Site Loader
Posted on 12.09.1985

Содержание

Формула внутренней энергии в физике

Содержание:

  • Определение и формула внутренней энергии
  • Внутренняя энергия идеального газа
  • Первое начало термодинамики
  • Единицы измерения внутренней энергии
  • Примеры решения задач

Определение и формула внутренней энергии

Определение

Внутренней энергией тела (системы) называют энергию, которая связана со всеми видами движения и взаимодействия частиц, составляющих тело (систему), включая энергию взаимодействия и движения сложных частиц.

Из выше сказанного следует, что к внутренней энергии не относят кинетическую энергию движения центра масс системы и потенциальную энергию системы, вызванную действием внешних сил. Это энергия, которая зависит только от термодинамического состояния системы.

Внутреннюю энергию чаще всего обозначают буквой U. При этом бесконечно малое ее изменение станет обозначаться dU. Считается, что dU является положительной величиной, если внутренняя энергия системы растет, соответственно, внутренняя энергия отрицательна, если внутренняя энергия уменьшается.

Внутренняя энергия системы тел равна сумме внутренних энергий каждого отдельного тела плюс энергия взаимодействия между телами внутри системы.

Внутренняя энергия – функция состояния системы. Это означает, что изменение внутренней энергии системы при переходе системы из одного состояния в другое не зависит от способа перехода (вида термодинамического процесса при переходе) системы и равно разности внутренних энергий конечного и начального состояний:

$$\Delta U=U_{2}-U_{1}(1)$$

Для кругового процесса полное изменение внутренней энергии системы равно нулю:

$$\oint d U=0(2)$$

Для системы, на которую не действуют внешние силы и находящуюся в состоянии макроскопического покоя, внутренняя энергия – полная энергия системы.

Внутренняя энергия может быть определена только с точностью до некоторого постоянного слагаемого (U0), которое не определимо методами термодинамики. Однако, данный факт не существенен, так как при использовании термодинамического анализа, имеют дело с изменениями внутренней энергии, а не абсолютными ее величинами. {T} c_{V} d T+u_{0}\right)$$

где CV – теплоемкость газа в изохорном процессе; cV — удельная теплоемкость газа в изохорном процессе; $u_{0}=\frac{U_{0}}{m}$ – внутренняя энергия, приходящаяся на единицу массы газа при абсолютном нуле температур. Или:

$$d U=\frac{i}{2} \nu R d T(4)$$

i – число степеней свободы молекулы идеального газа, v – число молей газа, R=8,31 Дж/(моль•К) – универсальная газовая постоянная.

Первое начало термодинамики

Как известно первое начало термодинамики имеет несколько формулировок. Одна из формулировок, которую предложил К. Каратеодори говорит о существовании внутренней энергии как составляющей полной энергии системы.Она является функцией состояния, в простых системах зависящей от объема (V), давления (p), масс веществ (m

i), которые составляют данную систему: $U=U\left(p, V, \sum m_{i}\right)$ . В формулировке, которую дал Каратеодори внутренняя энергия не является характеристической функцией своих независимых переменных.

В более привычных формулировках первого начала термодинамики, например, формулировке Гельмгольца внутренняя энергия системы вводится как физическая характеристика системы. При этом поведение системы определено законом сохранения энергии. Гельмгольц не определяет внутреннюю энергию как функцию конкретных параметров состояния системы:

$$\Delta U=Q-A(5)$$

$\Delta U$ – изменение внутренней энергии в равновесном процессе, Q – количество теплоты, которое получила система в рассматриваемом процессе, A – работа, которую система совершила.

Единицы измерения внутренней энергии

Основной единицей измерения внутренней энергии в системе СИ является: [U]=Дж

Примеры решения задач

Пример

Задание. Вычислите, на какую величину изменится внутренняя энергия гелия имеющего массу 0,1 кг, если его температура увеличилась на 20С.

Решение. При решении задачи считаем гелий одноатомным идеальным газом, тогда для расчетов можно применить формулу:

$$d U=\frac{i}{2} \nu R d T(1.

{3}$ (Дж)

236

проверенных автора готовы помочь в написании работы любой сложности

Мы помогли уже 4 396 ученикам и студентам сдать работы от решения задач до дипломных на отлично! Узнай стоимость своей работы за 15 минут!

Пример

Задание. Идеальный газ расширили в соответствии с законом, который изображен графиком на рис.1. от начального объема V0. При расширении объем сал равен $V=\tau V_{0}$ . Каково приращение внутренней энергии газа в заданном процессе? Коэффициент адиабаты равен $\gamma$.

Решение. Исходя из рисунка, уравнение процесса можно представить аналитически как:

$$p=\alpha V(2.1)$$

Показатель адиабаты связан с числом степеней свободы газа выражением:

$$\gamma=\frac{i+2}{i}(2.2)$$

Выразим число степеней свободы из (2.2):

$$i=\frac{2}{\gamma-1}$$

Приращение внутренней энергии для постоянной массы газа (см. {2}-1\right)$

Читать дальше: Формула времени.

Энергия в физике — виды, формулы и определение с примерами

Содержание:

Для работы двигателей, приводящих в движение автомобили, трактора, тепловозы, самолёты, необходимо топливо, являющееся источником энергии. За счёт энергии воды, падающей с высоты, вращаются гидротурбины, соединённые с электрическими машинами, вырабатывающими электрический ток. Человеку для того чтобы существовать и работать, также необходим источник энергии. Говорят, что для того, чтобы выполнять любую работу, необходима энергия. Что же такое энергия?

Опыт 1. Поднимем над Землёй мяч. Пока он находится в состоянии покоя, механическая работа не выполняется. Отпустим его. Под действием силы тяжести мяч падает на Землю с определённой высоты. При падении мяча выполняется механическая работа.

Опыт 2. Сожмём пружину, зафиксируем её нитью и поставим на пружину гирю (рис. 171).

Пережжём нить, пружина распрямится и поднимет гирю на некоторую высоту. Пружина выполнила механическую работу.

Опыт 3. На тележке закрепим стержень с блоком на конце (рис. 172). Через блок перекинем  нить, один конец которой намотан на ось тележки, а на втором висит грузик. Отпустим грузик, под действием силы тяжести он будет опускаться вниз и приведёт в движение тележку. Грузик выполнил механическую работу .

Опыт 4. Стальной шарик А, скатившийся по наклонной плоскости (рис. 173), также выполнил механическую работу: он переместил цилиндр В на некоторое расстояние.

Если тело или несколько тел при взаимодействии выполняют механическую работу, то это значит, что они имеют механическую энергию, или энергию.

Мяч, поднятый над Землёй, сжатая пружина, движущийся стальной шарик имеют энергию.

Энергия — физическая величина, характеризующая способность тел выполнять работу.

Энергия (от греческого слова энергия — деятельность) обозначается большой латинской буквой Е. Единицей энергии, а также и работы в СИ является один джоуль (1 Дж). Из приведённых опытов видно, что тело выполняет работу тогда, когда переходит из одного состояния в другое: поднятый над Землёй грузик опускается, сжатая пружина распрямляется, движущийся шарик останавливается. Энергия тела при этом изменяется (уменьшается), а выполненная телом механическая работа равна изменению его механической энергии. Различают два вида механической энергии — потенциальную и кинетическую.

Как древние египтяне, строя свои колоссальные пирамиды, поднимали на огромную высоту такие тяжеленные каменные блоки, что их трудно было даже сдвинуть?

Для их подъема использовали, например, рычаги. Рычагами пользовались и древние греки, когда строили огромные храмы.

Опыт:

Убедимся, что с помощью рычага действительно можно получить значительный выигрыш в силе. Положите на короткое плечо рычага тяжелую книгу — и вы сможете поднять ее, надавив на длинное плечо мизинцем (рис. 5.1)!

Однако выигрыш в силе всегда сопровождается проигрышем в перемещении.

Например, если груз, прикрепленный к короткому плечу рычага, поднимают, прикладывая к длинному плечу рычага силу, которая в 10 раз меньше веса этого груза, то длинное плечо рычага надо опустить на расстояние, которое в 10 раз больше высоты, на которую поднимется груз.

Этот и подобный ему опыты показывают, что, используя любые простые механизмы, мы выигрываем в силе как раз во столько раз, во сколько проигрываем в перемещении.

Эта закономерность, обнаруженная еще древними греками, оказалась настолько важной, что со временем ее назвали «золотым правилом механики».

Механическая работа:

Из золотого правила механики следует: если не учитывать трения, произведение силы на перемещение одинаково для каждой из сил, приложенных к плечам рычага. Поэтому ввели физическую величину, которую назвали механической работой. В дальнейшем для простоты мы ограничимся случаем, когда направление силы совпадает с направлением перемещения. В этом случае

Механическая работа силы равна произведению силы на перемещение1.

Механическую работу обозначают буквой . Если сила направлена вдоль перемещения, работа силы , где — модуль силы, a — модуль перемещения.

Единицу работы в SI назвали джоуль (Дж) в честь английского физика Джеймса Прескотта Джоуля. Один джоуль — это работа, которую совершает сила в I Н, перемещая тело на I м в направлении действия силы, то есть . Например, поднимая полное ведро воды, вы прикладываете силу, равную примерно 100 Н. Значит, поднимая ведро на высоту 1 м, вы выполняете работу, равную примерно 100 Дж.

Механическую работу часто называют просто работой, однако ее не следует путать с работой в повседневном значении этого слова. Мы еще расскажем об этом в разделе «Хочешь узнать больше?».

Определение энергии

Механическую работу человек давно научился «перекладывать на плечи» машин и механизмов.

Одним из первых таких механизмов была водяная мельница (рис. 5.2): работу здесь выполняет сила, с которой падающая вода давит на лопасти колеса. Современная гидроэлектростанция, заставляющая «работать» огромную реку (рис. 5.3), «выросла» из небольшой водяной мельницы на ручье.

Чтобы мельница работала или электростанция вырабатывала электроэнергию, необходимо создать разность уровней воды. Итак, вода и притягивающая ее Земля образуют систему тел, способную совершить работу.

Способностью совершить работу обладает также движущееся тело. Например, вода, падая, ударяет в подвижные лопасти колеса или турбины, то есть действует на них с некоторой силой. При этом скорость воды уменьшается. Физическую величину, которая характеризует способность тела или системы тел совершать работу вследствие изменения своего состояния, называют энергией.

Физическую величину, которая характеризует способность тела или системы тел совершать работу вследствие изменения своего состояния, называют энергией.

Говорят, что тело (или система тел) обладает энергией, если это тело (или система тел) может совершить работу. Мерой изменения энергии является совершенная работа: когда тело совершает работу, его энергия уменьшается на величину, равную совершенной работе.

Поэтому энергию измеряют в тех же единицах, что и работу: единицей энергии в SI является джоуль. Если тело (система тел) совершает работу в 1 Дж, энергия тела (системы тел) уменьшается на 1 Дж.

Виды энергии

Тело или система тел может совершать работу вследствие различных изменений своего состояния.

Работа может быть совершена вследствие изменения взаимного положения взаимодействующих тел, а также вследствие изменения скоростей тел. В этих случаях изменяется механическая энергия тела или системы тел.

Часть механической энергии, обусловленную взаимодействием тел, называют потенциальной энергией, а часть механической энергии, обусловленную движением тел, — кинетической энергией.

Например, поднятое над Землей тело и Земля притягивают друг друга, то есть взаимодействуют. Благодаря этому тело при падении может выполнить некоторую работу. Значит, поднятое тело обладает потенциальной энергией. При падении тела его потенциальная энергия уменьшается, зато кинетическая — увеличивается, так как увеличивается скорость тела.

Рассмотрим еще один случай, когда тело может совершить работу. Газ, расширяясь в цилиндре, двигает поршень, совершая при этом работу (на этом основано действие автомобильных двигателей). Но, расширяясь, газ охлаждается, то есть его температура понижается. А при этом, как вы скоро узнаете, замедляется хаотическое1, то есть беспорядочное, движение молекул газа. Значит, расширяясь, газ выполняет работу благодаря уменьшению кинетической энергии хаотического движения молекул.

Энергию, обусловленную хаотическим движением частиц тела и их взаимодействием, называют внутренней энергией.

Когда газ расширяется, он совершает работу, а его внутренняя энергия уменьшается.

Ученые установили, что существуют и другие виды энергии — например, электромагнитная и атомная энергия. О них вы узнаете подробнее из курса физики старших классов.

Энергия является важнейшей физической величиной, поэтому мы и рассказали о ней в начале вашего знакомства с физикой.

Целые эпохи в истории человечества называли «в честь» используемого вида энергии. Так, время паровых двигателей (от второй половины 18-го века до конца 19-го века) называли «веком пара». А 20-й век называли «веком электричества», а также «веком атома».

Закон сохранения энергии

Опыты показывают, что, если можно пренебречь силами трения, механическая энергия взаимодействующих тел, то есть сумма их потенциальной и кинетической энергии, не изменяется. Это — проявление закона сохранения энергии, открытого в 19-м веке.

Закон сохранения энергии: во всех процессах, происходящих в природе, суммарная энергия взаимодействующих тел не изменяется.

Физический смысл закона сохранения энергии состоит в том, что энергия является общей мерой движения и взаимодействия тел и частиц, она никогда не исчезает и не появляется, а лишь преобразуется из одного вида в другой.

Многие происходящие в природе процессы сопровождаются преобразованиями энергии. Например, когда вследствие трения движущееся тело останавливается, его механическая энергия переходит во внутреннюю, потому что вследствие трения тела нагреваются.

Мог ли Архимед сдвинуть землю

Правило рычага установил на опыте выдающийся древнегреческий ученый и инженер Архимед, который жил в 3-м веке до нашей эры в Сиракузах, одном из греческих городов-государств на острове Сицилия.

Архимед достиг такого совершенства в сооружении различных механизмов, что заявил как-то царю Сиракуз: «С помощью своих механизмов я один могу поднять любой груз!» Более того, Архимед утверждал, что он мог бы сдвинуть даже Землю, если бы только нашел «точку опоры» — например, другую Землю, на которую можно стать! Царь очень удивился и предложил Архимеду продемонстрировать свое могущество.

Тогда Архимед попросил загрузить корабль, который с трудом вытянули на берег, и посадить на него весь экипаж. Привязав к кораблю крепкий канат, Архимед начал тянуть канат с помощью изобретенного им механизма. И корабль плавно тронулся по песку к Архимеду — будто поплыл по морю! Царь и все присутствующие были поражены могуществом Архимеда — не могуществом его рук, а могуществом его разума.

Однако, утверждая, что он мог бы сдвинуть даже Землю, Архимед очень переоценил свои возможности. Расчеты показывают, что даже если бы Архимеду фантастически «повезло» и он смог бы найти «точку опоры» и огромный рычаг, то не успел бы заметно сдвинуть Землю не только за всю свою жизнь, но и за все время существования Земли.

Может ли человек устать, не совершая механической работы

Почему очень устаешь, когда долго держишь, например, полное ведро воды? Ведь механической работы при этом не совершаешь, так как перемещение равно нулю! Чтобы убедиться в том, что держание груза не является работой в физическом значении этого слова, поставьте ведро на пол: пол без устали будет «держать» ведро как угодно долго!

Человек же, держа груз, устает из-за напряжения мышц. Положите тот же груз на колени, и вы почувствуете значительное облегчение. Итак, не следует путать механическую работу как физическую величину с работой в повседневном значении слова, то есть с любой деятельностью, которая вызывает усталость. Ведь устать можно, совсем не выполняя механической работы — например, сочиняя музыку или стихи. А больше всего, как известно, устаешь от безделья!

Энергия и способность системы совершить работу

Вы уже узнали, что одной из физических величин, которые обладают свойством сохранения в замкнутой системе, является общий импульс системы. Другой очень важной физической величиной, обладающей свойством сохранения в замкнутой системе, является энергия. Понятие «энергия» часто используется в повседневной жизни (например, энергия является самой обсуждаемой темой на переговорах по международным экономическим вопросам). Вы имеете достаточно информации о различных видах энергии и о ее превращении из одного вида в другой. Самое важное то, что для каждого вида энергии учеными-физиками была определена своя формула.

Проведенные с помощью этих формул вычисления каждый раз подтверждают постоянство суммы всех видов энергии замкнутой системы.

Как вы знаете, энергия характеризует способность тела совершать работу. С другой стороны, энергия — общая мера движения и взаимодействия тел. Движение тела характеризуется его кинетической энергией, а взаимодействие тел характеризуется потенциальной энергией.

Работа, совершаемая равнодействующей силой, и кинетическая энергия тела при поступательном движении. Если тело под действием равнодействующей силы совершает работу, то модуль его скорости изменяется от до то есть тело получает ускорение. Для простоты предположим, что тело под действием параллельной горизонту постоянной равнодействующей силы  совершает положительную работу. В этом случае тело, двигаясь равноускоренно с 

ускорением совершает работу:

или    

В последней формуле половина произведения массы на квадрат скорости выражает физическую величину, называемую кинетической энергией.

Кинетическая энергия—это энергия, возникающая в результате движения тела:

Кинетическая энергия зависит от массы тела и модуля его скорости (а не от его направления). Если запишем формулу (3.12) с учетом (3.13), то получим выражение, которое называется теоремой о кинетической энергии-.

Работа, совершаемая над телом постоянной равнодействующей силой, равна изменению кинетической энергии тела:

Где  и — начальное и конечное значения кинетической энергии тела. Кинетическая энергия — скалярная физическая величина и, в отличие от работы, может иметь только положительные значения или равняться нулю (превращается в другой вид энергии). Из выражения (3.14) видно, что:

a) если работа, совершенная постоянной равнодействующей силой, положительна то изменение кинетической энергии тела больше нуля: — кинетическая энергия увеличивается;

b) если работа, совершенная постоянной равнодействующей силой, отрицательна то изменение кинетической энергии тела меньше нуля: — кинетическая энергия уменьшается;

c) если работа, совершенная постоянной равнодействующей силой, равна нулю то и изменение кинетической энергии равно нулю: — кинетическая энергия не изменяется, то есть остается постоянной

Примечание:

  1. При доказательстве теоремы о кинетической энергии не было отмечено, какова природа силы, совершающей работу. Это значит, что теорема о кинетической энергии справедлива для любых сил (сила тяжести, сила трения, сила упругости или их равнодействующая сила), действующих на тело.
  2. Кинетическая энергия, так же как и скорость движения, зависит от выбора системы отсчета. Например, если скорость пассажира в движущемся вагоне относительно системы отсчета, связанной с вагоном, равна нулю, то и кинетическая энергия пассажира относительно этой системы отсчета равна нулю. Однако кинетическая энергия пассажира относительно системы отсчета, связанной с Землей, отлична от нуля.

