Enerjinin korunumu ve dönüşümü
Enerji tasarrufu kavramı
Tüm doğal fenomenler için geçerli gözlenen temel bir yasa, enerjinin korunmasını gerektirir - yani, toplam enerjinin doğada meydana gelen pek çok değişiklikte değişmemesi. Enerjinin korunumu, doğada devam eden herhangi bir sürecin tanımı değildir, aksine, ne zaman değerlendirildiğine veya hangi işlemlerin (muhtemelen bir formdan diğerine enerjinin dönüşümleri dahil) ne olursa olsun, enerji denilen miktarın sabit kaldığının bir ifadesidir. birbirini izleyen değerlendirmeler arasında devam edin.
Enerjinin korunumu yasası sadece bir bütün olarak doğaya değil, aynı zamanda doğa içindeki kapalı veya izole sistemlere de uygulanır. Dolayısıyla, bir sistemin sınırları, sisteme hiçbir enerji eklenmeyecek veya sistemden çıkarılamayacak şekilde tanımlanabiliyorsa, sistem sınırları içinde devam eden süreçlerin detaylarına bakılmaksızın enerji bu sistem içinde korunmalıdır. Bu kapalı sistem ifadesinin bir sonucu, iki ardışık değerlendirmede belirlenen bir sistemin enerjisi aynı olmadığında, fark, sistemdeki sisteme eklenen veya sistemden çıkarılan enerji miktarının bir ölçüsüdür. iki değerlendirme arasında geçen zaman aralığı.
Enerji, bir sistem içinde birçok formda var olabilir ve koruma yasası kısıtlaması dahilinde bir formdan diğerine dönüştürülebilir. Bu farklı formlar yerçekimi, kinetik, termal, elastik, elektrik, kimyasal, radyant, nükleer ve kütle enerjisidir. Enerji kavramının evrensel olarak uygulanabilirliği ve korunmasının yasasının farklı şekillerde bütünlüğü, onu çekici ve kullanışlı kılar.
Enerjinin dönüşümü
İdeal bir sistem
Kütle m olan bir topun havaya fırlatılmasında enerjinin bir formdan diğerine dönüştürüldüğü basit bir sistem örneği sağlanmıştır. Top yerden dikey olarak fırlatıldığında, hızı ve dolayısıyla kinetik enerjisi, anlık olarak en yüksek noktasında dinlenene kadar sabit bir şekilde azalır. Daha sonra kendini tersine çevirir ve yere döndükçe hızı ve kinetik enerjisi sürekli olarak artar. Kinetik enerji E k anda topun Yere (nokta 1) sol yarısı kütlesinin ve hızının karesinin, yoksa 1 / 2 mv 1 2 ve en yüksek noktasında sıfıra giderek azaldı (nokta 2). Top havada yükseldi gibi, yerçekimi potansiyel enerji E kazanmıştır s. Bu anlamda potansiyel, enerjinin gerçek olmadığı anlamına gelmez, daha ziyade gizli bir biçimde saklandığı ve iş yapmak için çekilebileceği anlamına gelir. Yerçekimi potansiyel enerjisi, yerçekimi alanındaki konumu nedeniyle bir vücutta depolanan enerjidir. Bir kütlenin m kütleçekimi potansiyel enerjisinin kütlenin çarpımı, bir miktar referans yüksekliğe göre ulaşılan h yüksekliği ve Dünya'nın onu çeken yerçekimi sonucu ortaya çıkan bir g ivmesi veya mgh tarafından verildiği gözlenir. Şu anda top yerden yükseklik h 1 'den ayrıldı ve potansiyel enerjisi E p1 mgh 1' dir. En yüksek noktasında, potansiyel enerjisi E p2 mgh 2'dir. Enerjinin korunumu yasasını uygulayarak ve havada sürtünme olmadığını varsayarak, bunlar aşağıdaki denklemleri oluşturur:
Bu idealize örnekte yer seviyesinde topun kinetik enerjisi h topu yükseltilmesinde çalışma dönüştürülür 2 kendi yerçekimi potansiyel enerji mg arttırıldı (s 2 - h 1). Bilyalı zemin seviyesine saat geri döner olarak 1, bu çekim potansiyel enerji h kinetik enerjisi ve toplam enerjiye dönüştürülen geri 1 yine 1 / 2 mv 1 2 + mgh 1. Bu olaylar zincirinde topun kinetik enerjisi h 1 ' de değişmez; dolayısıyla, bu olay döngüsünde üzerine etkiyen yerçekimi kuvveti ile top üzerinde yapılan çalışma sıfırdır. Bu sistemin muhafazakar olduğu söyleniyor.
