Energie is wat lewe moontlik maak nie net op ons planeet nie, maar ook in die Heelal. Dit kan egter baie anders wees. Dus, hitte, klank, lig, elektrisiteit, mikrogolwe, kalorieë is verskillende soorte energie. Vir al die prosesse wat rondom ons plaasvind, is hierdie stof nodig. Die meeste van die energie wat op Aarde bestaan, ontvang van die Son, maar daar is ander bronne daarvan. Die son dra dit na ons planeet oor tot soveel as 100 miljoen van die kragtigste kragsentrales terselfdertyd sou produseer.
Wat is energie?
Die teorie wat deur Albert Einstein voorgehou is, bestudeer die verhouding tussen materie en energie. Hierdie groot wetenskaplike kon die vermoë van een stof bewys om in 'n ander te verander. Terselfdertyd het dit geblyk dat energie die belangrikste faktor in die bestaan van liggame is, en materie is sekondêr.
Energie is oor die algemeen die vermoë om werk te doen. Sy is die een wat voor staandie konsep van 'n krag wat in staat is om 'n liggaam te beweeg of dit nuwe eienskappe te gee. Wat beteken die term "energie"? Fisika is 'n fundamentele wetenskap waaraan baie wetenskaplikes van verskillende eras en lande hul lewens gewy het. Selfs Aristoteles het die woord "energie" gebruik om na menslike aktiwiteit te verwys. Uit die Griekse taal vertaal, is "energie" "aktiwiteit", "krag", "aksie", "krag". Die eerste keer dat hierdie woord in 'n verhandeling deur 'n Griekse wetenskaplike genaamd "Fisika" verskyn het.
In die nou algemeen aanvaarde sin is hierdie term deur die Engelse fisikus Thomas Young geskep. Hierdie belangrike gebeurtenis het in 1807 plaasgevind. In die 50's van die XIX eeu. die Engelse werktuigkundige William Thomson was die eerste wat die konsep van "kinetiese energie" gebruik het, en in 1853 het die Skotse fisikus William Rankin die term "potensiële energie" bekendgestel.
Vandag is hierdie skalêre hoeveelheid teenwoordig in alle vertakkings van fisika. Dit is 'n enkele maatstaf van verskeie vorme van beweging en interaksie van materie. Met ander woorde, dit is 'n maatstaf van die transformasie van een vorm in 'n ander.
Mates en benamings
Die hoeveelheid energie word in joule (J) gemeet. Hierdie spesiale eenheid, afhangend van die tipe energie, kan verskillende benamings hê, byvoorbeeld:
- W is die totale energie van die stelsel.
- Q - termies.
- U – potensiaal.
tipes energie
Daar is baie verskillende soorte energie in die natuur. Die belangrikstes is:
- meganies;
- elektromagneties;
- elektries;
- chemies;
- termiese;
- kern (atoom).
Daar is ander soorte energie: lig, klank, magneties. In onlangse jare is 'n toenemende aantal fisici geneig tot die hipotese van die bestaan van die sogenaamde "donker" energie. Elkeen van die voorheen gelysde tipes van hierdie stof het sy eie eienskappe. Klankenergie kan byvoorbeeld deur golwe oorgedra word. Hulle dra by tot die vibrasie van die oordromme in die oor van mense en diere, waardeur klanke gehoor kan word. In die loop van verskeie chemiese reaksies word die energie wat nodig is vir die lewe van alle organismes vrygestel. Enige brandstof, kos, akkumulators, batterye is die berging van hierdie energie.
Ons ster gee die Aarde energie in die vorm van elektromagnetiese golwe. Slegs op hierdie manier kan dit die uitgestrekte van die Kosmos oorkom. Danksy moderne tegnologie, soos sonpanele, kan ons dit tot die grootste effek gebruik. Oortollige ongebruikte energie word opgehoop in spesiale energiebergingsfasiliteite. Saam met bogenoemde tipes energie, termiese bronne, riviere, see-eb en -vloei, word biobrandstof dikwels gebruik.