Из теоремы о кинетической энергии видно, что единицей измерения кинетической энергии, как и работы, в СИ является джоуль

Так как скорость связана с импульсом, то и кинетическая энергия связана с импульсом:

Если масса тела известна, то его скорость и импульс можно выразить через кинетическую энергию:

Потенциальная энергия

Работа силы тяжести и потенциальная энергия:

Предположим, что замкнутая система состоит из Земли и тела, поднятого на определенную высоту над ее поверхностью. Если тело свободно выпустить с этой высоты, то оно начинает движение под действием силы тяжести в направлении поверхности Земли. Сила тяжести, перемещая тело на до определенной высоты от поверхности Земли, совершает положительную работу (при совпадении направлений силы тяжести и перемещения (с):

Где модуль перемещения свободно падающего тела с высоты на высоту

Если тело брошено вертикально вверх с высоты  то в момент достижения его высоты модуль перемещения будет равен (d). Так как в этом случае 

угол между направлением силы тяжести и вектором перемещения равен  a то сила тяжести совершит отрицательную работу:

Выражение (3.19) схоже с выражением (3.18), то есть тело, брошенное вертикально вверх, и свободно падающее тело совершают под действием силы тяжести одинаковую работу.

  • Работа силы тяжести не зависит от формы траектории движения тела, она зависит от начального и конечного положения центра тяжести тела.
  • Силы, под действием которых совершается работа, не зависящая от траектории движения тела, называются консервативными силами. Это значит, что сила тяжести является консервативной силой.

Формулу (3.18) можно записать и так:

или 

Это означает, что работа, совершаемая силой тяжести, равна изменению величины взятой с противоположным знаком. Эта величина является энергией взаимодействия тела, находящегося на высоте  над поверхностью Земли, с самой Землей.

Энергия, которой обладают взаимодействующие тела (или частицы), называется потенциальной энергией:

Приняв во внимание выражение (3.21) в выражении (3.20), получаем выражение, которое называется теоремой о потенциальной энергии:

Работа, совершаемая силой тяжести, равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком:

Из теоремы о потенциальной энергии видно, что единицей измерения потенциальной энергии, так же, как и работы, в СИ является джоуль

Потенциальная энергия тела, на которое действует сила тяжести, зависит от выбора нулевого уровня. За нулевой уровень можно принять уровень моря, поверхность стола, пол комнаты и другие. Потенциальная энергия тела, находящегося на какой-либо высоте относительно этих уровней, будет иметь разные значения. Однако разность потенциальных энергий двух, соответственно, разных положений тела не зависит от выбора нулевого положения, и она измеряется работой, совершенной силой тяжести. Из этого получаем физический смысл потенциальной энергии: Потенциальная энергия тела на высоте  равна работе, совершаемой силой тяжести в случае падения данного тела с этой высоты на нулевой уровень.

В зависимости от выбора нулевого уровня потенциальная энергия может быть, как положительной, так и отрицательной. Так, потенциальная энергия тела, помещенного на определенной высоте  от нулевого уровня, положительна, а потенциальная энергия тела, помещенного на определенной глубине от нулевого уровня, отрицательна.

  • Заказать решение задач по физике

Работа силы упругости и потенциальная энергия:

Еще одной консервативной силой является сила упругости. Поэтому работа, совершенная силой упругости, также должна быть равна изменению потенциальной энергии тела. Исследуем это: прикрепим один конец пружины к опоре, другой же конец прикрепим к телу (шарику), способному двигаться по гладкому стержню. Сдвинув шарик вправо, растянем пружину на  Модуль силы упругости, возникшей в пружине, равен Под действием этой силы свободно отпущенный шарик движется влево, например, из положения 1 в положение 2 (е).

Так как в этом положении деформация пружины равна то модуль перемещения шарика равен разности растяжений пружины: Так как направление перемещения совпадает с направлением действия силы упругости, то работа, совершенная этой силой, положительна, однако должно быть принято во внимание, что модуль силы упругости не постоянен: он изменяется от значения до значения  На этом участке среднее значение модуля силы упругости равно среднеарифметическому значению его начального  и конечного значений:

Таким образом, упруго деформированная пружина совершает положительную работу:

или 

Эту формулу можно записать и так:

Как видно, работа, совершенная силой упругости, зависит от начальной и конечной деформации пружины.

Из сравнения формул (3.20) и (3.23) видно, что работа силы упругости также равна изменению некоторой величины, в этом случае  которая тоже является энергией взаимодействия:

Потенциальная энергия упругодеформированного тела равна половине произведения ее жесткости на квадрат растяжения (или сжатия):

Полная механическая энергия и закон сохранения энергии

Полная механическая энергия:

Система тел одновременно может обладать как кинетической, так и потенциальной энергией. Например, самолет, летящий на некоторой высоте с определенной скоростью, обладает наряду с кинетической энергией, также и потенциальной энергией вследствие взаимодействия с Землей.

Сумму кинетической и потенциальной энергий системы тел называют полной механической энергией:

Закон сохранения полной механической энергии:

Вы уже знаете, что работа силы тяжести и упругости, являющихся консервативными силами, равна изменению потенциальной энергии системы, взятому с противоположным знаком. С другой стороны, эта работа также равна изменению кинетической энергии системы:

Таким образом, получается, что:

Сгруппировав соответствующие величины, это выражение можно записать в следующим виде:

Полученное равенство является выражением закона сохранения полной механической энергии.

Полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих друг с другом консервативными силами, остается неизменной.

Закон сохранения полной механической энергии является результатом однородности времени.

Однородность времени — это симметрия относительно переноса во времени: физические свойства замкнутой системы не зависят от выбора начального момента времени, то есть все моменты времени эквивалентны (равноправны).

Согласно закону сохранения полной механической энергии, увеличение потенциальной энергии системы сопровождается соответствующим уменьшением ее кинетической энергии, и наоборот. Превращение потенциальной энергии в кинетическую или кинетической в потенциальную, т.е. сохранение полной механической энергии является одним из самых важных законов в природе.

Частные случаи:

1. Полная механическая энергия для тела, движущегося под действием силы тяжести:

Где — высота над нулевым уровнем, на котором находится тело в данный момент времени, — скорость его движения. Значение полной механической энергии, оставаясь постоянным, зависит от данных условий. Например:

a)    если тело было брошено с нулевого уровня вверх с начальной скоростью то его полная механическая энергия будет равна:

В этом случае, закон сохранения полная механическая энергии в произвольной точке траектории движения записывается так (с):

b) если тело, брошенное вертикально вверх, поднимется на максимальную высоту  то его полная механическая энергия будет:

В этом случае закон сохранения полной механической энергии тела, брошенного вертикально вверх, в произвольной точке траектории движения записывается так (d):

2. Если оттянуть и отпустить шарик массой закрепленный к одному из концов невесомой пружины жесткостью и способный двигаться вдоль гладкого стержня (другой конец пружины закреплен к неподвижной опоре), то выражение полной механической энергии колебательного движения системы «шарик-пружина» будет следующим (е):

Закон сохранения полной энергии

Известно, что полная механическая энергия свободно падающего тела во всех точках траектории одинакова.

  • — Что происходит при падении тела и его остановке на поверхности Земли?
  • — Можно ли в этом случае сказать, что «как кинетическая, так и потенциальная энергия тела равны нулю, то есть механическая энергия исчезает и нарушается закон сохранения энергии «?

Механическая энергия тел, составляющих замкнутую систему, не исчезает! Механическая энергия превращается в другой вид энергии — внутреннюю энергию системы: в результате соударения тела с поверхностью Земли система нагревается и ее внутренняя энергия увеличивается.

Можно привести примеры превращения энергии также и в других замкнутых системах. Например, в системе автомобиль-шоссе при торможении движущего автомобиля его кинетическая энергия в результате трения превращается во внутреннюю энергию нагретых покрышек.

Таким образом, говоря о законе сохранения полной энергии, подразумевается сохранение всех видов энергии (механической, внутренней, электромагнитной и другие), превращающихся друг в друга, в замкнутой системе:

Энергия не исчезает и не возникает из ничего, она превращается из одного вида в другой.

Механическая энергия и ее виды

теория по физике 🧲 законы сохранения

Совершение работы телом не проходит бесследно. Рассмотрим, например, часы с пружинным заводом. При заводе часов состояние системы (часового механизма) меняется так, что она приобретает способность совершать работу в течение длительного времени. Пружина поддерживает движение всех колес, стрелок и маятника, испытывающих сопротивление движению, вызванное трением. По мере хода часов способность пружины совершать работу постепенно утрачивается. Состояние пружины меняется.

Если тело или система тел могут совершить работу, говорят, что они обладает механической энергией.

Определение

Механическая энергия — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой всех форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие.

Механическая энергия обозначается буквой E. Единица изменения энергии — Джоуль (Дж).

Виды механической энергии

В механике состояние системы определяется положением тел и их скоростями. Поэтому в ней выделяют два вида энергии: потенциальную и кинетическую.

Определение кинетической энергии

Кинетическая энергия — это энергия, которой обладает движущееся тело. Она обозначается как Ek. Кинетическая энергия тела зависит от его массы и скорости. Численно она равна половине произведения массы тела на квадрат его скорости:

Определение потенциальной энергии

Потенциальная энергия — это энергия взаимодействующих тел. Она обозначается как Ep.

Потенциальная энергия в поле тяготения Земли численно равна произведению массы тела на его высоту (расстояние от поверхности планеты) и на ускорение свободного падения:

Ep=mgh

Потенциальная энергия упруго деформированного тела определяется формулой:

Ep=kx22..

k — жесткость пружины, x — ее удлинение.

Пример №1. Мальчик подбросил футбольный мяч массой 0,4 кг на высоту 3 м. Определить его потенциальную и кинетическую энергию в верхней точке.

Потенциальная энергия мяча в поле тяготения Земли равна:

Ep = mgh = 0,4∙10∙3 = 12 (Дж)

В верхней точке полета скорость мяча равна нулю. Следовательно, кинетическая энергия мяча в этой точке тоже будет равна нулю:

Ek = 0 (Дж).

Теорема о кинетической энергии

Теорема о кинетической энергии

Изменение кинетической энергии тела равно работе равнодействующей всех сил, действующих на тело:

Эта теорема справедлива независимо от того, какие силы действуют на тело: сила упругости, сила трения или сила тяжести.

Пример №2. Скорость движущегося автомобиля массой 1 т изменилась с 10 м/с до 20 м/с. Чему равна работа равнодействующей силы?

Сначала переведем единицы измерения в СИ: 1 т = 1000 кг. Работа равна изменения кинетической энергии, следовательно:

Работа и потенциальная энергия тела, поднятого над Землей

Величина потенциальной энергии зависит от выбора нулевого уровня энергии. В поле тяготения Земли нулевым уровнем энергии обладает тело, находящееся на поверхности планеты.

Работа силы тяжести

Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии тела, взятому с противоположным знаком:

A = – ∆Ep = –(mgh – mgh0) = mg(h0 – h)

Если тело поднимается, сила тяжести совершает отрицательную работу. Если тело падает, сила тяжести совершает положительную работу.

Пример №3. Шарик массой 100 г скатился с горки длиной 2 м, составляющей с горизонталью угол 30о. Определить работу, совершенную силой тяжести.

Сначала переведем единицы измерения в СИ: 100 г = 0,1 кг. Под действием силы тяжести положение тела относительно Земли изменилось на величину, равную высоте горки. Высоту горки мы можем найти, умножим ее длину на синус угла наклона. Начальная высота равна высоте горки, конечная — нулю. Отсюда:

A = mg(h0 – h) = 0,1∙10(2∙sin30o – 0) =2∙0,5 = 1 (Дж)

Потенциальная энергия протяженного тела

Работа силы тяжести

Потенциальная энергия протяженного тела выражается через его центр масс. К примеру, чтобы поднять лом длиной l и массой m, нужно совершить работу равную:

A = mgh

где h — высота центра массы лома над поверхностью Земли. Так как лом однородный по всей длине, его центр масс будет находиться посередине между его концами, или:

Отсюда работа, которую необходимо совершить, чтобы поднять этот лом, будет равна:

Пример №4. Лежавшую на столе линейку длиной 0,5 м ученик поднял за один конец так, что она оказалась в вертикальном положении. Какую минимальную работу совершил ученик, если масса линейки 40 г?

Переведем единицы измерения в СИ: 40 г = 0,04 кг. Минимальная работа, необходимая для поднятия линейки за один конец, равна:

Работа и изменение потенциальной энергии упруго деформированного тела

Вспомним, что работа определяется формулой:

A = Fs cosα

Когда мы сжимаем пружину, шарик перемещается в ту же сторону, в которую направлена сила тяги. Если мы растягиваем ее, шарик перемещается так же в сторону направления силы тяги. Поэтому вектор силы упругости и вектор перемещения сонаправлены, следовательно, угол между ними равен нулю, а его косинус — единице:

Модуль силы тяги равен по модулю силе упругости, поэтому:

Перемещение определяется формулой:

s = x – x0

Следовательно, работа силы тяги по сжатию или растяжению пружины равна:

Но известно, что потенциальная энергия упруго деформированного тела равна:

Следовательно, работа силы, под действием которой растягивается или сжимается пружина, равна изменению ее потенциальной энергии:

Задание EF18117

На рисунке представлен схематичный вид графика изменения кинетической энергии тела с течением времени. Какой из представленных вариантов описания движения соответствует данному графику?

Ответ:

а) Тело брошено под углом к горизонту с поверхности Земли и упало в кузов проезжающего мимо грузовика.

б) Тело брошено под углом к горизонту с поверхности Земли и упало на Землю.

в) Тело брошено под углом к горизонту с поверхности Земли и упало на балкон.

г) Тело брошено вертикально вверх с балкона и упало на Землю.

Алгоритм решения

1.Описать изменение кинетической энергии в течение всего времени движения тела.

2.Установить характер движения тела в течение этого времени.

3.Проанализировать все ситуации и выбрать ту, которая не противоречит установленному характеру движения тела.

Решение

Согласно графику, кинетическая энергия тела сначала уменьшалась, а затем увеличилась. Затем она резко уменьшилась до некоторого значения и осталась постоянной.

Кинетическая энергия тела определяется формулой:

Кинетическая энергия зависит прямо пропорциональной от квадрата скорости. Следовательно, когда уменьшается кинетическая энергия, скорость тоже уменьшается. Когда она возрастает — скорость тоже возрастает. Когда она постоянная — скорость тоже постоянна и не равна нулю.

Если тело брошено под углом к горизонту, скорость сначала будет уменьшаться, так как ускорение свободного падения направлено вниз. Если тело бросить вертикально вверх, скорость тоже сначала будет уменьшаться. Но в этом случае при достижении верхней точки траектории на момент скорость тела будет равна нулю. Следовательно, график зависимости кинетической энергии от времени в этот момент тоже должен быть равен нулю. Но это не так. Поэтому последний вариант ответа не подходит.

Если бы тело упало на неподвижный объект, его скорость относительно Земли стала бы равной нулю. Но так как его кинетическая энергия не равна нулю и является постоянной, тело начало двигаться с постоянной скоростью. Это возможно только в случае, если тело упало на объект, движущийся с постоянной скоростью. Поэтому из всех вариантов ответа подходит только первый, когда тело падает в проезжающий мимо грузовик.

Ответ: а

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Задание EF18192

К бруску массой 0,4 кг, лежащему на горизонтальной поверхности стола, прикреплена пружина. Свободный конец пружины тянут медленно в вертикальном направлении (см. рисунок). Определите величину потенциальной энергии, запасённой в пружине к моменту отрыва бруска от поверхности стола, если пружина при этом растягивается на 2 см. Массой пружины пренебречь.

Ответ:

а) 40 мДж

б) 20 мДж

в) 80 мДж

г) 200 мДж

Алгоритм решения

1.Записать исходные данные и перевести единицы измерения величин в СИ.

2.Сделать чертеж, указать силы, действующие на пружину, выбрать систему отсчета.

3.Записать формулу для вычисления потенциальной энергии в пружине.

4.Выполнить общее решение.

5.Подставить известные данные и вычислить искомую величину.

Решение

Запишем исходные данные:

• Масса бруска: m = 4 кг.

• Удлинение пружины: ∆l = 2 см.

Переведем сантиметры в метры:

2 см = 0,02 м

Выполним рисунок. Для описания ситуации нам понадобится только одна ось: Oy.

Потенциальная энергия деформированной пружины определяется формулой:

Так как брусок поднимают за прикрепленную к нему пружину медленно, можно считать, что это движение равномерное (и прямолинейное). Поэтому, согласно второму закону Ньютона:

Fт = Fупр

Чтобы оторвать брусок от поверхности стола, модуль силы тяги должен быть равен модулю силы тяжести. Поэтому:

Fт = Fтяж =Fупр

Или:

mg = k∆l

Теперь можем выразить жесткость пружины:

Подставим жесткость пружины в формулу потенциальной энергии и сделаем вычисления:

Ответ: а

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Задание EF18553

Тело массой 200 г движется вдоль оси Ох, при этом его координата изменяется во времени в соответствии с формулой х(t) = 10 + 5t– 3t2(все величины выражены в СИ).

Установите соответствие между физическими величинами и формулами, выражающими их зависимости от времени в условиях данной задачи.

К каждой позиции первого столбца подберите соответствующую позицию из второго столбца и запишите в таблицу выбранные цифры под соответствующими буквами.

Алгоритм решения

1.Записать исходные данные и перевести их единицы измерения величин в СИ.

2.Записать уравнение движения тела при прямолинейном равноускоренном движении в общем виде.

3.Сравнить формулу из условия задачи с этим уравнением движения и выделить кинематические характеристики движения.

4.Определить перемещение тела и его кинетическую энергию.

5.Выбрать для физических величин соответствующую позицию из второго столбца таблицы и записать ответ.

Решение

Из условия задачи известна только масса тела: m = 200 г = 0,2 кг.

Так как тело движется вдоль оси Ox, уравнение движения тела при прямолинейном равноускоренном движении имеет вид:

x(t)=x0+v0t+at22. .

