Život je to, čo robí životnielen na našej planéte, ale aj vo vesmíre. Môže to byť však veľmi odlišné. Takže teplo, zvuk, svetlo, elektrina, mikrovlnné rúry, kalórie sú rôzne druhy energie. Pre všetky procesy, ktoré prebiehajú okolo nás, je táto látka nevyhnutná. Všetko, čo existuje na Zemi, prijíma väčšinu svojej energie zo Slnka, existujú však aj iné zdroje energie. Slnko ho prenáša na našu planétu až 100 miliónov najsilnejších elektrární, ktoré by vyrobilo súčasne.
Čo je to energia?
V teórii, ktorú predložil Albert Einstein,študuje sa vzťah medzi hmotou a energiou. Tento veľký vedec dokázal dokázať schopnosť jednej látky premieňať sa na inú. Zároveň sa ukázalo, že energia je najdôležitejším faktorom existencie tiel a hmota je druhoradá.
Energia je vo všeobecnosti schopnosťurobiť nejakú prácu. Je to ona, kto stojí za konceptom sily schopnej hýbať telom alebo mu dať nové vlastnosti. Čo znamená pojem „energia“? Fyzika je základná veda, ktorej venovali svoj život mnohí vedci z rôznych epoch a krajín. Aj Aristoteles používal slovo „energia“ na označenie ľudskej činnosti. V preklade z gréckeho jazyka je „energia“ „aktivita“, „sila“, „akcia“, „sila“. Prvýkrát sa toto slovo objavilo v pojednaní gréckeho vedca s názvom Fyzika.
V súčasnosti všeobecne akceptovanom zmysle tento výraz bolzaviedol do používania anglický fyzik Thomas Jung. Táto významná udalosť sa stala späť v roku 1807. V 50. rokoch XIX storočia. Anglický mechanik William Thomson prvýkrát použil koncept „kinetickej energie“ a v roku 1853 škótsky fyzik William Rankin zaviedol pojem „potenciálna energia“.
Dnes je tento skalár prítomný vvšetky časti fyziky. Je to jediná miera rôznych foriem pohybu a interakcie hmoty. Inými slovami, je to miera premeny niektorých foriem na iné.
Merné jednotky a symboly
Množstvo energie sa meria v jouloch (J). Táto špeciálna jednotka môže mať v závislosti od typu energie rôzne označenia, napríklad:
- W je celková energia systému.
- Q - tepelná.
- U je potenciál.
Druhy energie
V prírode existuje veľa rôznych druhov energie. Hlavné sú:
- mechanický;
- elektromagnetické;
- elektrický;
- chemická;
- tepelné;
- jadrový (atómový).
Existujú aj iné druhy energie:svetelné, zvukové, magnetické. V posledných rokoch sa čoraz viac fyzikov prikláňa k hypotézam o existencii takzvanej „temnej“ energie. Každý z vyššie uvedených typov tejto látky má svoje vlastné charakteristické vlastnosti. Napríklad zvuková energia sa môže prenášať pomocou vĺn. Prispievajú k vibrácii ušných bubienkov v ušiach ľudí a zvierat, vďaka čomu je možné počuť zvuky. V priebehu rôznych chemických reakcií sa uvoľňuje energia, ktorá je nevyhnutná pre život všetkých organizmov. Skladovaním tejto energie je akékoľvek palivo, jedlo, akumulátory, batérie.
Naše svietidlo dodáva Zemi energiu vo formeelektromagnetické vlny. Iba tak môže prekonať rozľahlosť Kozmu. Vďaka moderným technológiám, ako sú solárne panely, ho môžeme využiť v maximálnej miere. Prebytočná nevyužitá energia sa hromadí v špeciálnych zariadeniach na skladovanie energie. Spolu s vyššie uvedenými druhmi energie sa často používajú termálne pramene, rieky, príliv a odliv oceánu a biopalivá.
