αρχή διατήρησης της ενέργειας

Εξηγούμε ποια είναι η Αρχή της Διατήρησης της Ενέργειας, πώς λειτουργεί και μερικά πρακτικά παραδείγματα αυτού του φυσικού νόμου.

Η δυναμική ενέργεια μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια όταν κατεβαίνουμε μια τσουλήθρα.

Ποια είναι η Αρχή της διατήρησης της ενέργειας;

Η Αρχή της Διατήρησης της Ενέργειας ή Νόμος εξοικονόμησης ενέργειας, γνωστή και ως Πρώτη Αρχή της Θερμοδυναμικής, δηλώνει ότι η συνολική ποσότητα του Ενέργεια σε ένα απομονωμένο φυσικό σύστημα (δηλαδή χωρίς καμία αλληλεπίδραση με άλλα συστήματα) θα παραμένει πάντα το ίδιο, εκτός αν μετατραπεί σε άλλους τύπους ενέργειας.

Αυτό συνοψίζεται στην αρχή ότι η ενέργεια στο σύμπαν Δεν μπορεί ούτε να δημιουργηθεί ούτε να καταστραφεί, μόνο να μετατραπεί σε άλλες μορφές ενέργειας, όπως η ηλεκτρική ενέργεια μέσα θερμιδική ενέργεια (έτσι λειτουργούν οι αντιστάσεις) ή σε φωτεινή ενέργεια (έτσι λειτουργούν οι λαμπτήρες). Ως εκ τούτου, κατά την εκτέλεση ορισμένων εργασιών ή παρουσία ορισμένων χημικών αντιδράσεων, η ποσότητα της αρχικής και της τελικής ενέργειας θα φαίνεται να ποικίλλει εάν δεν ληφθούν υπόψη οι μετασχηματισμοί της.

Σύμφωνα με την Αρχή της Διατήρησης της Ενέργειας, όταν εισάγουμε μια ορισμένη ποσότητα θερμότητας (Q) σε ένα σύστημα, θα είναι πάντα ίση με τη διαφορά μεταξύ της αύξησης της ποσότητας της εσωτερικής ενέργειας (ΔU) συν το δουλειά (W) που έγινε από είπε Σύστημα. Με αυτόν τον τρόπο, έχουμε τον τύπο: Q = ΔU + W, από το οποίο προκύπτει ότι ΔU = Q - W.

Αυτή η αρχή ισχύει και για τον τομέα τουχημεία, δεδομένου ότι η ενέργεια που εμπλέκεται σε μια χημική αντίδραση θα τείνει να διατηρείται πάντα, όπως και ημάζα, εκτός από τις περιπτώσεις που η τελευταία μετατρέπεται σε ενέργεια, όπως υποδηλώνει ο διάσημος τύπος του Άλμπερτ Αϊνστάιν E = m.c2, όπου E είναι ενέργεια, m είναι μάζα και c είναιταχύτητα του φωτός. Αυτή η εξίσωση είναι υψίστης σημασίας στις σχετικιστικές θεωρίες.

Η ενέργεια, λοιπόν, δεν χάνεται, όπως έχει ήδη ειπωθεί, αλλά μπορεί να πάψει να είναι χρήσιμη για την εκτέλεση εργασιών, σύμφωνα με τον Δεύτερο Νόμο της Θερμοδυναμικής:εντροπία (διαταραχή) ενός συστήματος τείνει να αυξάνεται όσο τοκαιρόςΜε άλλα λόγια, τα συστήματα αναπόφευκτα τείνουν σε αταξία.

Η δράση αυτού του δεύτερου νόμου σύμφωνα με τον πρώτο είναι που εμποδίζει την ύπαρξη μεμονωμένων συστημάτων που διατηρούν την ενέργειά τους ανέπαφη για πάντα (όπως το κίνηση διαρκή, ή το καυτό περιεχόμενο ενός θερμός). Το ότι η ενέργεια δεν μπορεί να δημιουργηθεί ή να καταστραφεί δεν σημαίνει ότι παραμένει αμετάβλητη.

Παραδείγματα της Αρχής της διατήρησης της ενέργειας

Ας υποθέσουμε ότι υπάρχει ένα κορίτσι σε μια τσουλήθρα, σε ηρεμία. Μόνο ένας ενεργεί σε αυτό βαρυτική δυναμική ενέργειαΕπομένως, η κινητική του ενέργεια είναι 0 J. Καθώς γλιστράει προς τα κάτω στη διαφάνεια, από την άλλη πλευρά, η ταχύτητά του αυξάνεται και το ίδιο Κινητική ενέργεια, αλλά όταν χάνει ύψος, η βαρυτική του δυναμική ενέργεια μειώνεται επίσης. Τέλος, φτάνει σε πλήρη ταχύτητα ακριβώς στο τέλος της τσουλήθρας, με τη μέγιστη κινητική του ενέργεια. Όμως το ύψος του θα έχει μειωθεί και το δικό του δυναμική ενέργεια Η βαρυτική ενέργεια θα είναι 0 J. Μια ενέργεια μετατρέπεται σε άλλη, αλλά το άθροισμα και των δύο θα αποδίδει πάντα την ίδια ποσότητα στο σύστημα που περιγράφεται.

Ένα άλλο πιθανό παράδειγμα είναι η λειτουργία μιας λάμπας, η οποία λαμβάνει μια ορισμένη ποσότητα ηλεκτρική ενέργεια ενεργοποιώντας τον διακόπτη και τον μετατρέπει σε ΕΝΕΡΓΕΙΑ ΦΩΤΟΣ και σε θερμική ενέργεια, καθώς η λάμπα θερμαίνεται. Η συνολική ποσότητα ηλεκτρικής, θερμικής και φωτεινής ενέργειας είναι η ίδια, αλλά έχει μετατραπεί από ηλεκτρική σε ελαφριά και θερμική.

!-- GDPR -->