Теперь мы можем выделить кинематические характеристики движения тела:

• x0 = 10 (м).

• v0 = 5 (м/с).

• a/2 = –3 (м/с2), следовательно, a = –6 (м/с2).

Перемещение тела определяется формулой:

s=v0t+at22..

Начальная координата не учитывается, так как это расстояние было уже пройдено до начала отсчета времени. Поэтому перемещение равно:

x(t)=v0t+at22..=5t−3t2

Кинетическая энергия тела определяется формулой:

Ek=mv22..

Скорость при прямолинейном равноускоренном движении равна:

v=v0+at=5−6t

Поэтому кинетическая энергия тела равна:

Ek=m(5−6t)22..=0,22..(5−6t)2=0,1(5−6t)2

Следовательно, правильная последовательность цифр в ответе будет: 34.

.

.

Ответ: 34

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Задание EF18678

Высота полёта искусственного спутника над Землёй увеличилась с 400 до 500 км. Как изменились в результате этого скорость спутника и его потенциальная энергия?

Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:

1) увеличилась
2) уменьшилась
3) не изменилась

Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Скорость спутника Потенциальная энергия спутника

Алгоритм решения

1.Записать закон всемирного тяготения и формулу центростремительного ускорения для движения тела по окружности с постоянной по модулю скоростью.

2.Установить зависимость скорости от высоты спутника над поверхностью Земли.

3.Записать формулу потенциальной энергии и установить, как она зависит от высоты.

Решение

На спутник действует сила притяжения Земли, которая сообщает ему центростремительное ускорение:

F=maц=GmM(R+h)2..

Отсюда центростремительное ускорение равно:

aц=GM(R+h)2..

Но центростремительное ускорение также равно:

aц=v2(R+h)..

Приравняем правые части выражений и получим:

GM(R+h)2..=v2(R+h)..

v2=MG(R+h)(R+h)2..=MG(R+h)..

Квадрат скорости спутника обратно пропорционален радиусу вращения. Следовательно, при увеличении высоты увеличивается радиус вращения, а скорость уменьшается.

Потенциальная энергия спутника определяется формулой:

Ep = mgh

Видно, что потенциальная энергия зависит от высоты прямо пропорционально. Следовательно, при увеличении высоты потенциальная энергия спутника тоже увеличивается.

Верная последовательность цифр в ответе: 21.

Ответ: 21

pазбирался: Алиса Никитина | обсудить разбор | оценить

Алиса Никитина | Просмотров: 8. 3k | Оценить:

Энергия | это… Что такое Энергия?

У этого термина существуют и другие значения, см. Энергия (значения).

Эне́ргия (др.-греч. ἐνέργεια — «действие, деятельность, сила, мощь») — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие. Введение понятия энергии удобно тем, что в случае, если физическая система является замкнутой, то её энергия сохраняется во времени. Это утверждение носит название закона сохранения энергии. Понятие введено Аристотелем в трактате «Физика».

Содержание

  • 1 Фундаментальный смысл
  • 2 Энергия и работа
  • 3 В специальной теории относительности
    • 3.1 Энергия и масса
    • 3.2 Энергия и импульс
  • 4 В квантовой механике
  • 5 В общей теории относительности
  • 6 Энергия и энтропия
  • 7 Физическая размерность
  • 8 Виды энергии
    • 8. 1 Кинетическая
    • 8.2 Потенциальная
    • 8.3 Электромагнитная
    • 8.4 Гравитационная
    • 8.5 Ядерная
    • 8.6 Внутренняя
    • 8.7 Химический потенциал
    • 8.8 Энергия взрыва
  • 9 Проблемы энергопотребления
  • 10 История термина
  • 11 См. также
  • 12 Примечания
  • 13 Ссылки

Фундаментальный смысл

С фундаментальной точки зрения энергия представляет собой интеграл движения (то есть сохраняющуюся при движении величину), связанный, согласно теореме Нётер, с однородностью времени. Таким образом, введение понятия энергии как физической величины целесообразно только в том случае, если рассматриваемая физическая система однородна во времени.

Энергия и работа

Энергия является мерой способности физической системы совершить работу, поэтому количественно энергия и работа выражаются в одних единицах.

  • Механическая работа численно равна изменению механической энергии.

В специальной теории относительности

Энергия и масса

Основная статья: Эквивалентность массы и энергии

Согласно специальной теории относительности между массой и энергией существует связь, выражаемая знаменитой формулой Эйнштейна

где E — энергия системы, m — её масса, c — скорость света. Несмотря на то, что исторически предпринимались попытки трактовать это выражение как полную эквивалентность понятия энергии и массы, что, в частности, привело к появлению такого понятия как релятивистская масса, в современной физике принято сужать смысл этого уравнения, понимая под массой массу тела в состоянии покоя (так называемая масса покоя), а под энергией — только внутреннюю энергию, заключённую в системе.

Энергия тела, согласно законам классической механики, зависит от системы отсчета, то есть неодинакова для разных наблюдателей. Если тело движется со скоростью v относительно некоего наблюдателя, то для другого наблюдателя, движущегося с той же скоростью, оно будет казаться неподвижным. Соответственно, для первого наблюдателя кинетическая энергия тела будет равна, , где m — масса тела, а для другого наблюдателя — нулю.

Эта зависимость энергии от системы отсчета сохраняется также в теории относительности. Для определения преобразований, происходящих с энергией при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой используется сложная математическая конструкция — тензор энергии-импульса.

Зависимость энергии тела от скорости рассматривается уже не так, как в ньютоновской физике, а согласно вышеназванной формуле Эйнштейна:

,

где  — инвариантная масса. В системе отсчета, связанной с телом, его скорость равна нулю, а энергия, которую называют энергией покоя, выражается формулой:

.

Это минимальная энергия, которую может иметь массивное тело. Значение формулы Эйнштейна также в том, что до неё энергия определялась с точностью до произвольной постоянной, а формула Эйнштейна находит абсолютное значение этой постоянной.

Энергия и импульс

Специальная теория относительности рассматривает энергию как компоненту 4-импульса (4-вектора энергии-импульса), в который наравне с энергией входят три пространственные компоненты импульса. Таким образом энергия и импульс оказываются связанными и оказывают взаимное влияние друг на друга при переходе из одной системы отсчёта в другую.

В квантовой механике

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации.

Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 12 мая 2011.

В квантовой механике величина энергии пропорциональна частоте и двойственна времени. В частности, в силу фундаментальных причин принципиально невозможно измерить абсолютно точно энергию системы в каком-либо процессе, время протекания которого конечно. При проведении серии измерения одного и того же процесса значения измеренной энергии будут флуктуировать, однако среднее значение всегда определяется законом сохранения энергии. Это приводит к тому, что иногда говорят, что в квантовой механике сохраняется средняя энергия.

В общей теории относительности

В общей теории относительности время не является однородным, поэтому возникают определённые проблемы при попытке введения понятия энергии. В частности, оказывается невозможным определить энергию гравитационного поля как тензор относительно общих преобразований координат.

Энергия и энтропия

Внутреняя энергия (или энергия хаотического движения молекул) является самым «деградированным» видом энергии — она не может превращаться в другие виды энергии без потерь (см.: энтропия).

Физическая размерность

Энергия E имеет размерность, равную:

ОписаниеФормула
Силе, умноженной на длинуE ~ F·l
Давлению, умноженному на объёмE ~ P·V
Импульсу, умноженному на скоростьE ~ p·v
Массе, умноженной на квадрат скоростиE ~ m·v²
Заряду, умноженному на напряжениеE ~ q·U
Мощности, умноженной на времяE ~ N·t

В системе величин LMT энергия имеет размерность .

Соотношения между единицами энергии
ЕдиницаЭквивалент
в Джв эргв межд. калв эВ
1 Дж11070,2388460,624146·1019
1 эрг10−712,38846·10−80,624146·1012
1 межд. Дж[1]1,000201,00020·1070,2388910,624332·1019
1 кгс·м9,806659,80665·1072,342276,12078·1019
1 кВт·ч3,60000·1063,60000·10138,5985·1052,24693·1025
1 л·атм101,32781,013278·10924,201763,24333·1019
1 межд. кал (calIT)4,18684,1868·10712,58287·1019
1 термохим. кал (калТХ)4,184004,18400·1070,999332,58143·1019
1 электронвольт (эВ)1,60219·10−191,60219·10−123,92677·10−201

Виды энергии

Виды энергии:
Механическая
Электрическая
Электромагнитная
Химическая
Ядерная
‹♦›Тепловая
Вакуума
Гипотетические:
 Тёмная

Механика различает потенциальную энергию (или, в более общем случае, энергию взаимодействия тел или их частей между собой или с внешними полями) и кинетическую энергию (энергия движения). Их сумма называется полной механической энергией.

Энергией обладают все виды полей. По этому признаку различают: электромагнитную (разделяемую иногда на электрическую и магнитную энергии), гравитационную и ядерную энергии (также может быть разделена на энергию слабого и сильного взаимодействий).

Термодинамика рассматривает внутреннюю энергию и иные термодинамические потенциалы.

В химии рассматриваются такие величины, как энергия связи и энтальпия, имеющие размерность энергии, отнесённой к количеству вещества. См. также: химический потенциал.

Энергия взрыва иногда измеряется в тротиловом эквиваленте.

Кинетическая

Основная статья: Кинетическая энергия

Кинетическая энергия — энергия механической системы, зависящая от скоростей движения её точек. Часто выделяют кинетическую энергию поступательного и вращательного движения. Единица измерения в системе СИ — Джоуль. Более строго, кинетическая энергия есть разность между полной энергией системы и её энергией покоя; таким образом, кинетическая энергия — часть полной энергии, обусловленная движением.

Потенциальная

Основная статья: Потенциальная энергия

Потенциальная энергия  — скалярная физическая величина, характеризует запас энергии некоего тела (или материальной точки), находящегося в потенциальном силовом поле, который идет на приобретение (изменение) кинетической энергии тела за счет работы сил поля. Другое определение: потенциальная энергия — это функция координат, являющаяся слагаемым в лагранжиане системы, и описывающая взаимодействие элементов системы.[2]

Термин «потенциальная энергия» был введен в XIX веке шотландским инженером и физиком Уильямом Ренкином. Единицей измерения энергии в СИ является Джоуль. Потенциальная энергия принимается равной нулю для некоторой конфигурации тел в пространстве, выбор которой определяется удобством дальнейших вычислений. Процесс выбора данной конфигурации называется нормировкой потенциальной энергии.

Электромагнитная

Основная статья: Энергия электромагнитного поля

Дополнительные сведения: Электромагнитное излучение

Гравитационная

Основная статья: Гравитационная энергия

Гравитационная энергия — потенциальная энергия системы тел (частиц), обусловленная их взаимным тяготением. Гравитационно-связанная система — система, в которой гравитационная энергия больше суммы всех остальных видов энергий (помимо энергии покоя). Общепринята шкала, согласно которой для любой системы тел, находящихся на конечных расстояниях, гравитационная энергия отрицательна, а для бесконечно удалённых, то есть для гравитационно не взаимодействующих тел, гравитационную энергия равна нулю. Полная энергия системы, равная сумме гравитационной и кинетической энергии постоянна, для изолированной системы гравитационная энергия является энергией связи. Системы с положительной полной энергией не могут быть стационарными.

Ядерная

Основная статья: Ядерная энергия

Ядерная энергия (атомная энергия) — это энергия, содержащаяся в атомных ядрах и выделяемая при ядерных реакциях.

Энергия связи — энергия, которая требуется, чтобы разделить ядро на отдельные нуклоны, называется энергией связи. Энергия связи, приходящаяся на один нуклон, неодинакова для разных химических элементов и, даже, изотопов одного и того же химического элемента.

Внутренняя

Основная статья: Внутренняя энергия

Внутренняя энергия тела (обозначается как E или U) — это сумма энергий молекулярных взаимодействий и тепловых движений молекулы. Внутреннюю энергию тела нельзя измерить напрямую. Внутренняя энергия является однозначной функцией состояния системы. Это означает, что всякий раз, когда система оказывается в данном состоянии, её внутренняя энергия принимает присущее этому состоянию значение, независимо от предыстории системы. Следовательно, изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое будет всегда равно разности между её значениями в конечном и начальном состояниях, независимо от пути, по которому совершался переход.

Химический потенциал

Основная статья: Химический потенциал

Химический потенциал  — один из термодинамических параметров системы, а именно энергия добавления одной частицы в систему без совершения работы.

Энергия взрыва

Основная статья: Взрыв

Дополнительные сведения: Тротиловый эквивалент

Взрыв — физический или/и химический быстропротекающий процесс с выделением значительной энергии в небольшом объёме за короткий промежуток времени, приводящий к ударным, вибрационным и тепловым воздействиям на окружающую среду и высокоскоростному расширению газов.

При химическом взрыве, кроме газов, могут образовываться и твёрдые высокодисперсные частицы, взвесь которых называют продуктами взрыва. Энергию взрыва иногда измеряют в тротиловом эквиваленте — мере энерговыделения высокоэнергетических событий, выраженной в количестве тринитротолуола (ТНТ), выделяющем при взрыве равное количество энергии.

Проблемы энергопотребления

Существует довольно много форм энергии, большинство[3] из которых так или иначе используются в энергетике и различных современных технологиях.

Темпы энергопотребления растут во всем мире, поэтому на современном этапе развития цивилизации наиболее актуальна проблема энергосбережения.

Условно источники энергии можно поделить на два типа: невозобновляемые и постоянные. К первым относятся газ, нефть, уголь, уран и т. д. Технология получения и преобразования энергии из этих источников отработана, но, как правило, неэкологична, и многие из них истощаются. К постоянным источникам можно отнести энергию солнца, энергию, получаемую на ГЭС и т.  д.

История термина

Термин «энергия» происходит от слова energeia, которое впервые появилось в работах Аристотеля.

Томас Юнг первым использовал понятие «энергия» в современном смысле слова

Маркиза Эмили дю Шатле в книге «Уроки физики» (фр. Institutions de Physique, 1740), объединила идею Лейбница с практическими наблюдениями Виллема Гравезанда, чтобы показать: энергия движущегося объекта пропорциональна его массе и квадрату его скорости (не скорости самой по себе как полагал Исаак Ньютон).

В 1807 году Томас Юнг первым использовал термин «энергия» в современном смысле этого слова взамен понятия живая сила.[4]Гаспар-Гюстав Кориолис впервые использовал термин «кинетическая энергия» в 1829 году, а в 1853 году Уильям Ренкин впервые ввёл понятие «потенциальная энергия».

Несколько лет велись споры, является ли энергия субстанцией (теплород) или только физической величиной.

Развитие паровых двигателей требовало от инженеров разработать понятия и формулы, которые позволили бы им описать механический и термический КПД своих систем. Инженеры (Сади Карно), физики (Джеймс Джоуль), математики (Эмиль Клапейрон и Герман Гельмгольц[уточнить]) — все развивали идею, что способность совершать определённые действия, называемая работой, была как-то связана с энергией системы. В 1850-х годах, профессор натурфилософии из Глазго Уильям Томсон и инженер Уильям Ренкин начали работу по замене устаревшего языка механики с такими понятиями как «кинетическая и фактическая (actual) энергии».[4] Уильям Томсон соединил знания об энергии в законы термодинамики, что способствовало стремительному развитию химии. Рудольф Клаузиус, Джозайя Гиббс и Вальтер Нернст объяснили многие химические процессы, используя законы термодинамики. Развитие термодинамики было продолжено Клаузиусом, который ввёл и математически сформулировал понятие энтропии, и Джозефом Стефаном, который ввёл закон излучения абсолютно чёрного тела. В 1853 году Уильям Ренкин ввёл понятие «потенциальная энергия».[4] В 1881 году Уильям Томсон заявил перед слушателями:[5]

Само слово энергия, хотя и было впервые употреблено в современном смысле доктором Томасом Юнгом приблизительно в начале этого века, только сейчас входит в употребление практически после того, как теория, которая дала определение энергии, … развилась от просто формулы математической динамики до принципа, пронизывающего всю природу и направляющего исследователя в области науки.

Оригинальный текст  (англ.)  

The very name energy, though first used in its present sense by Dr Thomas Young about the beginning of this century, has only come into use practically after the doctrine which defines it had … been raised from mere formula of mathematical dynamics to the position it now holds of a principle pervading all nature and guiding the investigator in the field of science.

В течение следующих тридцати лет эта новая наука имела несколько названий, например, «динамическая теория тепла» (англ. dynamical theory of heat) и «энергетика» (англ. energetics). В 1920-х годах общепринятым стало название «термодинамика» — наука о преобразовании энергии.

Особенности преобразования тепла и работы были показаны в первых двух законах термодинамики. Наука об энергии разделилась на множество различных областей, таких как биологическая термодинамика и термоэкономика (англ. thermoeconomics). Параллельно развивались связанные понятия, такие как энтропия, мера потери полезной энергии, мощность, поток энергии за единицу времени, и так далее. В последние два века использование слова энергия в ненаучном смысле широко распространилось в популярной литературе.

В 1918 году было доказано, что закон сохранения энергии есть математическое следствие трансляционной симметрии времени, величины сопряжённой энергии. То есть энергия сохраняется, потому что законы физики не отличают разные моменты времени (см. Теорема Нётер, изотропия пространства).

В 1961 году выдающийся преподаватель физики и нобелевский лауреат, Ричард Фейнман в лекциях так выразился о концепции энергии:[6]

Существует факт, или, если угодно, закон, управляющей всеми явлениями природы, всем, что было известно до сих пор. Исключений из этого закона не существует; насколько мы знаем, он абсолютно точен. Название его — сохранение энергии. Он утверждает, что существует определённая величина, называемая энергией, которая не меняется ни при каких превращениях, происходящих в природе. Само это утверждение весьма и весьма отвлечено. Это по существу математический принцип, утверждающий, что существует некоторая численная величина, которая не изменяется ни при каких обстоятельствах. Это отнюдь не описание механизма явления или чего-то конкретного, просто-напросто отмечается то странное обстоятельство, что можно подсчитать какое-то число и затем спокойно следить, как природа будет выкидывать любые свои трюки, а потом опять подсчитать это число — и оно останется прежним.

Оригинальный текст  (англ.)  