Mechanická energia
Tento typ energie je študovaný v časti fyziky,s názvom „Mechanika“. Označuje sa písmenom E. Meria sa v jouloch (J). Aká je to energia? Fyzika mechaniky študuje pohyb telies a ich interakciu navzájom alebo s vonkajšími poľami. V tomto prípade sa energia v dôsledku pohybu telies nazýva kinetická (označuje sa Ek) a energia v dôsledku interakcie telies alebo vonkajších polí sa nazýva potenciálna (En). Súčet pohybu a interakcie predstavuje celkovú mechanickú energiu systému.
Pre výpočet obidvoch typov existuje všeobecné pravidlo.Na určenie množstva energie je potrebné vypočítať prácu potrebnú na prenos tela z nulového stavu do tohto stavu. Čím viac práce, tým viac energie bude mať telo v tomto stave.
Separácia druhov podľa rôznych charakteristík
Existuje niekoľko druhov separácie energie.Podľa rôznych kritérií sa delí na: vonkajšie (kinetické a potenciálne) a vnútorné (mechanické, tepelné, elektromagnetické, jadrové, gravitačné). Elektromagnetická energia sa zase delí na magnetickú a elektrickú a jadrová energia na energiu slabých a silných interakcií.
Kinetický
Akékoľvek pohybujúce sa telá sa odlišujú podľa prítomnostiKinetická energia. Často sa tomu hovorí - šoférovanie. Energia tela, ktoré sa pohybuje, sa stráca, keď spomalí. Čím vyššia je rýchlosť, tým väčšia je kinetická energia.
Keď sa pohybujúce sa telo dostane do kontaktu so stacionárnym objektom, tento sa prenesie do časti kinetiky, ktorá ho tiež uvedie do pohybu. Vzorec kinetickej energie je nasledovný:
- Ena = mv2: 2,
kde m je hmotnosť tela, v je rýchlosť tela.
Slovami možno tento vzorec vyjadriť nasledovne: kinetická energia objektu sa rovná polovici produktu jeho hmotnosti druhou mocninou jeho rýchlosti.
Potenciál
Tento typ energie majú telá, ktorésú v akomkoľvek silovom poli. Takže magnetické sa vyskytuje, keď je objekt pod vplyvom magnetického poľa. Všetky telesá na Zemi majú potenciálnu gravitačnú energiu.
Podľa vlastností študovaných predmetov onimôže mať rôzne druhy potenciálnej energie. Takže elastické a elastické telá, ktoré sú schopné natiahnuť sa, majú potenciálnu energiu pružnosti alebo napätia. Každé padajúce teleso, ktoré bolo predtým nehybné, stráca potenciál a získava kinetiku. Okrem toho bude veľkosť týchto dvoch typov ekvivalentná. V gravitačnom poli našej planéty bude mať vzorec potenciálnej energie nasledujúcu formu:
- EP = mhg,
kde m je telesná hmotnosť; h je výška stredu hmotnosti tela nad nulovou úrovňou; g je gravitačné zrýchlenie.
Slovom možno tento vzorec vyjadriť nasledovne: potenciálna energia objektu interagujúceho so Zemou sa rovná súčinu jeho hmotnosti, gravitačného zrýchlenia a výšky, v ktorej sa nachádza.
Tento skalár je charakteristikaenergetická rezerva hmotného bodu (tela) umiestneného v potenciálnom silovom poli a smerujúca k získaniu kinetickej energie v dôsledku práce síl poľa. Niekedy sa nazýva súradnicová funkcia, čo je výraz v Lagrangeovej sústave (Lagrangeova funkcia dynamického systému). Tento systém popisuje ich interakciu.
Potenciálna energia sa rovná nule preurčitá konfigurácia telies umiestnených vo vesmíre. Výber konfigurácie je daný pohodlnosťou ďalších výpočtov a nazýva sa „normalizácia potenciálnej energie“.
