Energia é o que faz a vida existirnão apenas em nosso planeta, mas também no Universo. No entanto, pode ser muito diferente. Portanto, calor, som, luz, eletricidade, microondas, calorias são diferentes tipos de energia. Para todos os processos que ocorrem ao nosso redor, essa substância é necessária. Tudo o que existe na Terra recebe a maior parte de sua energia do Sol, mas também existem outras fontes de energia. O sol o transfere para o nosso planeta tanto quanto 100 milhões das usinas mais poderosas teriam produzido simultaneamente.
O que é energia?
Na teoria apresentada por Albert Einstein,a relação entre matéria e energia está sendo estudada. Este grande cientista conseguiu provar a capacidade de uma substância se transformar em outra. Ao mesmo tempo, descobriu-se que a energia é o fator mais importante na existência dos corpos e a matéria é secundária.
Energia é, em geral, uma habilidadefaça algum trabalho. É ela quem defende o conceito de força capaz de mover um corpo ou de lhe dar novas propriedades. O que significa o termo "energia"? A física é uma ciência fundamental à qual muitos cientistas de diferentes épocas e países dedicaram suas vidas. Até mesmo Aristóteles usou a palavra "energia" para se referir à atividade humana. Na tradução da língua grega, "energia" é "atividade", "força", "ação", "poder". A primeira vez que essa palavra apareceu em um tratado de um cientista grego chamado Física.
No sentido agora geralmente aceito, este termo foiintroduzido em uso pelo físico inglês Thomas Jung. Este evento significativo ocorreu em 1807. Na década de 50 do século XIX. O mecânico inglês William Thomson usou pela primeira vez o conceito de "energia cinética", e em 1853 o físico escocês William Rankin introduziu o termo "energia potencial".
Hoje este escalar está presente emtodas as seções de física. É uma medida única de várias formas de movimento e interação da matéria. Em outras palavras, é uma medida da transformação de algumas formas em outras.
Unidades de medida e símbolos
A quantidade de energia é medida em joules (J). Esta unidade especial, dependendo do tipo de energia, pode ter diferentes designações, por exemplo:
- W é a energia total do sistema.
- Q - térmico.
- U é potencial.
Tipos de energia
Existem muitos tipos diferentes de energia na natureza. Os principais são:
- mecânico;
- eletromagnético;
- elétrico;
- químico;
- térmico;
- nuclear (atômico).
Existem outros tipos de energia:luz, som, magnético. Nos últimos anos, um número crescente de físicos inclina-se à hipótese da existência da chamada energia "escura". Cada um dos tipos desta substância listados anteriormente tem suas próprias características. Por exemplo, a energia do som pode ser transmitida por ondas. Eles contribuem para a vibração dos tímpanos nos ouvidos das pessoas e animais, graças aos quais os sons podem ser ouvidos. No curso de várias reações químicas, a energia é liberada, necessária para a vida de todos os organismos. Qualquer combustível, alimento, acumuladores, baterias são o armazenamento dessa energia.
Nossa luminária dá à Terra energia na formaondas eletromagnéticas. Só assim ela pode superar a vastidão do Cosmos. Graças às tecnologias modernas, como os painéis solares, podemos usá-lo da melhor forma. A energia excedente não utilizada é acumulada em instalações especiais de armazenamento de energia. Junto com os tipos de energia acima, fontes termais, rios, vazantes e vazantes do oceano e biocombustíveis são freqüentemente usados.
Energia mecânica
Este tipo de energia é estudado na seção de física,denominado "Mecânica". É denotado pela letra E. É medido em joules (J). Que energia é essa? A física da mecânica estuda o movimento dos corpos e sua interação entre si ou com campos externos. Nesse caso, a energia devida ao movimento dos corpos é chamada de cinética (denotada por Ek), e a energia devida à interação de corpos ou campos externos é chamada de potencial (En). A soma do movimento e da interação representa a energia mecânica total do sistema.
Existe uma regra geral para calcular os dois tipos.Para determinar a quantidade de energia, deve-se calcular o trabalho necessário para transferir o corpo do estado zero para este estado. Além disso, quanto mais trabalho, mais energia o corpo terá neste estado.
Separação de espécies de acordo com diferentes características
Existem vários tipos de separação de energia.De acordo com vários critérios, é dividido em: externo (cinético e potencial) e interno (mecânico, térmico, eletromagnético, nuclear, gravitacional). A energia eletromagnética, por sua vez, é subdividida em magnética e elétrica, e a energia nuclear em energia de interações fracas e fortes.
Cinético
Quaisquer corpos em movimento são distinguidos pela presençaenergia cinética. Muitas vezes é chamado assim - dirigir. A energia de um corpo em movimento é perdida quando ele desacelera. Assim, quanto mais rápida for a velocidade, maior será a energia cinética.
Quando um corpo em movimento entra em contato com um objeto estacionário, este é transferido para uma parte da cinética, que também o coloca em movimento. A fórmula da energia cinética é a seguinte:
- Epara = mv2: 2,
onde m é a massa do corpo, v é a velocidade do corpo.
Em palavras, essa fórmula pode ser expressa da seguinte forma: a energia cinética de um objeto é igual à metade do produto de sua massa pelo quadrado de sua velocidade.