Meganiese Energie
Hierdie soort energie word bestudeer in die tak van fisika genaamd "Meganika". Dit word aangedui met die letter E. Dit word gemeet in joule (J). Wat is hierdie energie? Die fisika van meganika bestudeer die beweging van liggame en hul interaksie met mekaar of met eksterne velde. In hierdie geval word die energie as gevolg van die beweging van liggame genoemkineties (aangedui deur Ek), en die energie as gevolg van die interaksie van liggame of eksterne velde word potensiaal (Ep) genoem. Die som van beweging en interaksie is die totale meganiese energie van die sisteem.
Daar is 'n algemene reël vir die berekening van beide tipes. Om die hoeveelheid energie te bepaal, is dit nodig om die werk te bereken wat benodig word om die liggaam van die nultoestand na hierdie toestand oor te dra. Boonop, hoe meer werk, hoe meer energie sal die liggaam in hierdie toestand hê.
Skeiding van spesies volgens verskillende kriteria
Daar is verskeie soorte energiedeling. Volgens verskeie kriteria word dit verdeel in: ekstern (kineties en potensiaal) en intern (meganies, termies, elektromagneties, kern, gravitasie). Elektromagnetiese energie word op sy beurt in magnetiese en elektries verdeel, en kernenergie word verdeel in die energie van swak en sterk interaksies.
Kineties
Enige bewegende liggame word onderskei deur die teenwoordigheid van kinetiese energie. Dit word dikwels so genoem - bestuur. Die energie van 'n liggaam wat beweeg, gaan verlore wanneer dit stadiger word. Dus, hoe vinniger die spoed, hoe groter is die kinetiese energie.
Wanneer 'n bewegende liggaam met 'n stilstaande voorwerp in aanraking kom, word 'n deel van die kinetiese een na laasgenoemde oorgedra, wat dit in beweging bring. Die kinetiese energie formule is soos volg:
In woorde, hierdie formule kan soos volg uitgedruk word: die kinetiese energie van 'n voorwerp isdie helfte van die produk van sy massa maal die kwadraat van sy spoed.
potensiaal
Hierdie tipe energie word besit deur liggame wat in 'n soort kragveld is. Dus, magneties vind plaas wanneer 'n voorwerp onder die invloed van 'n magnetiese veld is. Alle liggame op aarde het potensiële gravitasie-energie.
Afhangende van die eienskappe van die voorwerpe van studie, kan hulle verskillende tipes potensiële energie hê. Dus, elastiese en elastiese liggame wat in staat is om te rek, het die potensiële energie van elastisiteit of spanning. Enige vallende liggaam wat voorheen roerloos was, verloor potensiaal en word kineties. In hierdie geval sal die waarde van hierdie twee tipes ekwivalent wees. In die gravitasieveld van ons planeet sal die potensiële energieformule soos volg lyk:
In woorde, hierdie formule kan soos volg uitgedruk word: die potensiële energie van 'n voorwerp wat met die Aarde in wisselwerking is, is gelyk aan die produk van sy massa, swaartekragversnelling en die hoogte waarop dit geleë is.
Hierdie skalaarwaarde is 'n kenmerk van die energiereserwe van 'n materiële punt (liggaam) wat in 'n potensiële kragveld geleë is en wat gebruik word om kinetiese energie te verkry as gevolg van die werk van die veldkragte. Soms word dit die koördinaatfunksie genoem, wat 'n term in die sisteem se Langrangian (die Lagrange-funksie van 'n dinamiese sisteem) is. Hierdie stelsel beskryf hul interaksie.
Potensiele energie word gelykgestel aan nul vir'n sekere opset van liggame wat in die ruimte geleë is. Die keuse van konfigurasie word bepaal deur die gerief van verdere berekeninge en word "normalisering van potensiële energie" genoem.
Die wet van behoud van energie
Een van die mees basiese postulate van fisika is die wet van behoud van energie. Volgens hom verskyn energie nêrens nie en verdwyn nêrens nie. Dit verander voortdurend van een vorm na 'n ander. Met ander woorde, daar is net 'n verandering in energie. So, byvoorbeeld, word die chemiese energie van 'n flitsligbattery in elektriese energie omgeskakel, en daaruit in lig en hitte. Verskeie huishoudelike toestelle verander elektriese energie in lig, hitte of klank. Meestal is die eindresultaat van die verandering hitte en lig. Daarna gaan die energie na die omringende ruimte.
