Energijos taupymas ir transformacija
Energijos taupymo samprata
Pagrindinis įstatymas, kuris, kaip pastebėta, galioja visiems gamtos reiškiniams, reikalauja energijos taupymo, ty kad visa energija nesikeičia per daugelį gamtoje vykstančių pokyčių. Energijos taupymas nėra jokio gamtoje vykstančio proceso aprašymas, greičiau tai yra teiginys, kad energija, vadinama energija, išlieka pastovi, nepriklausomai nuo to, kada ji yra įvertinta ar kokie procesai - galbūt apimantys energijos virsmą iš vienos formos į kitą - tęskite vertinimus iš eilės.
Energijos taupymo įstatymas taikomas ne tik visai gamtai, bet ir gamtoje esančioms uždaroms ar izoliuotoms sistemoms. Taigi, jei sistemos ribas galima apibrėžti taip, kad į sistemą nebūtų nei pridedama, nei pašalinama energija, tada energija turi būti tausojama toje sistemoje, nepriklausomai nuo proceso ribų vykstančių procesų detalių. Šio uždarosios sistemos teiginio išvada yra ta, kad kai sistemos energija, kaip nustatyta per du iš eilės einančius vertinimus, nėra vienoda, skirtumas yra energijos, kuri buvo pridėta prie sistemos arba pašalinta iš jos, energijos kiekis, matuojamas laiko intervalas tarp dviejų vertinimų.
Energija sistemoje gali egzistuoti įvairiomis formomis ir gali būti paversta viena forma kitai, atsižvelgiant į taupymo įstatymus. Šios skirtingos formos apima gravitacinę, kinetinę, šiluminę, elastinę, elektrinę, cheminę, spinduliavimo, branduolinę ir masinę energiją. Jį patraukliu ir naudingu padaro universalus energijos sąvokos pritaikymas, taip pat jos išsaugojimo dėsnių išbaigtumas skirtingomis formomis.
Energijos transformacija
Ideali sistema
Paprastas sistemos, kurioje energija keičiama iš vienos formos į kitą, pavyzdys pateikiamas rutulio, kurio masė m, išmetimo į orą pavyzdys. Kai rutulys mestas vertikaliai nuo žemės paviršiaus, jo greitis ir tokiu būdu jo kinetinė energija stabiliai mažėja, kol jis akimirksniu pailsės aukščiausiame taške. Tada jis pasisuka atgal, o jo greitis ir kinetinė energija stabiliai didėja, kai grįžta į žemę. Kinetinė energija E K ir tuo akimirksniu kamuoliu jis paliko žemę (1 balas) buvo pusė masės produktas ir iš greičio kvadrato, arba 1 / 2 MV 1 2 ir nuolat mažėjo iki nulio aukščiausio taško (2 punktas). Kamuoliui pakilus ore, jis įgijo gravitacinę potencialo energiją E p. Potencialas šia prasme nereiškia, kad energija nėra tikra, bet veikiau tai, kad ji yra kaupiama latentine forma ir gali būti panaudota darbui atlikti. Gravitacinė potencinė energija yra energija, kuri kaupiama kūne dėl jo padėties gravitaciniame lauke. Stebima, kad m masės gravitacinė energija gaunama iš masės sandaugos, pasiekto aukščio h, palyginti su tam tikru etaloniniu aukščiu, ir kūno pagreičio g, atsirandančio dėl Žemės traukos jėgos, arba mgh. Tuo metu rutulys paliko žemę h 1 aukštyje . Jo potencinė energija E p1 yra mgh 1. Aukščiausiame taške jo potencinė energija E p2 yra mgh 2. Taikant energijos taupymo įstatymą ir darant prielaidą, kad ore nėra trinties, jie susideda ir sudaro šias lygtis:
Šiame idealizuotame pavyzdyje rutulio kinetinė energija žemės lygyje paverčiama rutulio pakėlimu į h 2, kai jo gravitacinė potencinė energija padidėja mg (h 2 - h 1). Kaip kamuolys nukrenta atgal į pažemio h 1, tai gravitacinė potencinė energija virsta atgal į kinetinę energiją ir jos visos energijos ne h 1 kartą yra 1 / 2 MV 1 2 + MGH 1. Šioje įvykių grandinėje kinetinė rutulio energija nekinta esant h 1; taigi darbas su rutuliu, kurį jam veikia gravitacijos jėga, šiame įvykių cikle yra lygus nuliui. Sakoma, kad ši sistema yra konservatyvi.
