Wyjaśniamy, czym jest Zasada Zachowania Energii, jak działa i kilka praktycznych przykładów tego prawa fizycznego.
Jaka jest zasada zachowania energii?
Zasada zachowania energii lub Prawo zachowania energii, znana również jako Pierwsza Zasada Termodynamiki, stwierdza, że całkowita ilość Energia w izolowanym systemie fizycznym (to znaczy bez interakcji z innymi systemami) zawsze pozostanie taka sama, z wyjątkiem sytuacji, gdy zostanie przekształcona w inne rodzaje energii.
Jest to podsumowane zasadą, że energia w wszechświat Nie można go ani stworzyć, ani zniszczyć, a jedynie przekształcić w inne formy energii, takie jak energia elektryczna w energia kaloryczna (tak działają rezystory) lub w energii świetlnej (tak działają żarówki). W związku z tym podczas wykonywania pewnych prac lub w obecności pewnych reakcji chemicznych ilość energii początkowej i końcowej wydaje się zmieniać, jeśli nie bierze się pod uwagę jej przekształceń.
Zgodnie z Zasadą Zachowania Energii przy wprowadzaniu do układu określonej ilości ciepła (Q) zawsze będzie ona równa różnicy między przyrostem ilości energii wewnętrznej (ΔU) plus stanowisko (W) wykonane przez powiedział system. W ten sposób mamy formułę: Q = ΔU + W, z czego wynika, że ΔU = Q - W.
Zasada ta dotyczy również dziedzinychemia, ponieważ energia zaangażowana w reakcję chemiczną będzie zawsze zachowana, podobnie jakmasa, z wyjątkiem przypadków, gdy ta ostatnia jest przekształcana w energię, jak wskazuje słynna formuła Alberta Einsteina E = m.c2, gdzie E to energia, m to masa, a c toprędkość światła. Równanie to ma ogromne znaczenie w teoriach relatywistycznych.
Energia zatem nie jest tracona, jak już zostało powiedziane, ale może przestać być przydatna do wykonywania pracy, zgodnie z drugą zasadą termodynamiki:entropia (zaburzenie) systemu ma tendencję do zwiększania się, gdypogodaInnymi słowy, systemy nieuchronnie mają tendencję do nieładu.
Działanie tego drugiego prawa, zgodnie z pierwszym, zapobiega istnieniu izolowanych systemów, które na zawsze zachowują swoją energię w stanie nienaruszonym (takich jak ruch wieczny lub gorącą zawartość termosu). To, że energia nie może zostać stworzona ani zniszczona, nie oznacza, że pozostaje niezmieniona.
Przykłady zasady zachowania energii
Załóżmy, że na zjeżdżalni znajduje się odpoczywająca dziewczyna. Działa tylko jeden grawitacyjna energia potencjalnaDlatego jego energia kinetyczna wynosi 0 J. Z drugiej strony, gdy zjeżdża po zjeżdżalni, jego prędkość rośnie, podobnie jak jego Energia kinetyczna, ale gdy traci wysokość, spada również jego potencjalna energia grawitacyjna. Wreszcie osiąga pełną prędkość na samym końcu poślizgu, z maksymalną energią kinetyczną. Ale jego wzrost zmniejszy się, a jego… energia potencjalna energia grawitacyjna będzie wynosić 0 J. Jedna energia jest przekształcana w drugą, ale suma obu zawsze da taką samą ilość w opisanym układzie.
Innym możliwym przykładem jest działanie żarówki, która otrzymuje określoną ilość energia elektryczna aktywując przełącznik i przekształca go w energia świetlna oraz w energię cieplną, gdy żarówka się nagrzewa. Całkowita ilość energii elektrycznej, cieplnej i świetlnej jest taka sama, ale została przekształcona z elektrycznej w świetlną i cieplną.