Back to the topics list

zachowanie energii

Najprostszą definicją energii jest „zdolność do wykonania pracy”. Energia to sposób, w jaki rzeczy się zmieniają i poruszają. Jest wszędzie wokół nas i przybiera różne formy. Potrzeba energii, aby gotować jedzenie, jeździć do szkoły i skakać w powietrzu. Energia jest potrzebna do ewolucji form życia na Ziemi. Istnieją różne formy energii – cieplna, elektryczna, chemiczna, jądrowa itp.

Co to jest prawo zachowania energii?

Prawo zachowania energii mówi, że energii nie można ani stworzyć, ani zniszczyć, ale można ją zmieniać z jednej formy w drugą. Jeśli weźmiesz pod uwagę wszystkie formy energii, całkowita energia izolowanego systemu zawsze pozostaje stała.

Oznacza to, że w systemie izolowanym, takim jak wszechświat, jeśli w jakiejś jego części następuje utrata energii, w innej części wszechświata musi nastąpić przyrost równej ilości energii. Energia zmienia formę, ale całkowita ilość energii we wszechświecie pozostaje taka sama.

Kiedy używamy energii, nie znika ona, ale zmienia się z jednej formy energii w inną. Na przykład silnik samochodowy spala benzynę i przekształca energię chemiczną benzyny w energię mechaniczną. Innym dobrym przykładem zasady zachowania energii są ogniwa słoneczne zamieniające energię promieniowania na energię elektryczną.

Kiedy obserwujemy przemiany energii w naszym codziennym życiu, może się wydawać, że energia nieustannie zanika. Na przykład, jeśli kopiemy piłkę nożną po ziemi, przekazujemy jej energię kinetyczną. Będzie się kręcił przez jakiś czas, ale w końcu przestanie. Zastanówmy się, co mogło się stać z energią kinetyczną piłki. Podczas toczenia piłka ociera się o podłoże. Część energii kinetycznej zamienia się w ciepło w wyniku tarcia. Część energii piłki zmienia się również w energię dźwiękową, którą można usłyszeć, gdy piłka się porusza. Chociaż piłka traci energię kinetyczną, ogólna ilość energii we wszechświecie nie maleje. Piłka traci energię, ale ta energia jest przekazywana do innych części wszechświata. Energia jest zachowana; nie można go ani stworzyć, ani zniszczyć. Chociaż w wielu przypadkach może się wydawać, że energia jest uzyskiwana lub tracona, tak naprawdę zmienia się tylko w formie.

Zachowanie energii to równowaga energii we wszechświecie. Kiedy piłka jest kopnięta, pewna ilość energii jest przekazywana przez kopnięcie. Piłka zyskuje taką samą ilość energii, głównie w postaci energii kinetycznej. Jednak energia kinetyczna piłki maleje, ponieważ część tej energii jest przekształcana w energię dźwiękową i ciepło w wyniku tarcia między piłką a podłożem. Zgodnie z zasadą zachowania energii, ilość energii, jaką piłkarz przekazuje piłce kopnięciem, jest równa energii, którą piłka zyskuje. Z kolei energia, którą traci piłka, jest równa ilości energii, która jest przekazywana do wszechświata jako energia dźwiękowa i ciepło, gdy piłka zwalnia.

Różne formy energii

Ogólnie rzecz biorąc, energię można podzielić na dwie szerokie kategorie:

• Energia kinetyczna to energia poruszających się obiektów
• Energia potencjalna to energia, która jest magazynowana

Energia może przybierać różne formy. Oto kilka przykładów

• Chemiczny – Energia chemiczna pochodzi z atomów i cząsteczek oraz ich interakcji.
• Elektryczny – Energia elektryczna jest generowana przez ruch elektronów
• Grawitacja – Duże obiekty, takie jak Ziemia i Słońce, wytwarzają grawitację i energię grawitacyjną.
• Ciepło – Energia cieplna jest również nazywana energią cieplną. Pochodzi z interakcji cząsteczek o różnych temperaturach.
• Światło – Światło nazywane jest energią promienistą. Ziemia czerpie dużo energii ze światła słonecznego.
• Ruch – Wszystko, co się porusza, ma energię. Nazywa się to również energią kinetyczną.
• Jądrowe – ogromne ilości energii jądrowej mogą być generowane przez rozszczepianie atomów.
• Potencjał – energia potencjalna to energia, która jest magazynowana. Jednym z przykładów jest sprężyna, która jest wciśnięta do końca. Innym przykładem jest książka stojąca wysoko na półce.

