Energi er det som gjør livet mulig ikke bare på planeten vår, men også i universet. Det kan imidlertid være veldig forskjellig. Så, varme, lyd, lys, elektrisitet, mikrobølger, kalorier er forskjellige typer energi. For alle prosessene som foregår rundt oss, er dette stoffet nødvendig. Mesteparten av energien som finnes på jorden mottar fra solen, men det finnes andre kilder til det. Solen overfører den til planeten vår så mye som 100 millioner av de kraftigste kraftverkene ville produsere samtidig.
Hva er energi?
Teorien fremsatt av Albert Einstein studerer forholdet mellom materie og energi. Denne store vitenskapsmannen var i stand til å bevise evnen til ett stoff til å bli til et annet. Samtidig viste det seg at energi er den viktigste faktoren i eksistensen av kropper, og materie er sekundær.
Energi er i det store og hele evnen til å gjøre noe arbeid. Det er hun som står forbegrepet en kraft som er i stand til å bevege en kropp eller gi den nye egenskaper. Hva betyr begrepet "energi"? Fysikk er en grunnleggende vitenskap som mange forskere fra forskjellige tidsepoker og land viet livet sitt til. Selv Aristoteles brukte ordet "energi" for å referere til menneskelig aktivitet. Oversatt fra det greske språket er "energi" "aktivitet", "styrke", "handling", "kraft". Første gang dette ordet dukket opp i en avhandling av en gresk vitenskapsmann k alt "fysikk".
I nå allment akseptert forstand ble dette begrepet laget av den engelske fysikeren Thomas Young. Denne betydningsfulle begivenheten fant sted tilbake i 1807. På 50-tallet av XIX århundre. den engelske mekanikeren William Thomson var den første som brukte begrepet "kinetisk energi", og i 1853 introduserte den skotske fysikeren William Rankin begrepet "potensiell energi".
I dag er denne skalære mengden til stede i alle grener av fysikk. Det er et enkelt mål på ulike former for bevegelse og interaksjon av materie. Det er med andre ord et mål på transformasjonen av en form til en annen.
Mål og betegnelser
Mengden energi måles i joule (J). Denne spesialenheten kan, avhengig av energitypen, ha forskjellige betegnelser, for eksempel:
- W er den totale energien til systemet.
- Q - termisk.
- U – potential.
Typer of energy
Det finnes mange forskjellige typer energi i naturen. De viktigste er:
- mekanisk;
- elektromagnetisk;
- elektrisk;
- kjemikalier;
- termisk;
- nukleær (atomær).
Det finnes andre typer energi: lys, lyd, magnetisk. I de senere årene er et økende antall fysikere tilbøyelige til hypotesen om eksistensen av den såk alte "mørke" energien. Hver av de tidligere listede typene av dette stoffet har sine egne egenskaper. For eksempel kan lydenergi overføres ved hjelp av bølger. De bidrar til vibrasjonen av trommehinnene i øret til mennesker og dyr, takket være hvilke lyder kan høres. I løpet av ulike kjemiske reaksjoner frigjøres energien som er nødvendig for livet til alle organismer. All drivstoff, mat, akkumulatorer, batterier er lagringen av denne energien.
Stjernen vår gir jorden energi i form av elektromagnetiske bølger. Bare på denne måten kan den overvinne Kosmos vidder. Takket være moderne teknologi, som solcellepaneler, kan vi bruke den til størst mulig effekt. Overflødig ubrukt energi akkumuleres i spesielle energilagringsanlegg. Sammen med de ovennevnte energitypene, termiske kilder, elver, havfloder og flommer, brukes ofte biodrivstoff.
Mekanisk energi
Denne typen energi studeres i grenen av fysikk k alt "mekanikk". Den er betegnet med bokstaven E. Den måles i joule (J). Hva er denne energien? Mekanikkens fysikk studerer kroppens bevegelser og deres interaksjon med hverandre eller med ytre felt. I dette tilfellet kalles energien på grunn av bevegelse av kropperkinetisk (betegnet med Ek), og energien på grunn av samspillet mellom kropper eller ytre felt kalles potensial (Ep). Summen av bevegelse og interaksjon er den totale mekaniske energien til systemet.
Det er en generell regel for beregning av begge typer. For å bestemme mengden energi, er det nødvendig å beregne arbeidet som kreves for å overføre kroppen fra nulltilstanden til denne tilstanden. Dessuten, jo mer arbeid, jo mer energi vil kroppen ha i denne tilstanden.
Separasjon av arter i henhold til ulike kriterier
Det finnes flere typer energideling. I henhold til ulike kriterier er den delt inn i: ekstern (kinetisk og potensial) og intern (mekanisk, termisk, elektromagnetisk, kjernefysisk, gravitasjon). Elektromagnetisk energi er på sin side delt inn i magnetisk og elektrisk, og kjerneenergi er delt inn i energien til svake og sterke interaksjoner.
Kinetic
Alle bevegelige kropper kjennetegnes ved tilstedeværelsen av kinetisk energi. Det kalles ofte det – kjøring. Energien til en kropp som beveger seg går tapt når den bremser ned. Jo høyere hastighet, jo større kinetisk energi.
Når en kropp i bevegelse kommer i kontakt med en stasjonær gjenstand, overføres en del av den kinetiske til den sistnevnte, og setter den i bevegelse. Formelen for kinetisk energi er som følger:
Med ord kan denne formelen uttrykkes som følger: den kinetiske energien til et objekt erhalvparten av produktet av massen ganger kvadratet av hastigheten.