Die wet van energie kan baie fisiese verskynsels verklaar. Wetenskaplikes voer aan dat die totale volume daarvan in die heelal voortdurend onveranderd bly. Niemand kan opnuut energie skep of dit vernietig nie. Die ontwikkeling van een van sy soorte, mense gebruik die energie van brandstof, vallende water, 'n atoom. Terselfdertyd verander een van sy vorms in 'n ander.
In 1918 kon wetenskaplikes bewys dat die wet van behoud van energie 'n wiskundige gevolg is van die translasie-simmetrie van tyd - die waarde van gekonjugeerde energie. Met ander woorde, energie word bewaar as gevolg van die feit dat die wette van fisika nie op verskillende tye verskil nie.
Energiekenmerke
Energie is die vermoë van 'n liggaam om werk te doen. In gesluitfisiese sisteme, word dit deur die hele tyd bewaar (solank die sisteem gesluit is) en is een van die drie additiewe integrale van beweging wat die waarde tydens beweging bewaar. Dit sluit in: energie, hoekmomentum, momentum. Die bekendstelling van die konsep van "energie" is gepas wanneer die fisiese sisteem homogeen in tyd is.
Interne energie van liggame
Dit is die som van die energieë van molekulêre interaksies en die termiese bewegings van die molekules waaruit dit bestaan. Dit kan nie direk gemeet word nie, want dit is 'n ondubbelsinnige funksie van die toestand van die sisteem. Wanneer 'n sisteem hom in 'n gegewe toestand bevind, het sy interne energie sy inherente waarde, ongeag die geskiedenis van die sisteem se bestaan. Die verandering in interne energie tydens die oorgang van een fisiese toestand na 'n ander is altyd gelyk aan die verskil tussen sy waardes in die finale en aanvanklike toestande.
Interne energie van gas
Benewens vaste stowwe het gasse ook energie. Dit verteenwoordig die kinetiese energie van die termiese (chaotiese) beweging van die deeltjies van die sisteem, wat atome, molekules, elektrone, kerne insluit. Die interne energie van 'n ideale gas ('n wiskundige model van 'n gas) is die som van die kinetiese energie van sy deeltjies. Dit neem die aantal grade van vryheid in ag, wat die aantal onafhanklike veranderlikes is wat die posisie van die molekule in die ruimte bepaal.
Energiegebruik
Elke jaar verbruik die mensdom meer en meer energiebronne. Meestal vir energie,nodig vir die verligting en verhitting van ons huise, die werking van voertuie en verskeie meganismes, fossiel koolwaterstowwe soos steenkool, olie en gas word gebruik. Hulle is nie-hernubare hulpbronne.
Ongelukkig kom net 'n klein fraksie van ons planeet se energie van hernubare hulpbronne soos water, wind en die son. Tot op datum is hul aandeel in die energiesektor slegs 5%. Nog 3% mense ontvang in die vorm van kernenergie wat in kernkragsentrales geproduseer word.
Nie-hernubare hulpbronne het die volgende reserwes (in joules):
- kernenergie - 2 x 1024;
- gas- en olie-energie – 2 x 10 23;
- interne hitte van die planeet - 5 x 1020.
Jaarlikse waarde van die aarde se hernubare hulpbronne:
- sonenergie - 2 x 1024;
- wind - 6 x 1021;
- riviere - 6, 5 x 1019;
- seegetye - 2,5 x 1023.
Slegs met 'n tydige oorgang van die gebruik van nie-hernubare energiereserwes van die Aarde na hernubares, het die mensdom 'n kans vir 'n lang en gelukkige bestaan op ons planeet. Om die nuutste ontwikkelings te implementeer, gaan wetenskaplikes regoor die wêreld voort om die verskillende eienskappe van energie noukeurig te bestudeer.