Standardową jednostką miary energii jest dżul, w skrócie J. Stosowane są inne jednostki miary energii – kilowatogodziny, kalorie, niutonometry, termy i funty funtowe.

Transfery energii

Transfer energii ma miejsce, gdy energia przemieszcza się z jednego miejsca do drugiego. Energia może przenosić się z jednego obiektu na drugi, na przykład gdy energia poruszającej się stopy jest przenoszona na piłkę nożną lub energia może zmieniać się z jednej postaci w drugą. Kiedy energia w baterii jest wykorzystywana do zasilania urządzenia elektronicznego, energia chemiczna jest przekształcana w energię elektryczną, która porusza się wzdłuż przewodów. Energia może być przenoszona przez światło, dźwięk i ciepło.

Energia może być przenoszona jako światło - Energia świetlna jest jedyną formą energii, którą możemy zobaczyć. Światło słoneczne pomaga rosnąć roślinom i sprawia, że możemy cieszyć się jedzeniem. Energia słoneczna zasila również ogniwa słoneczne, które można wykorzystać do wytwarzania energii elektrycznej.

Energia może być przekazywana w postaci dźwięku – Głośne koncerty, orkiestry marszowe lub głośna muzyka płynąca z głośników czasami wytwarzają tyle energii, że można poczuć wibracje w ciele. Energia dźwiękowa jest przenoszona, gdy fala dźwiękowa przemieszcza się od źródła, jak bęben, do innego obiektu. Jeśli dźwięk jest wystarczająco głośny, fale wywołają bardzo intensywne wibracje, które możesz poczuć w klatce piersiowej.

Energia może być przekazywana w postaci ciepła – Siedząc przy ognisku, możesz poczuć, jak ciepło ogrzewa Twoje ciało. Ciepło może przenosić się z ciepłych obiektów do chłodniejszych obiektów.

Niektóre powszechne przykłady prawa zachowania energii są następujące

• Kiedy poruszający się samochód uderza w zaparkowany samochód i powoduje ruch zaparkowanego samochodu, energia jest przekazywana z poruszającego się samochodu do zaparkowanego samochodu.
• Zielone rośliny wykorzystują światło słoneczne do przeprowadzenia procesu fotosyntezy. Pozwala im magazynować energię w komórkach. W tym procesie energia świetlna jest przekształcana w energię chemiczną, której używają do wzrostu i odżywiania.
• Kiedy włączamy wentylator, energia elektryczna zamienia się w energię mechaniczną.
• W elektrowniach cieplnych energia cieplna jest przetwarzana na energię elektryczną. Ciepło natomiast powstaje w wyniku spalania paliw kopalnych, które jest przemianą energii chemicznej w energię cieplną.
• Kiedy powstrzymujesz piłkę przed toczeniem się po podłodze, może się wydawać, że nie następuje konwersja energii, ale w rzeczywistości pochłaniasz energię kinetyczną piłki i zamieniasz ją w energię potencjalną ciepła.
• Nawet kiedy pchasz krzesło, aby przesunąć je z pozycji statycznej, wykorzystujesz energię potencjalną zmagazynowaną w twoim ciele do wykonania zadania. Na początku twoja energia potencjalna zostaje przeniesiona na krzesło. Następnie zamieniana jest na energię kinetyczną, która ostatecznie powoduje ruch krzesła z jego pozycji.
• Woda może wytwarzać energię elektryczną. Woda spada z nieba, przekształcając energię potencjalną w energię kinetyczną. Energia ta jest następnie wykorzystywana do obracania turbiny generatora w celu wytworzenia energii elektrycznej. W tym procesie energia potencjalna wody w zaporze może zostać przekształcona w energię kinetyczną, która następnie może stać się energią elektryczną.

Interesującą konsekwencją prawa zachowania energii jest to, że oznacza to, że maszyny perpetuum mobile pierwszego rodzaju nie są możliwe. Innymi słowy, system musi mieć zewnętrzne źródło zasilania, aby w sposób ciągły dostarczać nieograniczonej energii do otoczenia.