There is a fact, or if you wish, a law, governing natural phenomena that are known to date. There is no known exception to this law—it is exact so far we know. The law is called conservation of energy; it states that there is a certain quantity, which we call energy that does not change in manifold changes which nature undergoes. That is a most abstract idea, because it is a mathematical principle; it says that there is a numerical quantity, which does not change when something happens. It is not a description of a mechanism, or anything concrete; it is just a strange fact that we can calculate some number, and when we finish watching nature go through her tricks and calculate the number again, it is the same.

— Фейнмановские лекции по физике[7]

См. также

  • Тензор энергии-импульса
  • Эквивалентность массы и энергии
  • Тёмная энергия
  • Количество теплоты
  • Виды норм удельной затраты энергии и требования к ним

Примечания

  1. ↑ Г. Д. Бурдун. Джоуль(единица энергии и работы) // Большая советская энциклопедия.
  2. ↑ Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Теоретическая физика. — 5-е изд. — М.: Физматлит, 2004. — Т. I. Механика. — 224 с. — ISBN 5-9221-0055-6
  3. ↑ http://profbeckman.narod.ru/InformLekc.files/Inf03.pdf
  4. ↑ 1 2 3 Смит, Кросби. The science of energy: a cultural history of energy physics in Victorian Britain. — The University of Chicago Press, 1998. — ISBN 0-226-76421-4
  5. ↑ Томсон, Уильям. Об источниках энергии, доступных человеку для совершения механических эффектов = On the sources of energy available to man for the production of mechanical effect.  — BAAS Rep, 1881. С. 513
  6. ↑ Richard Feynman. The Feynman Lectures on Physics. — США: Addison Wesley, 1964. — Vol. 1. — ISBN 0-201-02115-3
  7. ↑ Фейнман, Ричард. Фейнмановские лекции по физике = The Feynman Lectures on Physics. — Т. 1.

Ссылки

  • Энергия в Физической энциклопедии

Внутренняя энергия. — Физика за 8 класс. Учебник.

Внутренняя энергия.

С по­ня­ти­ем энер­гия мы столк­ну­лись еще в 7 клас­се. Да­вай­те вспом­ним опре­де­ле­ние этого по­ня­тия.

Опре­де­ле­ние.Энер­гия – фи­зи­че­ская ве­ли­чи­на, ко­то­рая ха­рак­те­ри­зу­ет спо­соб­ность тела или си­сте­мы тел вы­пол­нить опре­де­лен­ную ра­бо­ту.

Само по­ня­тие ра­бо­та яв­ля­ет­ся зна­ко­мым и при­выч­ным из по­все­днев­ной жизни. Она де­лит­ся на мно­же­ство видов, мы же пока изу­чи­ли толь­ко по­ня­тие ме­ха­ни­че­ской ра­бо­ты. Если вспом­нить, то ме­ха­ни­че­ская ра­бо­та – это ве­ли­чи­на, с по­мо­щью ко­то­рой воз­мож­но опи­сы­вать про­цес­сы пе­ре­ме­ще­ния тела при при­ло­же­нии опре­де­лен­ной силы. На­при­мер, можно оце­нить ра­бо­ту, ко­то­рую необ­хо­ди­мо вы­пол­нить, чтобы пе­ре­вез­ти тя­же­лый груз с од­но­го места на дру­гое (см. Рис. 1). Так вот, имен­но спо­соб­ность тела к вы­пол­не­нию ме­ха­ни­че­ской ра­бо­ты ха­рак­те­ри­зу­ет­ся ме­ха­ни­че­ской энер­ги­ей тела.


2. Виды механической энергии.

Виды ме­ха­ни­че­ской энер­гии удоб­но изоб­ра­зить с по­мо­щью схемы.

Опре­де­ле­ние.Ки­не­ти­че­ская энер­гия – часть ме­ха­ни­че­ской энер­гии, ко­то­рая опре­де­ля­ет дви­же­ние тела.

Опре­де­ле­ние.По­тен­ци­аль­ная энер­гия – энер­гия, ко­то­рую имеют тела или части од­но­го тела из-за того, что вза­и­мо­дей­ству­ют с дру­ги­ми те­ла­ми (или ча­стя­ми тел).

Обо­зна­че­ния в при­ве­ден­ных фор­му­лах:

 – масса тела, кг,

 – ско­рость дви­же­ния тела, м/с,

 – уско­ре­ние сво­бод­но­го па­де­ния, Н/кг (м/с2),

 – вы­со­та тела над по­верх­но­стью, м,

 – жест­кость пру­жи­ны, Н/м,

 – рас­тя­же­ние пру­жи­ны, м.

Вер­нем­ся к во­про­су о том, во что пре­вра­ща­ет­ся ки­не­ти­че­ская энер­гия тела сразу после па­де­ния на по­верх­ность. Она пре­вра­ща­ет­ся во внут­рен­нюю энер­гию, что и яв­ля­ет­ся ос­нов­ным объ­ек­том изу­че­ния дан­но­го урока.

Чтобы по­нять, что такое внут­рен­няя энер­гия, сле­ду­ет об­ра­тить вни­ма­ние на мик­ро­мир ча­стиц ве­ще­ства (атомы и мо­ле­ку­лы) и вспом­нить, что они на­хо­дят­ся в непре­рыв­ном дви­же­нии, это уже под­ска­зы­ва­ет о на­ли­чии у них ки­не­ти­че­ской энер­гии, кроме того, ча­сти­цы вза­и­мо­дей­ству­ют друг с дру­гом, что при­во­дит к воз­ник­но­ве­нию у них по­тен­ци­аль­ной энер­гии.

Опре­де­ле­ние.Ки­не­ти­че­ская энер­гия дви­же­ния ча­стиц и по­тен­ци­аль­ная энер­гия их вза­и­мо­дей­ствия со­став­ля­ют внут­рен­нюю энер­гию тела. Внут­рен­нюю энер­гию обо­зна­ча­ют  и из­ме­ря­ет­ся она, как и все дру­гие виды энер­гии, в Дж (джо­у­лях).

Сле­до­ва­тель­но, имеем фор­му­лу для внут­рен­ней энер­гии тела: . Где под  по­ни­ма­ет­ся ки­не­ти­че­ская энер­гия ча­стиц тела, а под  – их по­тен­ци­аль­ная энер­гия.

Вспом­ним преды­ду­щий урок, на нем мы го­во­ри­ли о том, что дви­же­ние ча­стиц тела ха­рак­те­ри­зу­ет его тем­пе­ра­ту­ра, с дру­гой сто­ро­ны, внут­рен­няя энер­гия тела свя­за­на с ха­рак­те­ром (ак­тив­но­стью) дви­же­ния ча­стиц. Сле­до­ва­тель­но, внут­рен­няя энер­гия и тем­пе­ра­ту­ра – вза­и­мо­свя­зан­ные по­ня­тия. При по­вы­ше­нии тем­пе­ра­ту­ры тела его внут­рен­няя энер­гия тоже по­вы­ша­ет­ся, при по­ни­же­нии – умень­ша­ет­ся.

Вза­и­мо­связь между внут­рен­ней энер­ги­ей и раз­лич­ны­ми ви­да­ми про­цес­сов можно изоб­ра­зить на схеме: 

Если срав­ни­вать внут­рен­нюю энер­гию с дру­ги­ми ви­да­ми энер­гий, то она как по­ня­тие су­ще­ству­ет от­дель­но и имеет осо­бое свой­ство: любое тело при любых усло­ви­ях все­гда имеет некий запас внут­рен­ней энер­гии.

На сле­ду­ю­щем уроке мы по­го­во­рим о том, какие су­ще­ству­ют спо­со­бы из­ме­не­ния внут­рен­ней энер­гии, и по­зна­ко­мим­ся с по­ня­ти­ем теплообмен. 

http://interneturok.ru/physics/8-klass/teplovye-yavleniya/vnutrennyaya-energiya?seconds=0

Вопросы: 

 1. Какие превращения энергии происходят при подъеме шара и при его падании?

2. Как изменяется состояние свинцового шара и свинцовой плиты в результате их соударения?

3. Какую энергию называют внутренней энергией тела?

 4. Зависит ли внутренняя энергия тела от его движения и положения относительно других тел?

Ответы:

1. При подъеме растет потенциальная энергия, при падении потенциальная падает, кинетическая растет
2. В результате удара шара о плиту происходит превращение механической энергии, которой обладал в начале опыта шар, во внутреннюю энергию тела
3.  Внутренняя энергия — это которая содержится в атомах и молекулах в виде механической энергии движения и соударения молекул (зависит от температуры) , в виде химической энергии электронов в атомах и в виде ядерной энегии  протонов и нейтронов в ядрах атомов. 
4. Внутренняя энергия тела (обозначается как E или U) — это сумма энергетических  молекулярных взаимодействий и тепловых движений молекул. Внутренняя энергия является однозначной функцией состояния системы, поэтому она не зависит от движения и положения относительно других тел. Другими словами, внутренняя энергия раскалённого ядра не зависит от того летит ядро или уже упало.

http://znanija.com/task/19391260

Инфофиз. Репетитор по физике и информатике

   Кинетическая энергия. Потенциальная энергия тела поднятого над поверхностью Земли. Потенциальная энергия упруго деформированного тела. Закон сохранения полной механической энергии.

Краткий ответ

   Механическая энергия тела – это скалярная величина, равная максимальной работе, которая может быть совершена в данных условиях.

   Обозначается  Е.

   Единица энергии в СИ  [1Дж = 1Н*м]

   Различают два вида механической энергии – кинетическая Ек и потенциальная Еp энергия.

   Полная механическая энергия тела равна сумме его кинетической и потенциальной энергий   Е = Ек + Еp

   Кинетическая энергия – это энергия тела, обусловленная его движением. Это физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости.

   m — масса тела

    — скорость тела

   Потенциальная энергия – энергия тела, обусловленная взаимным расположением взаимодействующих между собой тел или частей одного тела.

   Потенциальная энергия тела в поле силы тяжести (потенциальная энергия тела, поднятого над землёй):

Ep = mgh

   m — масса тела

   g — ускорение свободного падения

   h — высота поднятия тела над нулевым уровнем (над поверхностью Земли)

   Потенциальная энергия упруго деформированного тела:

   k — коэффициент упругости (жесткость тела)

   x — абсолютная деформация (удлинение тела)

   Закон сохранения энергии в механических процессах: сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой силами тяготения и силами упругости, остается неизменной.

Е = Ек + Еp = const

   Полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих между собой только консервативными силами, при любых движениях этих тел не изменяется. Происходят лишь взаимные превращения потенциальной энергии тел в их кинетическую энергию, и наоборот, или переход энергии от одного тела к другому.

Развернутый ответ

Если тело способно совершить работу, то говорят, что оно обладает энергией.

   Механическая энергия тела – это скалярная величина, равная максимальной работе, которая может быть совершена в данных условиях.

   Обозначается  Е Единица энергии в СИ  [1Дж = 1Н*м]

   Механическая работа есть мера изменения энергии в различных процессах А = ΔЕ.

   Различают два вида механической энергии – кинетическая Ек и потенциальная Еp энергия.

   Полная механическая энергия тела равна сумме его кинетической и потенциальной энергий

   Е = Ек + Еp

   Кинетическая энергия – это энергия тела, обусловленная его движением.

   Физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости, называется кинетической энергией тела:

   Кинетическая энергия – это энергия движения. Кинетическая энергия тела массой m, движущегося со скоростью  равна работе, которую должна совершить сила, приложенная к покоящемуся телу, чтобы сообщить ему эту скорость:

   Если тело движется со скоростью , то для его полной остановки необходимо совершить работу

   Наряду с кинетической энергией или энергией движения в физике важную роль играет понятиепотенциальной энергии или энергии взаимодействия тел.

   Потенциальная энергия – энергия тела, обусловленная взаимным расположением взаимодействующих между собой тел или частей одного тела.

   Понятие потенциальной энергии можно ввести только для сил, работа которых не зависит от траектории движения тела и определяется только начальным и конечным положениями. Такие силы называются консервативными. Работа консервативных сил на замкнутой траектории равна нулю.

   Свойством консервативности обладают сила тяжести и сила упругости. Для этих сил можно ввести понятие потенциальной энергии.

   Потенциальная энергия тела в поле силы тяжести (потенциальная энергия тела, поднятого над землёй):

Ep = mgh

   Она равна работе, которую совершает сила тяжести при опускании тела на нулевой уровень.

   Понятие потенциальной энергии можно ввести и для упругой силы. Эта сила также обладает свойством консервативности. Растягивая (или сжимая) пружину, мы можем делать это различными способами.

   Можно просто удлинить пружину на величину x, или сначала удлинить ее на 2x, а затем уменьшить удлинение до значения x и т. д. Во всех этих случаях упругая сила совершает одну и ту же работу, которая зависит только от удлинения пружины x в конечном состоянии, если первоначально пружина была недеформирована. Эта работа равна работе внешней силы A, взятой с противоположным знаком :

где k – жесткость пружины.

   Растянутая (или сжатая) пружина способна привести в движение прикрепленное к ней тело, то есть сообщить этому телу кинетическую энергию. Следовательно, такая пружина обладает запасом энергии.

   Потенциальной энергией пружины (или любого упруго деформированного тела) называют величину

   Потенциальная энергия упруго деформированного тела равна работе силы упругости при переходе из данного состояния в состояние с нулевой деформацией.

   Если в начальном состоянии пружина уже была деформирована, а ее удлинение было равно x1, тогда при переходе в новое состояние с удлинением x2 сила упругости совершит работу, равную изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком:

   Потенциальная энергия при упругой деформации – это энергия взаимодействия отдельных частей тела между собой силами упругости.

   Если тела, составляющие замкнутую механическую систему, взаимодействуют между собой только силами тяготения и упругости, то работа этих сил равна изменению потенциальной энергии тел, взятому с противоположным знаком:

A = –(Ep2 – Ep1).

По теореме о кинетической энергии эта работа равна изменению кинетической энергии тел:

A = Ek2 – Ek1

   Следовательно   Ek2 – Ek1 = –(Ep2 – Ep1)      или        Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2.

   Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой силами тяготения и силами упругости, остается неизменной.

   Это утверждение выражает закон сохранения энергии в механических процессах. Он является следствием законов Ньютона.

   Сумму E = Ek + Ep называют полной механической энергией.

   Полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих между собой только консервативными силами, при любых движениях этих тел не изменяется. Происходят лишь взаимные превращения потенциальной энергии тел в их кинетическую энергию, и наоборот, или переход энергии от одного тела к другому.

Е = Ек + Еp = const

   Закон сохранения механической энергии выполняется только тогда, когда тела в замкнутой системе взаимодействуют между собой консервативными силами, то есть силами, для которых можно ввести понятие потенциальной энергии.

   В реальных условиях практически всегда на движущиеся тела наряду с силами тяготения, силами упругости и другими консервативными силами действуют силы трения или силы сопротивления среды.

   Сила трения не является консервативной. Работа силы трения зависит от длины пути.

   Если между телами, составляющими замкнутую систему, действуют силы трения, то механическая энергия не сохраняется. Часть механической энергии превращается во внутреннюю энергию тел (нагревание).

Энергия Определение и значение | Dictionary.com

  • Верхние определения
  • Синонимы
  • Викторина
  • Связанный контент
  • Подробнее о Energy
  • Примеры
  • British
  • Medical
  • Scepantific
  • Cultural

. .

[ en-er-jee ]

/ ˈɛn ər dʒi /

Сохранить это слово!

См. синонимы для: энергия / энергии на Thesaurus.com

Показывает уровень оценки в зависимости от сложности слова.

существительное во множественном числе энергии.

способность к активной деятельности; доступная мощность: я ем шоколад, чтобы получить быструю энергию.

достаточное или обильное количество такой силы: Кажется, в эти дни у меня нет энергии.

Часто энергии. чувство напряжения, вызванное или кажущееся вызванным избытком такой силы: отрабатывать свои силы в теннисе.

проявление такой силы: она играет в теннис с большой энергией.

привычка к активной деятельности; энергичность как характеристика: иностранцы восхищаются американской энергией и смеются над ней.

способность действовать, вести за собой других, воздействовать и т. д., насильственно.

сила выражения: стиль письма, полный энергии.

Физика. способность выполнять работу; свойство системы, которое уменьшается, когда система совершает работу над любой другой системой, на величину, равную выполненной таким образом работе; потенциальная энергия. Символ: E

любой источник полезной энергии, такой как ископаемое топливо, электричество или солнечное излучение.

ДРУГИЕ СЛОВА Энергия

1 энергия, сила, могущество.

5 рвение, толчок.

См. синонимы слова «энергия» на Thesaurus.com

ВИКТОРИНА

Сыграем ли мы «ДОЛЖЕН» ПРОТИВ. «ДОЛЖЕН» ВЫЗОВ?

Должны ли вы пройти этот тест на «должен» или «должен»? Это должно оказаться быстрым вызовом!

Вопрос 1 из 6

Какая форма используется для указания обязательства или обязанности кого-либо?

Происхождение энергии

1575–85; <позднелатинское energīa<греческое energeia активность, эквивалентная energe- (основа слова energeîn быть активным; см. en- 2 , работа) + -ia-y 3

ДРУГИЕ СЛОВА ОТ СЛОВА энергия

hy·per·энергия·gy, существительноеself-en·er·gy, существительное

Слова рядом с Energy

energid, energism, energize, energizer, energumen, энергия, энергетический аудит, энергетический диапазон, энергетический батончик, преобразование энергии, энергетическая культура

Dictionary. com Unabridged На основе Random House Unabridged Dictionary, © Random House, Inc., 2022

БОЛЬШЕ О ЭНЕРГИИ

Что такое

энергия ?

Энергия относится к доступной силе или мотивации к движению, как в Джада обнаружила, что достаточное количество сна каждую ночь дает ей энергию, чтобы жить каждый день.

Энергия также относится к силе, которая используется с усилием или силой, так как в Моник приносила энергию команде, заставляя их выигрывать больше игр.

В физике энергия — это мощность или теплота, возникающая при движении, сгорании или воздействии чего-либо. Обычно он представлен в двух формах: потенциальной и кинетической энергия . Потенциальная энергия — это сила, которая хранится в чем-то, пока оно находится в состоянии покоя или не сгорает. Например, уголь содержит большое количество потенциальной энергии , которая высвобождается при сжигании угля. Когда уголь горит, эта потенциальная энергия становится кинетической энергией , энергией , относящейся к частицам в системе.

Энергия — обычное слово с несколькими другими значениями, связанными с силой или мотивацией.