Zákon úspory energie
Jeden z najzákladnejších princípov fyzikyje zákon úspory energie. V súlade s ním energia nevzniká odnikiaľ a nikde nezmizne. Neustále sa mení z jednej formy do druhej. Inými slovami, dôjde iba k zmene energie. Takže napríklad chemická energia batérie baterky sa premieňa na elektrickú energiu a z nej na svetlo a teplo. Rôzne domáce spotrebiče premieňajú elektrickú energiu na svetlo, teplo alebo zvuk. Konečným výsledkom zmeny je najčastejšie teplo a svetlo. Potom energia ide do okolitého priestoru.
Zákon energie môže vysvetliť veľafyzikálne javy. Vedci tvrdia, že jeho celkový objem vo vesmíre zostáva neustále konštantný. Nikto nemôže znovu vytvoriť alebo zničiť energiu. Pri výrobe jedného z týchto typov ľudia využívajú energiu paliva, padajúcu vodu a atóm. Jeden z jeho typov sa zároveň mení na druhý.
V roku 1918 g.vedci dokázali dokázať, že zákon zachovania energie je matematickým dôsledkom translačnej symetrie času - veľkosti konjugovanej energie. Inými slovami, energia sa šetrí vďaka tomu, že zákony fyziky sa nelíšia v rôznych časoch.
Energetické vlastnosti
Energia je schopnosť tela pracovať.V uzavretých fyzikálnych systémoch pretrváva po celú dobu (pokiaľ je systém uzavretý) a je jedným z troch aditívnych integrálov pohybu, ktoré počas pohybu zachovávajú veľkosť. Patria sem: energia, moment hybnosti, hybnosť. Zavedenie pojmu „energia“ je účelné, ak je fyzikálny systém v čase homogénny.
Vnútorná energia telies
Je to súčet energií molekulárnejinterakcie a tepelné pohyby molekúl, ktoré ju tvoria. Nedá sa to priamo zmerať, pretože ide o jednoznačnú funkciu stavu systému. Kedykoľvek je systém v danom stave, jeho vnútorná energia má svoj inherentný význam, bez ohľadu na históriu existencie systému. Zmena vnútornej energie počas prechodu z jedného fyzikálneho stavu do druhého sa vždy rovná rozdielu medzi jej hodnotami v konečnom a počiatočnom stave.
Vnútorná plynová energia
Okrem tuhých látok majú plyny aj energiu.Predstavuje kinetickú energiu tepelného (chaotického) pohybu častíc systému, ktoré zahŕňajú atómy, molekuly, elektróny, jadrá. Vnútorná energia ideálneho plynu (matematický model plynu) je súčtom kinetických energií jeho častíc. Toto zohľadňuje počet stupňov voľnosti, čo je počet nezávislých premenných, ktoré určujú polohu molekuly v priestore.
Spotreba energie
Ľudstvo každý rok spotrebuje všetkoviac zdrojov energie. Najčastejšie sa fosílne uhľovodíky ako uhlie, ropa a plyn používajú na získanie energie potrebnej na osvetlenie a vykurovanie našich domovov, na prevádzku vozidiel a rôznych mechanizmov. Sú to neobnoviteľné zdroje.
Bohužiaľ iba malá časť energiesa na našej planéte ťaží pomocou obnoviteľných zdrojov, ako je voda, vietor a slnko. Dnes je ich podiel v energetickom sektore iba 5%. Ďalšie 3% ľudí získava vo forme jadrovej energie vyrobenej v jadrových elektrárňach.
Neobnoviteľné zdroje majú nasledujúce rezervy (v jouloch):
- jadrová energia - 2 x 1024;
- energia plynu a ropy - 2 x 10 23;
- vnútorné teplo planéty - 5 x 1020.
Ročná hodnota obnoviteľných zdrojov Zeme:
- energia Slnka - 2 x 1024;
- vietor - 6 x 1021;
- rieky - 6,5 x 1019;
- morské prílivy - 2,5 x 1023.
Iba s včasným prechodom zvyužitie neobnoviteľných energetických rezerv Zeme na obnoviteľné ľudstvo má šancu na dlhú a šťastnú existenciu na našej planéte. Vedci z celého sveta naďalej starostlivo skúmajú rôzne vlastnosti energie, aby stelesnili špičkový vývoj.
