lovesouthernsocial.com

Енергія проявляється по-різному і пов'язана зі здатністю виробляти роботу

Зображення Федеріко Беккарі в Unsplash

Немає точного визначення енергії, але у фізиці це надзвичайно важливе поняття, яке представляє здатність виробляти роботу або виконувати дію. Це слово також використовується в інших наукових областях, таких як біологія та хімія.

Енергія відіграє важливу роль у всіх сферах життя, будучи найважливішою величиною фізики. Живі істоти залежать від енергії, щоб вижити та отримати її через їжу у вигляді хімічної енергії. Крім того, організми також отримують енергію від Сонця.

Загальний принцип енергозбереження

У фізиці термін збереження відноситься до чогось, що не змінюється. Це означає, що змінна в рівнянні, яка представляє консервативну величину, є постійною в часі. Крім того, ця система говорить, що енергія не втрачається, не утворюється і не руйнується: вона просто трансформується.

Одиниці енергії

Одиницею енергії, визначеної Міжнародною системою одиниць, є джоуль (Дж), який визначається як робота, виконана силою Ньютона при переміщенні в 1 метр. Однак енергію можна також описати в інших одиницях:

• Калорійність (вапно): це кількість енергії, необхідна для підвищення температури одного грама води з 14,5 до 15,5 градусів Цельсія. Один джоуль дорівнює 0,24 калорії;
• Кіловат-година (кВт-год): зазвичай використовується для вимірювання споживання електроенергії (1 кВт-год = 3,6 . 106 Дж);
• BTU (Британська теплова установка): Британська теплова одиниця 1 BTU = 252,2 калорії;
• Електрон-вольт (еВ): це кількість кінетичної енергії, яку отримує один електрон (електрон), коли він прискорюється різницею електричних потенціалів в один вольт у вакуумі (1 еВ = 1,6, 10–19 Дж).

Види енергії

Енергія — унікальна величина, але залежно від того, як вона проявляється, вона отримує різні назви. Дізнайтеся про основні види енергії у фізиці:

Кінетична енергія

Кінетична енергія пов’язана зі станом руху тіла. Цей тип енергії залежить від її маси та модуля швидкості. Чим більше модуль швидкості тіла, тим більша кінетична енергія. Коли тіло знаходиться в стані спокою, тобто модуль швидкості дорівнює нулю, кінетична енергія дорівнює нулю.

Потенційна енергія

Потенційна енергія пов'язана з положенням, яке займає тіло, або з деформацією пружної системи. У першому випадку потенціальну енергію називають потенціальною енергією тяжіння, а в другому — пружною потенціальною енергією.

Гравітаційна потенціальна енергія залежить від маси, сили тяжіння та висоти точки, де досліджується тіло. Пружна потенціальна енергія, з іншого боку, випливає з постійної пружності та деформації пружини, про яку йдеться.

Механічна енергія

Механічна енергія - це енергія, яку можна передати за допомогою сили. В основному його можна розуміти як суму кінетичної та потенційної енергії тіла.

Механічна енергія залишається постійною за відсутності дисипативних сил, відбувається лише перетворення її кінетичної та потенційної форм.

Термальна енергія

Теплова енергія або внутрішня енергія визначається як сума кінетичної та потенціальної енергії, пов’язаної з мікроскопічними елементами, що входять до складу матерії. Атоми і молекули, що входять до складу тіл, мають випадкові рухи трансляції, обертання та вібрації. Цей рух називається тепловим збудженням. Зміна теплової енергії системи відбувається за рахунок роботи або тепла.

Теоретично теплова енергія пов'язана зі ступенем руху субатомних частинок. Чим вища температура тіла, тим більша його внутрішня енергія. Коли тіло з більш високою температурою контактує з тілом з більш низькою температурою, відбувається передача тепла.

Електрика

Електрична енергія - це енергія, що виробляється від електричних зарядів субатомних частинок. Заряди, рухаючись, генерують електричний струм, створюючи те, що ми називаємо електрикою.

Світло або сонячна енергія

Світлова енергія формується діапазоном хвиль, які можна вловити очима. Крім того, він сприймається рослинами, які використовують його в процесі фотосинтезу. Світлові промені, які є формою електромагнітного випромінювання, досягають наших очей, потрапляють на сітківку і генерують електричний сигнал, який по нервах надходить до мозку.

Його можна перетворювати в теплову або електричну енергію і застосовувати для різних цілей. Двома основними способами використання сонячної енергії є виробництво електроенергії та сонячне нагрівання води. Для виробництва електричної енергії використовуються дві системи: геліотермічна, в якій опромінення спочатку перетворюється в теплову, а потім в електричну; і фотоелектричні, в яких сонячне випромінювання безпосередньо перетворюється в електричну енергію.

Звукова енергія

Звукова енергія передається по повітрю шляхом молекулярного руху між двома або більше об'єктами, викликаючи звукову хвилю. Звукова хвиля складається з областей стиснення молекул (молекули близько один до одного, більш високий тиск) і областей розрідження молекул (молекули, віддалені один від одного, нижчий тиск). Звук може виникати, коли два об’єкти знаходяться в протилежних напрямках або, якщо вони в одному напрямку, мають різну швидкість.

Мовні хвилі та інші поширені звуки є складними хвилями, що виробляються на багатьох різних частотах вібрації. Досягаючи вуха, звукова енергія перетворюється в електричні сигнали, які по нервах надходять до мозку, і таким чином ми сприймаємо звук.

Атомна енергія

Ядерна енергія - це енергія, що виробляється на термоядерних установках. Принцип роботи термоядерної установки полягає у використанні тепла для виробництва електроенергії. Тепло виходить від розщеплення ядер атомів урану на дві частини, процес називається ядерним поділом.

Радіація широко використовується в медицині, рентгенівському випромінюванні, променевій терапії, але воно також пов’язане з негативними ефектами, такими як атомні бомби та ядерні відходи.