zwykorzystanie nieodnawialnych zasobów energii Ziemi na rzecz odnawialnej ludzkości ma szansę na długie i szczęśliwe istnienie na naszej planecie. Naukowcy na całym świecie nadal dokładnie badają różne właściwości energii, aby urzeczywistnić najnowsze osiągnięcia.