Пример: Дэррил на собственном горьком опыте обнаружил, что аккумуляторы сотовых телефонов разряжаются на холоде.

Откуда берется

энергия ?

Первые записи термина энергии относятся к концу 1500-х годов. В конечном итоге оно происходит от греческого термина energeîn , означающего «быть активным». Деятельность может проявляться во многих формах, но почти все они сжигают энергию .

Потенциальная и кинетическая энергия могут применяться и к людям. Когда вы едите и спите, вы накапливаете потенциал энергия , и когда вы двигаетесь, думаете, дышите или выполняете любое физическое действие, эта энергия используется кинетически. Когда вы устали, вы можете сказать, что у вас мало энергии . И когда вы решаете вложить свои энергии в свое искусство, вы тратите больше времени на свое искусство и, как следствие, тратите на него больше своей энергии.

Знаете ли вы… ?

Как

энергия используется в реальной жизни?

Энергия — это обычное слово, используемое как в научном смысле, так и в других смыслах, особенно связанных с мощностью, которой мы или наши устройства обладаем или которой не обладаем.

Ты притягиваешь испускаемую энергию ..

— ТРЭВИС СКОТТ (@trvisXX) 2 октября 2018 г.

Я устал от всей негативной энергии в мире

— маршмелло (@marshmello) 31 мая 2018 г.

Нам нужно работать усерднее и дольше, чтобы догнать мир. Меньше праздников, лучше учителя, но, прежде всего, нехватка энергии.

— Рехам Хан (@RehamKhan1) 22 апреля 2016 г.

 

Попробуйте использовать

энергию !

Правильно ли используется энергия в следующем предложении?

Когда Куинн сосредоточил всю свою энергию на школьной работе, его оценки пошли вверх.

Слова, относящиеся к энергии

эффективность, интенсивность, мощность, дух, выносливость, сила, выносливость, живучесть, динамизм, электричество, тепло, потенциал, служение, активность, оживление, применение, рвение, бырр, рывок, драйв

Как использовать энергию в предложении

  • Часть этой энергии входит в воду, и когда это происходит, сейсмические волны замедляются, становясь Т-волнами.

    Звуковые волны подводных землетрясений раскрывают изменения в потеплении океана|Кэролин Грэмлинг|17 сентября 2020 г.|Новости науки

  • Целью проекта, запущенного в 2015 году, является определение возможности создания подводных центров обработки данных, работающих на возобновляемых источниках энергии в море.

    У Microsoft была безумная идея погрузить серверы под воду, и она полностью сработала|Ванесса Бейтс Рамирес|17 сентября 2020 г.|Singularity Hub 

  • Эта энергия, «оргон», предположительно была своего рода жизненной силой.

    Этот ученый думал, что нашел источник всей сексуальной энергии|PopSci Staff|17 сентября 2020|Popular-Science

  • Это представляет собой революционный сдвиг в нашей способности улавливать солнечную энергию в реальном времени, а не зависеть от нее. на солнечной энергии прошлого.

    Рассвет гелиоцена — Выпуск 90: Что-то зеленое|Летний преториус|16 сентября 2020 г.|Наутилус

  • Тем не менее, переговоры об окончательной форме сделки будут чреваты национальными различиями в богатстве, источниках энергии и промышленной мощи.

    Европа удваивает план восстановления после пандемии, экологичный до мозга костей|Bernhard Warner|16 сентября 2020 г.|Fortune

  • Я думаю, что во многом это связано с отношением, энергией и честностью.

    «Черный динамит» представляет полицейскую жестокость: мюзикл|Stereo Williams|9 января, 2015|DAILY BEAST

  • Общие данные о добыче нефти включают сырую нефть, сжиженный природный газ и другие жидкие энергетические продукты.

    Проверка фактов воскресных шоу: 4 января|PunditFact.com|5 января 2015|DAILY BEAST

  • Экономика энергии всегда была неотъемлемой частью жизни Техаса, и это не изменилось.

    Останется ли Техас техасским?|Дэвид Фонтана|29 декабря 2014|DAILY BEAST

  • День за днем ​​он отвлекает людей, направляя энергию на бездумное соблюдение законов.

    Бюрократия душит добрых самаритян|Филип К. Ховард|27 декабря 2014|DAILY BEAST

  • Курам требуется значительно меньше земли, воды и энергии, чем всем другим видам мяса, кроме выращенного на ферме лосося.

    История цыпленка: как эта скромная птичка спасла человечество|Уильям О’Коннор|27 декабря 2014 г.|DAILY BEAST

  • Это первый и принципиальный пункт, в котором мы можем остановить растрату энергии на обучение, которая сейчас продолжается.

    Спасение цивилизации|H. Г. (Герберт Джордж) Уэллс

  • Гладкий считает, что это гораздо более трудная работа, чем наживать состояние; но он преследует свой блуждающий огонек с неутомимой энергией.

    The Pit Town Coronet, Volume I (of 3)|Charles James Wills

  • Этого можно добиться, взяв гудящий тон и нанеся на него сильное давление энергии.

    Культура экспрессивного голоса|Джесси Элдридж Саутвик

  • Конечно же, подавляемая эмоциональная энергия нашла другой выход.

    Волна|Алджернон Блэквуд

  • Она снова приводила в порядок свои бумаги спокойными пальцами, в то время как его собственные были почти сжаты энергией подавленного желания.

    Волна|Алджернон Блэквуд

Британский словарь определений слова Energy

Energy

/ (ˈɛnədʒɪ) /

существительное во множественном числе -gies или интенсивность действия

5 900; сила

способность или склонность к интенсивной деятельности; сила

энергичное или интенсивное действие; напряжение

физика

  1. способность тела или системы выполнять работу
  2. мера этой способности, выраженная как работа, которую оно совершает при переходе в некоторое заданное исходное состояние. Измеряется в джоулях (единицах СИ). Символ: E

источник энергии См. также кинетическая энергия, потенциальная энергия

Происхождение слова энергия

энерго- ² + эргон работа

Английский словарь Коллинза — полное и полное цифровое издание 2012 г. © William Collins Sons & Co. Ltd., 1979, 1986 © HarperCollins Publishers 1998, 2000, 2003, 2005, 2006, 2007, 2009, 2012

Медицинские определения энергии

энергия

[ĕn′ər-jē]

n

Способность к работе или активной деятельности; энергичность; сила.

Способность физической системы выполнять работу.

Медицинский словарь Стедмана The American Heritage® Авторское право © 2002, 2001, 1995 от компании Houghton Mifflin. Опубликовано компанией Houghton Mifflin.

Научные определения энергии

энергия

[ ĕn′ər-jē ]

Способность или мощность для выполнения работы, например способность перемещать объект (данной массы) путем приложения силы. Энергия может существовать в различных формах, таких как электрическая, механическая, химическая, тепловая или ядерная, и может быть преобразована из одной формы в другую. Измеряется количеством выполненной работы, обычно в джоулях или ваттах. См. также сохранение энергии кинетической энергии потенциальной энергии. Сравните силовую работу.

Научный словарь American Heritage® Авторские права © 2011. Опубликовано издательством Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

Культурные определения энергии

энергия

В физике способность совершать работу. Объекты могут обладать энергией в силу своего движения (кинетическая энергия), в силу своего положения (потенциальная энергия) или в силу своей массы (см. E = mc2).

примечания для энергии

Наиболее важным свойством энергии является то, что она сохраняется, то есть полная энергия изолированной системы не меняется со временем. Это известно как закон сохранения энергии. Однако энергия может изменять форму; например, его можно превратить в массу и обратно в энергию.

Новый словарь культурной грамотности, третье издание Авторское право © 2005 г., издательство Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Опубликовано издательством Houghton Mifflin Harcourt Publishing Company. Все права защищены.

Что такое энергия? Определение энергии и примеры (наука)

Эта запись была опубликована автором Anne Helmenstine (обновлено )

Энергия — это способность выполнять работу. Примеры энергии включают электрическую, ядерную и химическую энергию.

Концепция энергии является ключевой для науки и техники. Вот определение, примеры энергии и взгляд на то, как она классифицируется.

Определение энергии

В науке энергия — это способность выполнять работу или нагревать объекты. Это скалярная физическая величина, что означает, что она имеет величину, но не имеет направления. Энергия сохраняется, что означает, что она может переходить из одной формы в другую, но не создается и не уничтожается. Существует множество различных типов энергии, таких как кинетическая энергия, потенциальная энергия, свет, звук и ядерная энергия.

Происхождение слова и единицы измерения

Термин «энергия» происходит от греческого слова energeia или от французских слов en , означающих in и ergon , что означает работу. Единицей энергии в СИ является джоуль (Дж), где 1 Дж = 1‎кг⋅м 2 ⋅с −2 . Другие единицы измерения включают киловатт-час (кВт-ч), британскую тепловую единицу (БТЕ), калорию (с), килокалорию (С), электрон-вольт (ЭВ), эрг и фут-фунт (фут-фунт).

Что означает потеря энергии

Одна форма энергии может быть преобразована в другую без нарушения закона термодинамики. Не все эти формы энергии одинаково полезны для практических приложений. Когда энергия «теряется», это означает, что энергия не может быть возвращена для использования. Обычно это происходит при выделении тепла. Потеря энергии не означает, что ее стало меньше, а только то, что она изменила форму.

Энергия может быть как возобновляемой, так и невозобновляемой. Фотосинтез является примером процесса производства возобновляемой энергии. Сжигание угля является примером невозобновляемой энергии. Завод продолжает производить химическую энергию в виде сахара путем преобразования солнечной энергии. После сжигания угля зола не может быть использована для продолжения реакции.

Кинетическая энергия и потенциальная энергия

Различные формы энергии классифицируются как кинетическая энергия, потенциальная энергия или их смесь. Кинетическая энергия — это энергия движения, а потенциальная энергия — это накопленная энергия или энергия положения. Сумма суммы кинетической и потенциальной энергии системы постоянна, но энергия переходит из одной формы в другую.

Например, если вы держите яблоко неподвижно над землей, оно обладает потенциальной энергией, но не имеет кинетической энергии. Когда вы роняете яблоко, оно обладает как кинетической, так и потенциальной энергией при падении. Непосредственно перед ударом о землю он имеет максимальную кинетическую энергию, но не потенциальную энергию.

Возобновляемая и невозобновляемая энергия

Еще один общий способ классификации энергии — возобновляемая и невозобновляемая. Возобновляемая энергия – это энергия, которая восполняется в течение жизни человека. Примеры включают солнечную энергию, энергию ветра и биомассу. Невозобновляемая энергия либо не восстанавливается, либо для этого требуется больше времени, чем продолжительность жизни человека. Ископаемое топливо является примером невозобновляемой энергии.

Формы энергии

Энергия может принимать различные формы. Вот несколько примеров:

  • ядерная энергия — энергия, высвобождаемая в результате изменений в атомном ядре, таких как деление или синтез
  • электрическая энергия — энергия, основанная на притяжении, отталкивании и движении электрического заряда, например электроны, протоны или ионы
  • химическая энергия  – энергия, основанная на разнице между количеством, необходимым для образования химических связей, и количеством, необходимым для их разрыва
  • механическая энергия – сумма поступательной и вращательной кинетической и потенциальной энергий системы
  • гравитационная энергия – энергия, запасенная в гравитационных полях
  • энергия ионизации – энергия, связывающая электрон с его атомом или молекулой
  • магнитная энергия – энергия, запасенная в магнитных полях
  • упругая энергия – энергия материала, которая заставляет его возвращаться к своей первоначальной форме, если он деформирован
  • лучистая энергия – электромагнитное излучение, такое как солнечный свет или тепло от печи
  • тепловая энергия – кинетическая энергия движения субатомных частиц, атомов и молекул

Примеры энергии

Вот несколько повседневных примеров энергии и взгляд на типы энергии:

  • Метание мяча : Метание мяча является примером кинетической энергии, потенциальной энергии и механической энергии
  • Огонь : Огонь — это тепловая энергия, химическая энергия и лучистая энергия. Его источник может быть как возобновляемым (древесина), так и невозобновляемым (уголь).
  • Зарядка аккумулятора телефона : Для зарядки телефона используется электрическая энергия, химическая энергия (для аккумулятора), а также кинетическая и потенциальная энергия. Сохраненный электрический заряд — это потенциальная энергия, а движущийся заряд — это кинетическая энергия.

Ссылки

  • Харпер, Дуглас. «Энергия». Онлайн-словарь этимологии .
  • Смит, Кросби (1998). Наука об энергии – культурная история физики энергии в викторианской Британии . Издательство Чикагского университета. ISBN 978-0-226-76420-7.

Энергия – Гиперучебник по физике

[закрыть]

введение

Система обладает энергией , если она способна выполнять работу.

Энергия передается или трансформируется всякий раз, когда выполняется работа..

Энергия это…

  • скалярная величина
  • абстрактно и не всегда может быть воспринято
  • придается значение посредством вычисления
  • центральное понятие в науке

Энергия может существовать во многих различных формах. Все формы энергии либо кинетические, либо потенциальные. Энергия, связанная с движением, называется кинетической энергией . Энергия, связанная с положением, называется 90 517 потенциальной энергией 90 518. Потенциальная энергия не является «запасенной энергией». Энергия может храниться в движении точно так же, как и в положении. Является ли кинетическая энергия «израсходованной энергией»?

кинетическая энергия

  • кинетическая энергия — движение
    • механическая энергия — движение макроскопических систем
      • машины
      • энергия ветра
      • энергия волны
      • звуковая (звуковая, акустическая) энергия
    • тепловая энергия — движение частиц вещества
      • геотермальная энергия
    • электрическая энергия — движение зарядов
      • бытовой ток
      • молния
    • электромагнитное излучение — возмущение электрических и магнитных полей (классическая физика) или движение фотонов (квантовая физика)
      • радио, микроволны, инфракрасное, световое, ультрафиолетовое, рентгеновское, гамма-лучи
      • солнечная энергия
подтипов
Виды кинетической энергии (классификация по типу объекта)
тип движение примеров и
механические
энергетические		 движение макроскопических объектов машины, мускулы, снаряды, ветер, текущая вода, океанские волны, звук, …
тепловая
энергетическая		 случайное движение микроскопических частиц вещества (молекул, атомов, ионов) тепло, огонь, геотермальная энергия, …
электрические
энергетические		 объемный поток зарядов (электроны, протоны, ионы) бытовой ток, цепи переменного и постоянного тока, молнии, …
электромагнитное
излучение		 возмущение, распространяющееся через электрические и магнитные поля (классическая физика) или движение фотонов (современная физика) радиоволны, микроволны, инфракрасное, световое, ультрафиолетовое, рентгеновское, гамма-лучи

потенциальная энергия

  • потенциальная энергия — положение или расположение
    • гравитационная потенциальная энергия
      • американские горки
      • водяное колесо
      • гидроэлектростанция
    • электромагнитная потенциальная энергия
      • электрическая потенциальная энергия
      • магнитная потенциальная энергия
      • химическая потенциальная энергия
      • упругая потенциальная энергия
    • сильная ядерная потенциальная энергия
      • атомная энергетика
      • ядерное оружие
    • слабая ядерная потенциальная энергия
      • радиоактивный распад
подтипов
Виды потенциальной энергии (классификация по типу поля)
силовое поле количество в поле примеров и
гравитационный масса американские горки, водяное колесо,
гидроэлектростанция, …
электромагнитный заряд электрические, магнитные,
химические, упругие, …
сильноядерный цвет ядерный реактор,
ядерное оружие, …
слабоядерный вкус радиоактивный распад,
первый шаг в солнечном синтезе, …

шт.

джоуля

Английский пивовар и ученый Джеймс Джоуль (1818–1889), определивший механический эквивалент тепла.

⎡
⎢
⎣		 Дж = Н·м = кг·м 2 ⎤
⎥
⎦
с 2
Приблизительная энергия выбранных событий (от меньшего к большему)
энергия (Дж) тип устройство, событие, явление, процесс
650  × 10 −9 кинетический падающая снежинка
85  × 10 −6 кинетический падающая капля дождя
3–12 гравитационный яблоко на дереве
51 кинетический самый энергичный космический луч
60  × 10 3 тепло приготовление кофе или чая
270  × 10 3 химический яблоко в желудочно-кишечном тракте
390  × 10 3 кинетический автомобиль едет со скоростью автострады
1,4  × 10 6 электрический телевизор работает четыре часа
2  × 10 6 химический динамитная шашка
3,8  × 10 9 химический продукты питания на одного человека в течение одного года
4. 184  × 10 9 химический тонна тротила, по определению
63  × 10 12 ядерный Атомная бомба в Хиросиме (Малыш, 1945)
1,8  × 10 15 кинетический Падение Челябинского метеорита (2013 г.)
42  × 10 15 кинетический Падение Тунгусского метеорита (1908 г.)
240  × 10 15 ядерный Испытание крупнейшей ядерной бомбы («Царь-бомба», 1961 г.)
21  × 10 18 электрический один год работы Google (2017)
37  × 10 18 электрический один год майнинга биткойнов (2017)

Многочисленный

Для тех, кто хочет получить какое-то доказательство того, что физики — люди, доказательством является идиотизм всех различных единиц измерения, которые они используют для измерения энергии.