Potensial
Denne typen energi er besatt av kropper som befinner seg i et slags kraftfelt. Så magnetisk oppstår når et objekt er under påvirkning av et magnetfelt. Alle legemer på jorden har potensiell gravitasjonsenergi.
Avhengig av egenskapene til studieobjektene kan de ha ulike typer potensiell energi. Så, elastiske og elastiske kropper som er i stand til å strekke seg, har potensiell energi av elastisitet eller spenning. Enhver fallende kropp som tidligere var ubevegelig mister potensial og får kinetisk. I dette tilfellet vil verdien av disse to typene være ekvivalent. I gravitasjonsfeltet på planeten vår vil den potensielle energiformelen se slik ut:
Med ord kan denne formelen uttrykkes som følger: den potensielle energien til et objekt som samhandler med jorden er lik produktet av massen, tyngdeakselerasjonen og høyden den befinner seg i.
Denne skalarverdien er en karakteristikk av energireserven til et materialpunkt (kropp) som ligger i et potensielt kraftfelt og brukes til å tilegne seg kinetisk energi på grunn av feltkreftenes arbeid. Noen ganger kalles det koordinatfunksjonen, som er et begrep i systemets Langrangian (lagrangefunksjonen til et dynamisk system). Dette systemet beskriver deres interaksjon.
Potensiell energi er lik null foren viss konfigurasjon av kropper plassert i rommet. Valget av konfigurasjon bestemmes av bekvemmeligheten av ytterligere beregninger og kalles "normalisering av potensiell energi".
Loven om bevaring av energi
Et av fysikkens mest grunnleggende postulater er loven om bevaring av energi. Ifølge ham dukker energi ikke opp fra noe sted og forsvinner ikke noe sted. Det endrer seg hele tiden fra en form til en annen. Det er med andre ord bare en endring i energi. Så for eksempel blir den kjemiske energien til et lommelyktbatteri omdannet til elektrisk energi, og fra den til lys og varme. Ulike husholdningsapparater gjør elektrisk energi til lys, varme eller lyd. Oftest er sluttresultatet av endringen varme og lys. Etter det går energien inn i det omkringliggende rommet.
Energiloven kan forklare mange fysiske fenomener. Forskere hevder at dets totale volumet i universet hele tiden forblir uendret. Ingen kan skape energi på nytt eller ødelegge den. Ved å utvikle en av dens typer bruker folk energien til drivstoff, fallende vann, et atom. Samtidig blir en av formene til en annen.
I 1918 klarte forskere å bevise at loven om bevaring av energi er en matematisk konsekvens av tidens translasjonssymmetri - verdien av konjugert energi. Med andre ord, energi er bevart på grunn av at fysikkens lover ikke er forskjellige til forskjellige tider.
Energifunksjoner
Energi er en kropps evne til å utføre arbeid. I lukketfysiske systemer, er det bevart gjennom hele tiden (så lenge systemet er lukket) og er en av de tre additive integralene av bevegelse som bevarer verdien under bevegelse. Disse inkluderer: energi, vinkelmomentum, momentum. Innføringen av begrepet "energi" er hensiktsmessig når det fysiske systemet er homogent i tid.
Kroppens indre energi
Det er summen av energiene til molekylære interaksjoner og de termiske bevegelsene til molekylene som utgjør den. Det kan ikke måles direkte fordi det er en entydig funksjon av systemets tilstand. Når et system befinner seg i en gitt tilstand, har dets indre energi sin iboende verdi, uavhengig av historien til systemets eksistens. Endringen i indre energi under overgangen fra en fysisk tilstand til en annen er alltid lik forskjellen mellom verdiene i slutt- og starttilstanden.
Intern energi av gass
I tillegg til faste stoffer har gasser også energi. Det representerer den kinetiske energien til den termiske (kaotiske) bevegelsen til partiklene i systemet, som inkluderer atomer, molekyler, elektroner, kjerner. Den indre energien til en ideell gass (en matematisk modell av en gass) er summen av de kinetiske energiene til partiklene. Dette tar hensyn til antall frihetsgrader, som er antallet uavhengige variabler som bestemmer posisjonen til molekylet i rommet.
Energibruk
Hvert år bruker menneskeheten flere og flere energiressurser. Oftest for energi,nødvendig for belysning og oppvarming av våre hjem, drift av kjøretøy og ulike mekanismer, fossile hydrokarboner som kull, olje og gass brukes. De er ikke-fornybare ressurser.
Dessverre kommer bare en liten brøkdel av vår planets energi fra fornybare ressurser som vann, vind og sol. Til dags dato er deres andel i energisektoren bare 5 %. Ytterligere 3 % mennesker mottar i form av atomenergi produsert i atomkraftverk.
Ikke-fornybare ressurser har følgende reserver (i joule):
- kjernekraft - 2 x 1024;
- gass- og oljeenergi – 2 x 10 23;
- planetens indre varme - 5 x 1020.
Årlig verdi av jordens fornybare ressurser:
- solenergi - 2 x 1024;
- vind - 6 x 1021;
- rivers - 6, 5 x 1019;
- sjøvann - 2,5 x 1023.
Bare med en rettidig overgang fra bruk av ikke-fornybare energireserver på jorden til fornybare, har menneskeheten en sjanse til en lang og lykkelig tilværelse på planeten vår. For å implementere banebrytende utvikling fortsetter forskere over hele verden å studere de ulike egenskapene til energi nøye.