Potencial
Este tipo de energia é possuído por corpos queestão em qualquer campo de força. Portanto, magnético ocorre quando um objeto está sob a influência de um campo magnético. Todos os corpos da Terra têm energia gravitacional potencial.
Dependendo das propriedades dos objetos de estudo, elespode ter diferentes tipos de energia potencial. Assim, corpos elásticos e elásticos que são capazes de se esticar possuem energia potencial de elasticidade ou tensão. Qualquer corpo em queda, que antes estava imóvel, perde potencial e ganha cinética. Além disso, a magnitude desses dois tipos será equivalente. No campo gravitacional de nosso planeta, a fórmula da energia potencial terá a seguinte forma:
- En = mhg,
onde m é o peso corporal; h é a altura do centro de massa corporal acima do nível zero; g é a aceleração da gravidade.
Em palavras, essa fórmula pode ser expressa da seguinte forma: a energia potencial de um objeto em interação com a Terra é igual ao produto de sua massa, a aceleração da gravidade e a altura em que está localizado.
Este escalar é uma característicareserva de energia de um ponto material (corpo) localizado em um campo de força potencial e que vai para a aquisição de energia cinética devido ao trabalho das forças do campo. Às vezes é chamada de função de coordenada, que é um termo no Lagrange do sistema (a função de Lagrange do sistema dinâmico). Este sistema descreve sua interação.
A energia potencial é igualada a zero parauma certa configuração de corpos localizados no espaço. A escolha da configuração é determinada pela conveniência de cálculos adicionais e é chamada de "normalização de energia potencial".
Lei da conservação de energia
Um dos princípios mais básicos da físicaé a Lei de Conservação de Energia. De acordo com ele, a energia não surge de lugar nenhum e não desaparece em parte alguma. Ele muda constantemente de uma forma para outra. Em outras palavras, ocorre apenas uma mudança na energia. Assim, por exemplo, a energia química da bateria da lanterna é convertida em energia elétrica e, a partir dela, em luz e calor. Vários eletrodomésticos convertem energia elétrica em luz, calor ou som. Na maioria das vezes, o resultado final da mudança é o calor e a luz. Depois disso, a energia vai para o espaço circundante.
A lei da energia pode explicar muitosfenômenos físicos. Os cientistas afirmam que seu volume total no Universo permanece constante o tempo todo. Ninguém pode recriar ou destruir energia. Ao produzir um de seus tipos, as pessoas usam a energia do combustível, da água caindo e de um átomo. Ao mesmo tempo, um de seus tipos se transforma em outro.
Em 1918 g.os cientistas conseguiram provar que a lei da conservação da energia é uma consequência matemática da simetria translacional do tempo - a magnitude da energia conjugada. Em outras palavras, a energia é conservada devido ao fato de que as leis da física não diferem em momentos diferentes.
Recursos de energia
Energia é a capacidade do corpo de trabalhar.Em sistemas físicos fechados, ele persiste durante todo o tempo (contanto que o sistema esteja fechado) e é uma das três integrais aditivas de movimento que conservam a magnitude durante o movimento. Estes incluem: energia, momento angular, momento. A introdução do conceito de "energia" é conveniente quando o sistema físico é homogêneo no tempo.
Energia interna dos corpos
É a soma das energias das moléculasinterações e movimentos térmicos das moléculas que o compõem. Não pode ser medido diretamente porque é uma função inequívoca do estado do sistema. Sempre que um sistema está em um determinado estado, sua energia interna tem seu significado inerente, independentemente da história de existência do sistema. A mudança na energia interna durante a transição de um estado físico para outro é sempre igual à diferença entre seus valores nos estados final e inicial.
Energia interna do gás
Além dos sólidos, os gases também possuem energia.Representa a energia cinética do movimento térmico (caótico) das partículas do sistema, que incluem átomos, moléculas, elétrons, núcleos. A energia interna de um gás ideal (modelo matemático de um gás) é a soma das energias cinéticas de suas partículas. Isso leva em consideração o número de graus de liberdade, que é o número de variáveis independentes que determinam a posição da molécula no espaço.
Uso de energia
Todos os anos a humanidade consome tudomais recursos de energia. Na maioria das vezes, hidrocarbonetos fósseis como carvão, petróleo e gás são usados para obter a energia necessária para iluminar e aquecer nossas casas, o funcionamento de veículos e vários mecanismos. Eles são recursos não renováveis.
Infelizmente, apenas uma pequena fração da energiaé extraído em nosso planeta usando recursos renováveis como água, vento e sol. Hoje sua participação no setor de energia é de apenas 5%. Outros 3% das pessoas chegam na forma de energia nuclear produzida em usinas nucleares.
Os recursos não renováveis têm as seguintes reservas (em joules):
- energia nuclear - 2 x 1024;
- energia de gás e petróleo - 2 x 10 23;
- o calor interno do planeta - 5 x 1020.
Valor anual dos recursos renováveis da Terra:
- energia do Sol - 2 x 1024;
- vento - 6 x 1021;
- rios - 6,5 x 1019;
- marés do mar - 2,5 x 1023.
Apenas com uma transição oportuna deusar as reservas de energia não renovável da Terra para a humanidade renovável tem a chance de uma existência longa e feliz em nosso planeta. Cientistas de todo o mundo continuam a estudar cuidadosamente as várias propriedades da energia para incorporar desenvolvimentos de ponta.