Ричард Фейнман, 1965 (платная ссылка)

Единицы энергии, обсуждаемые в этой книге * Килокалория также известна как килограммовая калория, диетическая калория, пищевая калория и калория (с заглавной буквой «C»). † БТЕ — это аббревиатура от «британской тепловой единицы». ‡  Квадроцикл — это сокращенная форма слова «квадриллион БТЕ». § Точный по определению.
шт. джоуль
эквивалент		 другой аналог
в этой
книге
джоуль 1 Дж 1 Н·м работа
эрг 0,1 мкДж 1 дина см «
фут-фунт 1.355818… Дж »
ватт-секунда 1 Дж мощность
ватт-час 3,6 кДж 3600 Вт с »
киловатт-час 3,6 МДж 1000 Вт·ч »
термохимическая калория 4. 184 Дж § тепло
Международный Таблица калорийности 4.1868 J § »
килокалория* 1000 калорий »
термохимический БТЕ † 1,054350… кДж »
терм 105.4350… МДж 100 000 БТЕ »
Международная таблица БТЕ † 1.055055 85262 кДж § »
четырехъядерный ‡ 1.055055 85262 EJ § 10 15 БТЕ »
кубический метр природного газа 37~39 МДж химический
тонна нефтяного эквивалента 41~45 ГДж »
тонна угольного эквивалента ~29,3 ГДж »
тонна тротила 4,184 ГДж § »

Атомные и ядерные установки

Эквиваленты энергии из атомной и ядерной физики Примечание: Все значения являются точными по определению или расчету, за исключением единицы атомной массы, которая соответствует количеству отображаемых цифр. Символы: c = скорость света в вакууме, k = постоянная Больцмана, e = элементарный заряд, m u = атомная единица массы, ч = постоянная Планка, R ∞  = постоянная Ридберга
единица (символ) Дж эквивалентно
атомная единица массы (ед.) м и в 2  = 1,4

086 × 10 −10 Дж
электронвольт (эВ) е = 1,602176634 × 10 −19 Дж
Хартри (Е ч ) 2 R ∞ hc  = 4,35974381 × 10 −18 Дж
обратный метр (м −1 ) hc = 1,986445857 × 10 −25 Дж
обратная секунда (s −1 ) ч  = 6,62607015 × 10 −34 J
кельвин (К) к = 1,380649 × 10 −23 Дж
килограмм (кг) в 2  = 89 875 517, 873 681 764 Дж

экономика

Другая схема

  • солнечный
    • солнце
    • ветер
    • океанские течения
    • температурных градиента океана
    • биомасса
      • продукты питания
      • дрова/уголь
      • навоз
    • ископаемое топливо
      • каменный уголь
      • нефть
      • природный газ
  • все остальное
    • геотермальная
    • прилив
    • ядерный

Исторические заметки

  • Аристотель Стагирский (384–322 до н. э.) Греция: первое использование слова energeia (ενεργεια) в Никомахова этика . Его современное значение значительно отличается от первоначального значения Аристотеля. Аристотелевский смысл этого слова часто переводится как «деятельность» или «нахождение в работе». Energeia буквально означает «в работе» или «содержать работу», en+ergon (εν+εργον). В Никомаховой этике energeia противопоставлялось hexis (εξις), что означало «обладать» или «быть в состоянии». Энергия означала делать. Hexis означало обладание. Аристотель утверждает, что добродетель проистекает из действий, а не только из существования. Это термины этической философии, а не науки.
г.
τοῖς μὲν οὖν λέγουσι τὴν ἀρετὴν ἢρετήν τινα συνῳΔός ἐστιν λόγος τιναύνῳΔός ἐστιν λόγος τ ταύνῳδόέ ἐστιν λόγος τ αγν ἐν ἡ λ λόγος ὐ αιν κγιν ἡγον ἡγιν ἡ κγ κ λγ κ κγ κ κγ κ κγ κ κγ κ κγ κ κγ κ κγ κ κγ κ κγ κ κγ. Διαφέρει Δὲ ἴσως οὐ μικρὸν κν κτήσει χ χρήσει τὸ ἄριστον ὑπολαμβάνειν, καὶ ἐν ἕξει ἢ ἐνεργε . τὴν μὲν γὰρ ἕξιν ἐνδέχεται μηδὲν ἀγαθὸν ἀποτελεῖν ὑπάρχουσαν, οἷον τῷ καθεύδοντι ἢ καὶ ἄλλως πως ἐξηργηκότι, τὴν δ᾽ ἐνέργειαν οὐχ οἷόν τε· πράξει γὰρ ἐξ ἀνάγκης, καὶ εὖ πράξει. ὥσπερ δ᾽ Ὀλυμπίασιν οὐχ οἱ κάλλιστοι καὶ ἰσχυρότατοι στεφανοῦνται ἀλλ᾽ οἱ ἀγωνιζόμενοι (τούτων γάρ τινες νικῶσιν), οὕτω καὶ τῶν ἐν τῷ βίῳ καλῶν κἀγαθῶν οἱ πράττοντες ὀρθῶς ἐπήβολοι γίνονται.   С теми, кто отождествляет счастье с добродетелью или какой-то одной добродетелью, наш счет находится в гармонии; ибо к добродетели принадлежит добродетельная активность . Но, пожалуй, немалая разница, относим ли мы главное благо к владению или пользованию, к душевному состоянию или к деятельности . Ибо состояние ума может существовать, не производя никакого хорошего результата, как у человека, который спит или каким-либо другим образом совершенно неактивен, но деятельность не может; ибо тот, у кого есть активность, обязательно будет действовать, и действовать хорошо. И как на Олимпийских играх венчают не самых красивых и сильных, а тех, кто соревнуется (ибо некоторые из них побеждают), так и те, кто действуют, побеждают, и побеждают по праву, благородные и добрые дела в жизнь.
     
  Аристотель, ок. 320 г. до н.э.
  • Dead Force vis mortua .
  • 1669 Голландский физик Кристиан Гюйгенс, vis viva или жизненная сила сохраняется в абсолютно упругих столкновениях
  • 1689 Немецкий математик Готфрид Лейбниц определил vis viva как произведение массы на квадрат скорости
  • Эмили дю Шатле (1706–1749)) Франция вместе с Вольтером (1694–1778) Франция.
  • 1811 Итальянский математик Жозеф Лагранж использовал исчисление, чтобы показать, что коэффициент двойки участвует в соотношении «потенциал» (потенциальная энергия) и vis viva (кинетическая энергия). Как определено с помощью символов, используемых Лагранжем, то есть T как кинетическая энергия, в его аналитической механике 1788 года
    • .
  • Томас Янг (1773–1829) Англия: первое использование слова «энергия» в современном смысле. Его определение почти совпадает с нашим нынешним определением кинетической энергии. Ему не хватает половинного множителя, который делает энергии взаимозаменяемыми. Курс лекций по натуральной философии и механическим искусствам. Лондон: Дж. Джонсон (1807 г.).
    • «Отсюда происходит идея, выраженная термином «живая» или восходящая сила; ибо, поскольку высота, на которую тело поднимется перпендикулярно, равна квадрату его скорости, оно сохранит стремление подняться на высоту, которая равна квадрат ее скорости, каким бы ни был путь, по которому она направлена, при условии, что она встречается без резкого угла или что она отскакивает под каждым углом в новом направлении, не теряя при этом никакой скорости. Та же идея несколько более кратко выражается срок энергия , указывающая на стремление тела подняться или проникнуть на определенное расстояние, противодействуя тормозящей силе». Лекция V. О замкнутом движении.
    • «Термин энергия может быть с большим правом применен к произведению массы или веса тела на квадрат числа, выражающего его скорость». Лекция VIII. О столкновении.
  • Карно передумал от калорической к динамической теории теплоты, но умер до того, как его узнали
  • Кориолис, (пере)определив работу, труд, использовал исчисление, чтобы правильно вывести KE как 1/2mv2, работа равна изменению энергии, Du calcul d l’effet des machine.
  • Джоуль, механический эквивалент тепла
  • Уильям Томсон, лорд Кельвин (1824–1907) Ирландия-Шотландия заменила «фактическое» на «кинетическое», но никто не осмелился заменить «потенциальное» на что-то лучшее, поэтому мы застряли на этом. Кельвин первоначально предложил термины динамический и статический. О всеобщей тенденции природы к рассеянию механической энергии. Уильям Томсон. Философский журнал Серия 4 . Том. 4 № 25 (1852): 304–306.
    • «Цель настоящего сообщения состоит в том, чтобы привлечь внимание к замечательным следствиям, вытекающим из положения Карно, установленного на новой основе в динамической теории теплоты, что существует абсолютная трата механической энергии, доступной для человек, когда теплу позволяют переходить от одного тела к другому при более низкой температуре, никоим образом не удовлетворяет его критерию «совершенной термодинамической машины». механической энергии, то упомянутые «расходы» не могут быть уничтожением, а должны быть некоторым преобразованием энергии.Для объяснения природы этого преобразования удобно, во-первых, разделить запасы механической энергии на два класса — статические и динамические . Некоторое количество гирь на высоте, готовых при необходимости опуститься и совершить работу, наэлектризованное тело, количество топлива содержат запасы механической энергии статического вида. Массы движущегося вещества, объем пространства, через который проходят волны света или лучистой теплоты тела, имеющего тепловое движение между своими частицами (то есть не бесконечно холодного), содержат запасы механической энергии динамического типа».
    Уильям Рэнкин (1820–1872) Шотландия: первое упоминание о «потенциальной энергии» в отличие от «фактической энергии». Поскольку кинетическая энергия была первой идентифицированной формой, он добавил модификатор к открытой им форме энергии. Таким образом, неудачное представление о том, что кинетическая энергия — это актуальная энергия, а потенциальная энергия — это энергия, которая потенциально может стать реальной энергией. Энергия есть энергия. Никакая форма энергии не является более или менее «актуальной», чем любая другая. Неудачная терминология принадлежит Аристотелю, который применил дихотомические термины потенциальность и актуальность к нескольким дисциплинам — движению (Физика, 9).1216 Physica , τα φυσικη), причинность (метафизика, Metaphysica , τα μετά τα φυσικά), этика (Nicomachany Ethics, Ethica nicomacoma , ηθικά νιαππ andχπ andχπ andχῆ νχῆ νχῆ νχῆ νχῆ νχχ νχχ νχχ νχχπ νὶχπ νὶχπ νχχπ νχχπ νχχ νχχ νχχ ν 414 ). Философия — это не наука (хотя есть такое понятие, как философия науки). Наука всегда должна стремиться к максимально точному описанию реальности, когда для этого она полагается на слова. До некоторой степени можно использовать великие философские способы организации, но они не должны преобладать над физической реальностью. Об общем законе превращения энергии. Уильям Джон Маккорн Ренкин. Философский журнал Серия 4 . Том. 5 № 30 (1853): 106–117.
    • » Реальная или Ощутимая энергия — это измеримое, передаваемое и трансформируемое состояние, присутствие которого заставляет вещество стремиться изменить свое состояние в одном или нескольких отношениях. При возникновении таких изменений реальная энергия исчезает. , и заменяется на Потенциальная или Скрытая энергия , которая измеряется произведением изменения состояния на сопротивление, против которого происходит это изменение (жизненная сила материи в движении, термометрическое тепло, лучистое тепло, свет, химическое действие и электрические токи являются формами актуальной энергии, к числу потенциальных энергий относятся механические силы гравитации, упругости, химического сродства, статического электричества и магнетизма. Закон сохранения энергии уже известен: а именно, что сумма всех энергий вселенной, действительных и потенциальных, неизменна.Цель настоящей статьи состоит в том, чтобы исследовать закон, согласно которому все преобразования энергии между актуальной и потенциальной формами».
  • 1855 потенциальных и кинетических?
  • Термин «кинетическая энергия» впервые появился в статье Кельвина (тогда еще Уильяма Томсона) и Питера Тейта в журнале Good Words — журнале с преимущественно религиозной аудиторией. Томсон включил несколько цитат из Библии короля Якова. Энергия. Уильям Томсон и Питер Гатри Тейт. Добрые слова (1862): 601–607.
    • Когда восьмидневные часы заведены, они тем самым могут идти неделю, несмотря на трение и сопротивление, которое воздух ежеминутно оказывает маятнику. У него есть то, что на научном языке мы называем запасом Энергии. В этом смысле энергия просто состоит в том факте, что масса свинца подвешена примерно на четыре фута или около того над дном корпуса часов. Сам факт того, что он находится в таком положении, дает ему способность «делать работу», которой он не обладал бы, если бы лежал на земле. это называется Потенциальная энергия .
    • Выстрел в 64 фунта, выпущенный вертикально из орудия, заряженного обычным зарядом пороха, если бы он не встречал сопротивления со стороны воздуха, поднялся бы примерно на 35 000 футов, а если бы его схватили и закрепили в самой высокой точке его пути, он бы обладал там, благодаря своему положению, потенциальная энергия составляет 2 240 000 футо-фунтов. Когда он покинул пушку, в нем ничего этого не было, но он двигался со скоростью полторы тысячи футов в секунду. У него было KINETIC или (как его иногда называли) фактическая энергия . Мы предпочитаем первый термин, который указывает на движение как на форму проявления энергии. Кинетическая энергия зависит от движения; и наблюдение показывает, что его количество в каждом случае можно вычислить, исходя из движущейся массы и скорости, с которой она движется.

3.8: Энергия — Химия LibreTexts

  1. Последнее обновление
  2. Сохранить как PDF
  • Идентификатор страницы
    47462
    •  Цели обучения
    • Дать определение теплоте и работе.
    • Различать кинетическую энергию и потенциальную энергию.
    • Сформулируйте закон сохранения вещества и энергии.

    Как и материя, энергия — это термин, с которым мы все знакомы и который мы используем ежедневно. Прежде чем отправиться в долгий поход, вы съедаете энергия бар; каждый месяц оплачивается счет за энергию ; по телевизору политики спорят о энергетическом кризисе. Но что такое энергия? Если вы перестанете думать об этом, энергия очень сложна. Когда вы включаете лампу в электрическую розетку, вы видите энергию в виде света, но когда вы включаете в эту же розетку грелку, вы чувствуете только тепло. Без энергии мы не могли бы включить свет, почистить зубы, приготовить обед и поехать в школу. На самом деле, без энергии мы даже не смогли бы проснуться, потому что нашим телам для функционирования требуется энергия. Мы используем энергию для каждой отдельной вещи, которую мы делаем, бодрствуем мы или спим.

    Способность выполнять работу или производить тепло

    Когда мы говорим о , использующем энергию , мы на самом деле имеем в виду передачу энергии из одного места в другое. Когда вы используете энергию для броска мяча, вы передаете энергию от своего тела мячу, и это заставляет мяч лететь по воздуху. Когда вы используете энергию для обогрева своего дома, вы передаете энергию от печи воздуху в вашем доме, и это вызывает повышение температуры в вашем доме. Хотя энергия используется во многих различных ситуациях, все эти виды использования основаны на передаче энергии одним из двух способов. Энергия может передаваться как тепло или как работа .

    Когда ученые говорят о тепле , они имеют в виду энергию, которая передается от объекта с более высокой температурой к объекту с более низкой температурой в результате разницы температур. Тепло будет «перетекать» от горячего объекта к холодному до тех пор, пока оба не достигнут одной и той же температуры. Когда вы готовите в металлической кастрюле, вы становитесь свидетелем передачи энергии в виде тепла. Изначально горячим является только элемент печи, а кастрюля и продукты внутри кастрюли холодные. В результате тепло переходит от горячего элемента печи к холодному котлу. Через некоторое время от плиты к кастрюле передается достаточно тепла, повышая температуру кастрюли и всего ее содержимого (рис. \(\PageIndex{1}\)).

    Рисунок \(\PageIndex{1}\): Энергия передается в виде тепла от горячего элемента печи к более прохладной кастрюле до тех пор, пока кастрюля и ее содержимое не станут такими же горячими, как и элемент. Энергия, которая передается в кастрюлю в виде тепла, затем используется для приготовления пищи.

    Тепло — это только один из способов передачи энергии. Энергия также может быть передана как работа . Научное определение работы — это сила (любого толчка или тяги), приложенная на расстоянии . Когда вы толкаете объект и заставляете его двигаться, вы выполняете работу и передаете некоторые из ваша энергия на объект. На этом этапе важно предупредить вас о распространенном заблуждении. Иногда мы думаем, что количество проделанной работы можно измерить количеством приложенных усилий. Это может быть верно в повседневной жизни, но не верно в науке. По определению, научная работа требует приложения силы 90 101 на расстоянии 90 102 . Неважно, как сильно вы нажимаете или как сильно вы тянете. Если вы не переместили объект, вы не выполнили никакой работы.

    До сих пор мы говорили о двух способах передачи энергии из одного места или объекта в другое. Энергия может передаваться в виде теплоты, а энергия может передаваться в виде работы. Но вопрос все равно остается — что такое энергия ?

    Кинетическая энергия

    Машины используют энергию, наши тела используют энергию, энергия исходит от солнца, энергия исходит от вулканов, энергия вызывает лесные пожары, а энергия помогает нам выращивать пищу. Со всеми этими, казалось бы, разными типами энергии трудно поверить, что на самом деле существуют только две различные формы энергии: кинетическая энергия и потенциальная энергия. Кинетическая энергия — это энергия, связанная с движением. Когда объект движется, он обладает кинетической энергией. Когда объект перестает двигаться, он не имеет кинетической энергии. Хотя все движущиеся объекты обладают кинетической энергией, не все движущиеся объекты имеют одинаковое количество кинетической энергии. Количество кинетической энергии, которой обладает объект, определяется его массой и скоростью. Чем тяжелее объект и чем быстрее он движется, тем больше у него кинетической энергии.

    Кинетическая энергия очень распространена, и ее примеры легко заметить в окружающем вас мире. Иногда мы даже пытаемся улавливать кинетическую энергию и использовать ее для питания таких вещей, как наша бытовая техника. Если вы из Калифорнии, возможно, вы проезжали через перевал Техачапи недалеко от Мохаве или холмы Монтесума в округе Солано и видели ветряные мельницы вдоль склонов гор (рис. \(\PageIndex{2}\)). Это две самые крупные ветряные электростанции в Северной Америке. Когда ветер несется по холмам, кинетическая энергия движущихся частиц воздуха вращает ветряные мельницы, улавливая кинетическую энергию ветра, чтобы люди могли использовать ее в своих домах и офисах.

    Рисунок \(\PageIndex{2}\): Ветряная электростанция в округе Солано использует кинетическую энергию ветра. (CC BY-SA 3.0 Unported; BDS2006 в Википедии)

    Потенциальная энергия

    Потенциальная энергия — это сохраненная энергия. Это энергия, которая остается доступной до тех пор, пока мы не решим ее использовать. Представьте себе батарейку в фонарике. Если оставить его включенным, батарея фонаря разрядится в течение нескольких часов, и фонарь умрет. Если, однако, вы используете фонарик только тогда, когда он вам нужен, и выключите его, когда он вам не нужен, заряда батареи хватит на несколько дней или даже месяцев. Батарея содержит определенное количество энергии, и она будет питать фонарик в течение определенного времени, но поскольку батарея хранит потенциальной энергии, вы можете использовать всю энергию сразу или сохранить ее и использовать только небольшое количество за раз.

    Любая накопленная энергия является потенциальной энергией. Существует множество различных способов хранения энергии, и это может затруднить распознавание потенциальной энергии. В общем, объект обладает потенциальной энергией из-за его положения относительно другого объекта . Например, когда камень держат над землей, он обладает потенциальной энергией из-за своего положения относительно земли. это потенциальная энергия потому что энергия сохраняется до тех пор, пока камень удерживается в воздухе. Однако, как только камень падает, накопленная энергия высвобождается в виде кинетической энергии, когда камень падает.

    Химическая энергия

    Существуют и другие распространенные примеры потенциальной энергии. Мяч на вершине холма накапливает потенциальную энергию до тех пор, пока ему не будет позволено скатиться вниз. Когда два магнита находятся рядом друг с другом, они также накапливают потенциальную энергию. Однако для некоторых примеров потенциальной энергии сложнее понять, как задействовано «положение». В химии нас часто интересует то, что называется химическая потенциальная энергия . Химическая потенциальная энергия — это энергия, запасенная в атомах, молекулах и химических связях, составляющих материю. Как это зависит от позиции?

    Как вы узнали ранее, мир и все химические вещества в нем состоят из атомов и молекул. Они хранят потенциальную энергию, которая зависит от их положения относительно друг друга. Конечно, вы не можете видеть атомы и молекулы. Тем не менее ученые многое знают о том, как взаимодействуют атомы и молекулы, и это позволяет им выяснить, сколько потенциальной энергии хранится в определенном количестве (например, в чашке или галлоне) определенного химического вещества. Различные химические вещества имеют разное количество потенциальной энергии , потому что они состоят из разных атомов, и эти атомы имеют разное положение относительно друг друга.

    Поскольку разные химические вещества обладают разным количеством потенциальной энергии, ученые иногда говорят, что потенциальная энергия зависит не только от положения , но и от состава . Состав влияет на потенциальную энергию, потому что он определяет, какие молекулы и атомы оказываются рядом друг с другом. Например, полная потенциальная энергия стакана чистой воды отличается от полной потенциальной энергии стакана яблочного сока, потому что стакан воды и стакан яблочного сока равны 9.0101 состоит из различных количеств различных химических веществ.

    В этот момент вы можете задаться вопросом, насколько полезна химическая потенциальная энергия. Если вы хотите высвободить потенциальную энергию, хранящуюся в объекте, удерживаемом над землей, вы просто бросаете его. Но как получить потенциальную энергию из химических веществ? На самом деле это не сложно. Используйте тот факт, что разные химические вещества имеют различное количество потенциальной энергии . Если вы начнете с химических веществ, обладающих большой потенциальной энергией, и позволите им реагировать и образовывать химические вещества с меньшей потенциальной энергией, вся дополнительная энергия, которая была в химических веществах в начале, но не в конце, высвобождается. 9\text{o} \text{C}\) потребует \(100 \times 2 = 200 \: \text{cal}\).

    Калории, содержащиеся в пище, на самом деле являются килокалориями \(\left( \text{ккал} \right)\). Другими словами, если определенный перекус содержит 85 пищевых калорий, он на самом деле содержит \(85 \: \text{ккал}\) или \(85 000 \:\text{кал}\). Для того, чтобы сделать различие, диетическая калория пишется с большой буквы C.

    \[1 \: \text{килокалория} = 1 \: \text{калория} = 1000 \: \text{калорий} \nonumber \ ]

    Сказать, что закуска «содержит» 85 калорий, означает, что \(85 \: \text{ккал}\) энергии высвобождается, когда эта закуска обрабатывается вашим телом.

    Тепловые изменения в химических реакциях обычно измеряются в джоулях, а не в калориях. Преобразование между джоулем и калорией показано ниже.

    \[1 \: \text{J} = 0,2390 \: \text{cal or} \: 1 \: \text{cal} = 4,184 \: \text{J} \nonumber \]

    Мы можем вычислить количество тепла, выделяемое в килоджоулях при переваривании 400-калорийного гамбургера. 3 \: \text{кДж} \номер\]

    Резюме

    • Каждый раз, когда мы используем энергию, мы передаем энергию от одного объекта к другому.
    • Энергия может передаваться одним из двух способов: в виде тепла или в виде работы.
    • Тепло – это термин, обозначающий энергию, которая передается от горячего объекта к более холодному из-за разницы их температур.
    • Работа — это термин, обозначающий энергию, которая передается в результате действия силы, приложенной на расстояние.
    • Энергия бывает двух принципиально разных форм: кинетическая энергия и потенциальная энергия.
    • Кинетическая энергия – это энергия движения.
    • Потенциальная энергия — это накопленная энергия, которая зависит от положения объекта относительно другого объекта.
    • Химическая потенциальная энергия — это особый тип потенциальной энергии, который зависит от положения различных атомов и молекул относительно друг друга.
    • Химическую потенциальную энергию можно также представить в соответствии с ее зависимостью от химического состава.
    • Энергия может быть преобразована из одной формы в другую. Общее количество массы и энергии во Вселенной сохраняется.

    Взносы и ссылки

    • Викиучебники

    3.8: Energy распространяется по лицензии CK-12, автором, ремиксом и/или куратором выступили Мариса Альвиар-Агнью и Генри Агнью.

    ЛИЦЕНЗИЯ ПОД

    1. Наверх
      • Была ли эта статья полезной?
      1. Тип изделия
        Раздел или страница
        Лицензия
        СК-12
        Показать страницу TOC
        № на стр.
      2. Теги
        1. автор @ Генри Агнью
        2. автор@Мариса Альвиар-Агнью
        3. потенциальная энергия
        4. источник@https://www.ck12.org/c/chemistry/
        5. единиц энергии
        6. работа

      Энергия 101: Определение энергии | University of Maryland Extension

      Для полноценной работы этого сайта необходимо включить JavaScript. Вот инструкции о том, как включить JavaScript в вашем веб-браузере.

      Вернуться к ресурсам

      Найдено в

      • Домашняя энергия
      • Ферма Энергия

      Связанные программы

      • Расширение Мэриленд Энерджи

      Обновлено: 5 марта 2021 г.

      Автор Дрю Скьявоне

      Энергия определяется как способность выполнять работу. Современная цивилизация возможна благодаря тому, что люди научились преобразовывать энергию из одной формы в другую, а затем использовать ее для выполнения работы. Существует множество различных форм энергии, включая тепло, свет, движение, электрическую, химическую и гравитационную. Один из практических примеров использования энергии в нашем обществе включает преобразование химической энергии, хранящейся в угле или природном газе, в электрическую энергию. Затем эту электрическую энергию можно преобразовать в световую или тепловую энергию, используемую в наших домах, фермах и на предприятиях.

      Что такое энергия?

      Энергия — это способность выполнять работу. Существует множество различных форм энергии, и все они могут быть сгруппированы в один из двух основных типов энергии; потенциальная (запасенная энергия) и кинетическая (рабочая энергия). Энергия может быть преобразована из одной формы в другую. Например, запасенная химическая энергия угля или природного газа и кинетическая энергия воды, текущей в реках, могут быть преобразованы в электрическую энергию, которая, в свою очередь, может быть преобразована в свет и тепло.

      .
      ПОТЕНЦИАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ (запасенная энергия) — это энергия положения ПРИМЕРЫ
      Химическая энергия  – это энергия, хранящаяся в связях атомов и молекул. Химическая энергия часто может быть преобразована в тепловую энергию (например, сжигание дров в камине, сжигание бензина в двигателе). батареи, биомасса, уголь, природный газ, нефть
      Гравитационный энергия хранится в высоте объекта. Больше гравитационной энергии будет храниться в более высоких и тяжелых объектах. Энергию гравитации часто можно преобразовать в энергию движения (например, при спуске с горы на велосипеде) гидроэнергетика
      Ядерная энергия — это энергия, хранящаяся в ядре атома, — энергия, которая удерживает ядро ​​вместе. Большое количество энергии может быть высвобождено, когда ядра объединяются или разделяются. ядерный

       

      КИНЕТИЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ (рабочая энергия) – энергия движения ПРИМЕРЫ
      Электричество Энергия передается крошечными заряженными частицами, называемыми электронами, обычно движущимися по проводу. Молния является примером электрической энергии в природе. электричество
      Движение Энергия — это энергия, накопленная при движении объектов. Чем быстрее они двигаются, тем больше запасается энергии. Чтобы заставить объект двигаться, требуется энергия, и энергия высвобождается, когда объект замедляется. ветер
      Тепловая энергия (тепло) — это энергия, возникающая в результате движения атомов и молекул в веществе. Тепло увеличивается, когда эти частицы движутся быстрее. сжигание, геотермальное, солнечное (активное и пассивное)

       

      Отличаются ли

      мощность и энергия   ?

      Термины «сила» и «энергия» часто используются в разговоре как синонимы, но имеют разные значения. Энергия (часто измеряемая в ватт-часах) — это способность выполнять работу, а мощность (часто измеряемая в ваттах) определяется как энергия, потребляемая в единицу времени. Таким образом, мощность относится к скорости использования, генерации или передачи энергии.

      Термины «сила» и «энергия» часто используются в разговоре как синонимы, но имеют разные значения. Энергия (часто измеряемая в ватт-часах) — это способность выполнять работу, а мощность (часто измеряемая в ваттах) определяется как энергия, потребляемая в единицу времени. Таким образом, мощность относится к скорости использования, генерации или передачи энергии.

      Первичные источники энергии (т. е. нефть, уголь, природный газ, ядерное топливо) — это те, которые используются для производства вторичных источников энергии (т. е. электричества). Когда люди используют электричество дома, на ферме или в бизнесе, электроэнергия, вероятно, вырабатывается за счет сжигания угля или природного газа, ядерной реакции или гидроэлектростанции на реке, и это лишь некоторые из источников. Когда люди заправляют бензобак своего автомобиля, источником энергии является нефть (бензин), очищенная от сырой нефти, и может включать топливный этанол, полученный путем выращивания и переработки кукурузы. В тройку основных источников энергии, потребляемых в Мэриленде, входят нефть (33%), природный газ (23%) и атомная электроэнергия (12%).

      Что такое электрическая энергия?

      Электричество (или электрический ток) — это поток электроэнергии или электрических зарядов из одной точки в другую. Электричество измеряется в Амперах. Электричество, которое мы используем в повседневных целях (освещение, отопление, охлаждение), является вторичным источником энергии, поскольку оно производится из первичных источников энергии, таких как уголь, природный газ, ядерная энергия, солнечная энергия и энергия ветра. Электричество также называют энергоносителем, что означает, что его можно преобразовать в другие формы энергии, такие как механическая энергия или тепло.

      Атомные электростанции и электростанции, работающие на природном газе, обеспечивают около 66% чистого производства электроэнергии в Мэриленде. На единственную атомную электростанцию ​​в Мэриленде (Calvert Cliffs) в 2018 году приходилось 34% чистой выработки электроэнергии в штате. Производство электроэнергии на природном газе увеличилось более чем в три раза с 2015 года, и в 2018 году на его долю приходилось 32% чистой выработки электроэнергии в штате. электростанции исторически обеспечивали более половины чистой выработки электроэнергии штата, но доля угля была ниже 50% с 2012 года и упала до 23% в 2018 году по мере увеличения выработки электроэнергии на природном газе. По состоянию на середину 2019 г., всем, кроме двух, из 14 энергоблоков семи оставшихся угольных электростанций Мэриленда было более 30 лет. Три из этих старых блоков должны были быть закрыты в 2019 и 2020 годах. На долю гидроэлектроэнергии и других возобновляемых источников энергии приходится большая часть оставшейся чистой выработки электроэнергии в масштабах штата. Мэриленд поощряет строительство генерирующих мощностей для удовлетворения растущего спроса на электроэнергию, и с 2015 года почти все новые генерирующие мощности штата работают на природном газе или солнечной энергии.

      Спрос на электроэнергию рос в долгосрочной перспективе, однако, начиная с 1950-х годов, каждое десятилетие этот рост постепенно замедлялся. С 2000 по 2009 год спрос на электроэнергию увеличивался в среднем на 0,5 процента в год, при этом рост потребления прогнозировался примерно на 1 процент в год до 2035 года (EIA DOE, 2011). В то время как примерно 39% от общего потребления электроэнергии в США в 2009 году приходилось на жилой сектор, более 90% электроэнергии, потребляемой в Мэриленде, в настоящее время используется в коммерческом и жилом секторах вместе взятых. Государство также преследует цели повышения эффективности, чтобы сократить потребление электроэнергии. Государство также преследует цели повышения эффективности, чтобы сократить потребление электроэнергии. Государственная комиссия по коммунальным предприятиям поставила перед розничными дистрибьюторами электроэнергии цель по повышению энергоэффективности — сократить розничные продажи электроэнергии на 2% к 2020 году9.0025

      Электричество в доме в основном используется для освещения и электроприборов (56%), кондиционирования воздуха (22%) и нагрева воды (9%). Четыре из десяти домохозяйств Мэриленда используют электричество в качестве основного источника тепла. В сельском хозяйстве электричество используется для ирригационных насосов, внутреннего и наружного освещения, сушки зерна, питания сельскохозяйственных магазинов и систем водоснабжения скота. Среднее потребление в сельском хозяйстве трудно определить из-за многочисленных и разнообразных видов сельскохозяйственных операций.

      Что такое тепловая энергия?

      Тепловая энергия (также называемая тепловой энергией) вырабатывается, когда повышение температуры заставляет атомы и молекулы двигаться быстрее и сталкиваться друг с другом. Энергия, которая исходит от температуры нагретого вещества, называется тепловой энергией. Молекулы и атомы, из которых состоит материя, все время находятся в движении. Когда вещество нагревается, повышение температуры заставляет эти частицы двигаться быстрее и сталкиваться друг с другом. Тепловая энергия – это энергия, которая исходит от нагретого вещества. Чем горячее вещество, тем больше движутся его частицы и тем выше его тепловая энергия.

      В Мэриленде мало экономически извлекаемых запасов природного газа, а в штате очень мало природного газа. Несколько малопродуктивных скважин в западной части Мэриленда в совокупности добывают менее 40 миллионов кубических футов природного газа в год. В то время как самые западные округа Мэриленда расположены над частью богатых природным газом сланцев Марцеллус, в 2017 году штат ввел постоянный запрет на использование гидроразрыва пласта. Таким образом, потребности штата в природном газе удовлетворяются за счет поставок, поступающих в штат по межштатным трубопроводам, и газовый (СПГ) порт. В Мэриленде также нет экономически извлекаемых запасов или добычи сырой нефти, и в штате нет нефтеперерабатывающих заводов. Нефтепродукты поступают в Мэриленд по трубопроводам, доставляющим продукты нефтепереработки (например, автомобильный бензин, керосин, бытовое печное топливо, дизельное топливо), и судами, перевозящими импортные нефтепродукты (например, автомобильный бензин, бензиновые смеси, мазут). Пропан — это нефтехимический продукт, который либо удаляется из природного газа перед подачей в трубопровод, либо является побочным продуктом нефтепереработки (например, печного топлива, нефти). В настоящее время при переработке природного газа и нефти производится достаточно пропана, чтобы обеспечить около 90% годовых потребностей США в топливе.

      Расчетное потребление энергии сгорания по видам топлива в 2014 г. для целевых отраслей. Макмиллан, К., Бордман, Р., МакКеллар, М., Сабхарвалл, П., Рут, М., и Брэгг-Ситтон, С. (2016). Производство и использование тепловой энергии в промышленном секторе США и возможности сокращения его выбросов углерода (№ NREL/TP-6A50-66763; INL/EXT-16-39680). Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL), Голден, Колорадо (США).

      Мэриленд также содержит около 0,1% предполагаемых извлекаемых запасов угля в стране и составляет около 0,2% добычи угля в США. В штате менее 15 открытых и подземных угольных шахт, все они расположены в бассейне Аппалачей в западных округах штата. Около 75% добываемого в Мэриленде угля направляется в электрогенераторы, а остальная часть сжигается на промышленных объектах. В целом уголь, добываемый в Мэриленде, обеспечивает менее одной пятой части угля, потребляемого угольными электростанциями штата. Ежегодно в штате может быть доступно до 780 000 сухих тонн древесной биомассы. Древесная щепа от управления лесным хозяйством (например, рубки ухода и заключительные рубки) доступна в сельских общинах с лесозаготовительными мощностями, особенно в западном регионе и на полуострове Делмарва. Городские древесные отходы, крупнейший потенциальный источник древесной биомассы в Мэриленде, доступны по всему штату, при этом наибольшая концентрация приходится на центральный регион, где работает более половины из 35 предприятий штата по переработке природных древесных отходов (NWWR). Древесные пеллеты доступны в розничных магазинах по всему Мэриленду, но в настоящее время в штате нет производителей пеллет. Несмотря на стоимость производства, более 600 000 зеленых тонн древесины можно было бы получить из древесных культур с коротким оборотом, ежегодно выращиваемых на пустующих землях Мэриленда. Рынок дров в Мэриленде значителен: более 260 подрядчиков, занимающихся дровами, и многие другие землевладельцы заготавливают дрова для местного потребления.

      Около 40% всей энергии, потребляемой в Мэриленде, приходится на тепловую энергию в виде тепла и охлаждения зданий и промышленных процессов. Мэриленд в подавляющем большинстве полагается на ископаемые виды энергии — пропан (3%), природный газ (47%), мазут номер 2 (11%) и электроэнергию (39%), в основном из угля и атомной энергии — для отопления и охлаждения. Биомасса (кордовая древесина и гранулы, а также древесная щепа в некоторых коммерческих целях) составляет относительно небольшую часть тепловой энергии, используемой в Мэриленде. На жилой и коммерческий секторы Мэриленда приходится около одной трети потребления природного газа в штате, а на электроэнергетический сектор — почти четверть. Потребление нефти на душу населения в Мэриленде является одним из самых низких в стране. В то время как на транспортный сектор приходится подавляющее большинство (90%) государственного потребления нефти, промышленный сектор использует около 6%, а жилой и коммерческий секторы потребляют около 4%. Более 4 из 10 домохозяйств Мэриленда используют природный газ в качестве основного топлива для отопления дома. Примерно 1 из 8 домохозяйств Мэриленда использует мазут или керосин для отопления. По оценкам, 18% домов Мэриленда имеют по крайней мере один прибор для сжигания древесины, который потребляет в совокупности около 340 000 тонн древесины каждый год.

      Кейс, Дж. С. (2012). Проспект развития тепловой энергии биомассы в Мэриленде, разработанный коалицией Maryland Wood Energy Coalition.

      Дополнительная информация

      Киловатты — это только один из способов измерения энергии. Мы также измеряем энергию в тоннах, кубических футах, галлонах и баррелях. Чтобы сравнивать виды топлива друг с другом, их необходимо преобразовать в одни и те же единицы, например, в британские тепловые единицы (обычно называемые «БТЕ»). БТЕ является точной мерой теплосодержания топлива. Содержание БТЕ каждого вида топлива, указанного ниже (за исключением сырой нефти), представляет собой среднее теплосодержание топлива, потребляемого в США (предварительные оценки на 2018 г.):

      Содержание БТЕ в общих источниках энергии
      Источник Блок БТЕ Потенциал
      Сырая нефть 1 Бочка (42 галлона) 5 705 000
      Бензин 1 галлон 120 333
      Мазут 1 галлон 137 381
      Дизельное топливо 138 500 1 галлон 138 500
      Остаточное жидкое топливо 1 Бочка (42 галлона) 6 287 000
      Природный газ 1 куб. фут 1 036
      Пропан 1 галлон 91 333
      Уголь 1 короткая тонна 18 911 000
      Электричество 1 Киловатт-час (кВтч) 3 412


       

      Пример : В вашем доме есть газовая печь, в которой прошлой зимой для отопления использовалось 67 000 кубических футов природного газа. У вашего соседа есть печь, которая сжигает мазут, который прошлой зимой израсходовал 500 галлонов мазута. Вы можете преобразовать данные о потреблении природного газа и мазута в БТЕ, чтобы определить, какой дом использует больше энергии для отопления.
        Текущие единицы использования   Содержание БТЕ   Текущее использование БТЕ
      Природный газ
      ( Ваш дом )      		 67 000 кубических футов х 1036 БТЕ
      за кубический фут       		= 69 412 000 БТЕ
      Печное топливо
      ( Соседское )      		 500 галлонов х 137 381 БТЕ
      за галлон       		= 68 690 476 БТЕ
      Результат : Вы использовали больше энергии для обогрева дома. (Обратите внимание, что на количество энергии, фактически используемой домохозяйством для отопления, влияет множество факторов.)

       

      Пример : Вы и ваш сосед хотите сравнить цены на топливо для отопления ваших домов на равной основе. Вы можете сравнить цены на топливо в долларах за миллион БТЕ, разделив цену за единицу топлива на содержание БТЕ в топливе в миллионах БТЕ за единицу.
        Стоимость за единицу   Содержание БТЕ   Стоимость за БТЕ
      Природный газ 12,60 долл. США
      за тысячу кубических футов       		÷ 1,036 БТЕ
      за тысячу кубических футов       		= 12,16 долл. США
      за миллион БТЕ
      Топочное масло 3,54 доллара
      за тысячу кубических футов       		÷ 0,137381 млн БТЕ
      за галлон       		= 25,76 долл. США
      за миллион БТЕ
      Результат : Цена природного газа за миллион БТЕ составляет примерно половину цены мазута за миллион БТЕ.

       


      Дополнительные сведения о преобразованиях энергии см. на веб-сайте EIA  (Калькулятор преобразования энергии) , который предлагает несколько калькуляторов преобразования энергии

      .
       

      • Engineering Toolbox: свойства альтернативного топлива
      • Engineering Toolbox: Энергосодержание в обычных источниках энергии
      • Engineering Toolbox Коэффициенты преобразования энергии
      • Расширение PennState: онлайн-анализатор годовых затрат на отопление
      • Расширение PennState: онлайн-инструмент выбора энергии
      • EIA США: Калькуляторы преобразования энергии
      • Агентство по охране окружающей среды США: пояснения к энергетике
      • EIA США: браузер данных об электроэнергии
      • США EIA: Электроэнергия
      • EIA США: Energy Kids
      • EIA США:  Глоссарий
      • EIA США: Калькулятор сравнения топлива для отопления

      Ознакомьтесь с другими темами этой серии:

      Обзор серии Energy 101

      Введение в потенциальную энергию

      Энергия не только заставляет мир вращаться (буквально), но это также фундаментальная основа всех процессов во Вселенной. Каждое движение, каждая реакция — все — дает или получает энергию [1] .

      Подобно материи, которая представляет собой просто энергию в другой форме, энергия не может быть создана или уничтожена. А внутри материи, включая каждого человека и вещь на Земле, находится форма энергии, которая готова изменить форму и воздействовать на другие объекты поблизости и, возможно, за его пределами. Это потенциальная энергия, один из самых важных процессов в известной Вселенной .

      Что такое потенциальная энергия?  

      Потенциальная энергия является важной формой энергии и относится к одному из двух основных типов, а второй — кинетической энергии. Термин «потенциальная энергия» был впервые введен шотландским физиком Уильямом Рэнкином в 19 веке, и с тех пор он является одним из столпов физики. [2] Эта форма энергии хранится в объектах, которые обладают потенциалом высвобождения этой энергии из-за положения, в котором они находятся, что делает их положение относительным.

      Лучше всего это видно на примере рогатки, которая накапливает энергию , создаваемую оттягиванием назад резинки. Потенциальная энергия , хранящаяся в откате, отвечает за энергию, возникающую при высвобождении, известную как кинетическая энергия. Однако потенциальная энергия хранится не только в упругих объектах. Все, что подвешено над землей или на склоне, способно накапливать потенциальную энергию [3] .   

      Когда объекты смещаются из положения равновесия, они получают энергию, что может произойти в результате отпускания рогатки или силы гравитации, притягивающей объект к Земле. Полученная энергия исходит из потенциальной энергии, которая была запасена в объектах до того, как они были выбиты из равновесия упругим отскоком или гравитацией [4] . Это связано с сохранением энергии [5] .

      Что такое определение потенциальной энергии?  

      источник

      Энергия — это способность выполнять работу, когда к объекту прикладывается сила и он движется [6] .

      Потенциальная энергия — это, по существу, накопленная энергия, которая способна совершать работу благодаря положению или состоянию рассматриваемого объекта [7] .

      В терминах, более ориентированных на физику, потенциальная энергия определяется как энергия, хранящаяся в системе сильно взаимодействующих физических объектов [8] . Эти «физические сущности» лучше классифицировать как «объекты» — от мельчайших частиц до крупных компонентов Солнечной системы. Они содержат запасенную энергию, которая передается в движение.

      Кинетическая энергия, которая является формой энергии, создаваемой при высвобождении потенциальной энергии, представляет собой энергию движения . Все объекты в движении высвобождают кинетическую энергию [9] , которая всегда создается за счет высвобождения потенциальной энергии, хранящейся в неподвижном состоянии, и приводится в движение гравитационными или упругими силами.

      Что означает потенциальная энергия?  

      Значение потенциальной энергии довольно простое: это форма энергии, которая потенциально может выполнять работу, но не совершает ее активно и не применяет какую-либо силу к каким-либо другим объектам [10] . Другими словами, потенциальная энергия касается положения объектов, а не их движения.

      Понятие потенциальной энергии иногда трудно понять, поскольку энергия часто рассматривается в терминах движения. Понимание кинетической энергии интуитивно проще, потому что более очевидно, что движущиеся объекты обладают энергией. Удар брошенным мячом или движущимся транспортным средством может заставить кого-то почувствовать энергию, которую несут эти объекты. Но понимание того, что внутри стационарных объектов содержится форма энергии, где она заперта и хранится до тех пор, пока не выйдет из равновесия, немного сложнее.

      Согласно определению потенциальной энергии Эдукалинго, это форма энергии, которая «связана с силами, которые действуют на тело таким образом, который зависит только от положения тела в пространстве». [11]   

      Где хранится потенциальная энергия?  

      Потенциальная энергия технически хранится внутри материи, хотя к объекту необходимо приложить силу, чтобы он мог накопить потенциальную энергию [12] . Однако, в то время как сама энергия хранится в массе объекта, должна присутствовать другая сила (гравитационная или упругая), чтобы высвободить потенциальную энергию [13] .

      Представьте себе объект, похожий на шар для боулинга, который поднимается на вершину пятиметровой башни перед свободным падением. Высота против гравитации определяет количество потенциальной энергии, запасенной в этом объекте. Однако сама энергия по-прежнему хранится внутри объекта. [14] В этом случае гравитация Земли необходима для создания запасенной энергии, но она не может храниться в самой гравитационной силе.

      То же самое верно и для рогатки: потенциальная энергия хранится в летящем предмете, а не в резинке. Масса объекта необходима для создания напряжения в ленте, которая наполняется потенциальной энергией по мере натяжения. После высвобождения потенциальная энергия в объекте высвобождается и преобразуется в кинетическую энергию при передаче энергии — упругость — это просто сила, создающая переход энергии, точно так же, как гравитация в примере с шаром для боулинга.

      Откуда берется потенциальная энергия?  

      Потенциальная энергия исходит из материи — это неотъемлемое свойство всего с массой [15] . Но необходима сила, либо упругая, либо гравитационная, чтобы придать материи потенциальную энергию[16]. Без сил потенциальная энергия не существовала бы.

      Потенциальная энергия хранится внутри любого объекта, который затем подвергается нарушению равновесия. Когда это равновесие нарушается, потенциальная энергия, исходящая от сил, приводящих объект в стационарное равновесие, преобразуется в кинетическую энергию, или энергию движения [17] . Потенциальная энергия передается объекту или процессу, который движется или отдает кинетическую энергию.

      Как найти потенциальную энергию системы?  

      Существует несколько уравнений для определения количества энергии, которой обладает объект. Возможно, самое известное уравнение всех времен, E=MC², представляет собой формулу для нахождения энергии объекта путем умножения его массы на квадрат ускорения свободного падения [18] . Однако это применимо только к кинетической энергии.

      Чтобы найти потенциальную энергию объекта под действием силы тяжести, уравнение выглядит следующим образом: Ep=mgh (потенциальная энергия = масса × гравитация × высота) . [19] Все, что нужно, — это вес (масса) объекта и измерение того, насколько высоко он расположен над землей, чтобы найти потенциальную энергию объекта — просто умножьте вес на гравитационную постоянную 9,8 м/ s2, а затем по высоте расположения объекта в качестве точки отсчета[20].

      Что является примером потенциальной энергии?  

      Учитывая, что потенциальная энергия ежедневно пронизывает каждый аспект повседневной жизни, тому есть бесчисленное множество примеров.

      Сани на вершине заснеженного холма обладают потенциальной энергией. То же самое можно сказать и о пропеллере игрушечного самолета, затянутого резинкой. Ветви деревьев вдоль крон деревьев в лесу обладают потенциальной энергией и могут упасть всякий раз, когда равновесие сил, удерживающих их, становится неуравновешенным. То же самое можно сказать и о камнях на краю утеса, статуях на выступах зданий и деревянных табличках, висящих над дверными проемами. Потенциальная энергия есть буквально везде.

      Какие существуют виды потенциальной энергии?  

      источник

      Хотя потенциальная энергия сама по себе является одной из двух основных форм энергии, наряду с кинетической энергией существуют различные формы, которые она может принимать [21] . Этими формами являются гравитационная потенциальная энергия и упругая потенциальная энергия.

      Существует также другая форма потенциальной энергии, известная как химическая потенциальная энергия и электрическая потенциальная энергия [22] . Но они сильно отличаются от других основных форм, поскольку они полагаются на электрические заряды в электрических полях для перемещения электронов через силовое поле или магнитное поле для воздействия на объекты.

      Потенциальная гравитационная энергия  

      Потенциальная гравитационная энергия накапливается внутри объекта, когда он поднимается на более высокий уровень или увеличивается на высоту в пределах гравитационного поля [23] . Это тип потенциальной энергии, который присутствует в шаре для боулинга на выступе башни.

      Потенциальная энергия упругости  

      Потенциальная энергия упругости — это полная энергия, запасенная в объектах, которые могут быть растянуты или иным образом сжаты [24] . Этот тип энергии присутствует в примере с рогаткой, а также с резиновыми лентами, олимпийскими батутами и средневековыми катапультами среди других объектов.

      В чем измеряется потенциальная энергия?  

      Все формы энергии, включая кинетическую и потенциальную энергию, измеряются в кг*м2/с2, , что может быть записано как более стандартная единица, известная как Джоуль (Дж) [25] . Джоуль — это стандартная научная единица измерения работы и энергии, поскольку энергия и работа измеряют один и тот же тип силы.

      Один джоуль равен работе, совершаемой силой в один ньютон (Н) над объектом, который перемещается на один метр в направлении приложенной силы [26] . Это эквивалентно одной 3600 ватт-часа, или одному кг*м2/с2 . Это относится и к механической энергии.

      Кратко о потенциальной энергии  

      Энергия ежедневно проникает во все сферы жизни. Хотя кинетическая энергия более заметна и ее легче понять, потенциальная энергия так же присутствует. Это проявляется в каждом предмете, который стоит на выступе, или каждый раз, когда эластичная завязка оттягивается назад с натяжением.

      Уравнения можно использовать для определения точного измерения потенциальной энергии в джоулях, но приблизительные измерения можно увидеть или почувствовать, когда мяч скатывается по наклонной плоскости или стрела выпускается из лука лучника.

      Всякий раз, когда объект находится в состоянии покоя, помните: он полон потенциальной энергии, которая только и ждет, чтобы ее выпустили.

      Предоставлено вам taranergy.com

      Источники:

      1. OpenText BC. 2.3 Химические реакции. https://opentextbc.ca/anatomyandphysiology/chapter/2-3-chemical-reactions/. Опубликовано 6 марта 2013 г. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
      2. История энергетики https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_energy Опубликовано 5 декабря 2019 г. По состоянию на 6 ноября 2020 г.
      3. Расчеты потенциальной и кинетической энергии http://faculty.kutztown.edu/courtney/blackboard/physical/02energy/energy.html По состоянию на 13 ноября 2020 г.
      4. Университет Леман. Сохранение энергии. Физика для ученых и инженеров и современная физика, 9-е изд. http://www.lehman.edu/faculty/anchordoqui/SJ2.pdf. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
      5. Тара Энерджи. Сохраняйте энергию во время большой игры: способы ее сокращения. Тара Энерджи. https://taraenergy.com/blog/conserve-energy-during-the-big-game/. Опубликовано 4 ноября 2020 г. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
      6. Работа, энергия и мощность. Энергетические основы. https://people.wou.edu/~courtna/GS361/EnergyBasics/EnergyBasics. htm. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
      7. Потенциальная энергия. ScienceDaily. https://www.sciencedaily.com/terms/potential_energy.htm. По состоянию на 6 ноября 2020 г.
      8. Физические свойства биологических объектов: введение в онтологию физики для биологии https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3246444/
        По состоянию на 6 ноября 2020 г.
      9. Департамент образования Флориды. Потенциальная и кинетическая энергия. https://fl-pda.org/independent/courses/elementary/science/section4/4e6.htm. По состоянию на 12 ноября 2020 г.
      10. Фаулер М. В основном о потенциальной энергии. В основном о потенциальной энергии. http://galileo.phys.virginia.edu/classes/581/MostlyPE.html. По состоянию на 6 ноября 2020 г.
      11. Потенциальная энергия – определение и синонимы слова «потенциальная энергия» в словаре английского языка. https://educalingo.com/en/dic-en/potential-energy. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
      12. Что такое энергия? Университет Лок-Хейвен. https://lockhaven.edu/~dsimanek/museum/energy.htm. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
      13. Зоналэнд Образование. Месса на источнике. Масса на пружине, кинетическая и потенциальная энергия. http://zonalandeducation.com/mstm/physics/mechanics/energy/massOnASpring/massOnASpring.html. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
      14. Моебс В., Линг С.Дж., Санни Дж. 13.3 Гравитационная потенциальная энергия и полная энергия. Университетская физика, том 1. https://opentextbc.ca/universityphysicsv1openstax/chapter/13-3-gravitational-potential-energy-and-total-energy/. Опубликовано 3 августа 2016 г. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
      15. Фернфлорес Ф. Эквивалентность массы и энергии. Стэнфордская энциклопедия философии. https://plato.stanford.edu/entries/equivME/. Опубликовано 15 августа 2019 г. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
      16. Коберлейн Б. В чем сходство энергии и материи? Вселенная сегодня. https://www.universetoday.com/116615/how-are-energy-and-matter-the-same/. Опубликовано 23 декабря 2015 г. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
      17. Моебс В., Линг С.Дж., Санни Дж. 8.1 Потенциальная энергия системы. Университетская физика, том 1. https://opentextbc.ca/universityphysicsv1openstax/chapter/8-1-potential-energy-of-a-system/. Опубликовано 3 августа 2016 г. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
      18. Сигел Э. Спросите Итана: если Эйнштейн прав и E = mc², откуда масса получает энергию? Форбс. https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2020/03/21/ask-ethan-if-einstein-is-right-and-e-mc%C2%B2-where-does-mass-get- его-энергия-от/?sh=18844e9517б4. Опубликовано 21 марта 2020 г. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
      19. Кинетическая и потенциальная энергия. Кинетическая и потенциальная энергия – веб-формулы. https://www.web-formulas.com/Physics_Formulas/Kinetic_Potential_Energy.aspx. По состоянию на 6 ноября 2020 г.
      20. Остин М. Как найти массу по весу. наука. https://sciencing.com/mass-weight-7721316.html. Опубликовано 2 марта 2019 г. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
      21. Энн Мари Хелменстайн, полицейский участок. 10 видов энергии и примеры. Мысль Ко. https://www.thoughtco.com/main-energy-forms-and-examples-609254. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
      22. Потенциальная энергия. Сиявула. https://intl.siyavula.com/read/science/grade-7/potential-and-kinetic-energy/12-potential-and-kinetic-energy. По состоянию на 6 ноября 2020 г.
      23. Безграничная физика. Гравитационно потенциальная энергия. Люмен. https://courses.lumenlearning.com/boundless-physics/chapter/gravitational-potential-energy/. По состоянию на 13 ноября 2020 г.
      24. Кинетическая и потенциальная энергия. Кинетическая и потенциальная энергия – веб-формулы. https://www.web-formulas.com/Physics_Formulas/Kinetic_Potential_Energy.aspx. По состоянию на 6 ноября 2020 г.
      25. Университет Висконсина, факультет химии. Термодинамика: кинетическая и потенциальная энергия. https://www2.chem.wisc.edu/deptfiles/genchem/netorial/modules/thermodynamics/energy/energy2.htm. По состоянию на 13 ноября 2020 г.

      alexxlab

      Добавить комментарий

      Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *