Знаймо![]() приховати рекламу
| Цей текст може містити помилки. ЕнергіяПлан:
ВведенняЕнергія - скалярна фізична величина, яка є єдиною мірою різних форм руху матерії і мірою переходу руху матерії з одних форм в інші. Введення поняття енергії зручно тим, що у випадку, якщо фізична система є замкнутої, то її енергія зберігається у часу. Це твердження носить назву закону збереження енергії. Поняття введено Готфрідом Вільгельмом Лейбніцем, але сам термін з'явився пізніше. 1. Фундаментальний сенс енергіїЗ фундаментальної точки зору енергія являє собою інтеграл руху (тобто зберігається при русі величину), пов'язаний, згідно теоремі Нетер, з однорідністю часу. Таким чином, введення поняття енергії як фізичної величини доцільно тільки в тому випадку, якщо розглянута фізична система однорідна в часі. 2. Енергія і роботаЕнергія є мірою здатності фізичної системи виконати роботу, тому кількісно енергія і робота виражаються в одних одиницях.
3. Енергія в спеціальній теорії відносності3.1. Енергія та масаЗгідно спеціальної теорії відносності між масою і енергією існує зв'язок, що виражається знаменитої формулою Ейнштейна де E - енергія системи, m - її маса, c - швидкість світла. Незважаючи на те, що історично були спроби трактувати цей вислів як повну еквівалентність поняття енергії і маси, що, зокрема, привело до появи такого поняття як релятивістська маса, в сучасній фізиці прийнято звужувати зміст цього рівняння, розуміючи під масою масу тіла в стані спокою (так звана маса спокою), а під енергією тільки внутрішню енергію, укладену в системі. 3.2. Енергія і імпульсСпеціальна теорія відносності розглядає енергію як компоненту 4-імпульсу (4-вектора енергії-імпульсу), в який нарівні з енергією входять три просторові компоненти імпульсу. Таким чином енергія і імпульс виявляються пов'язаними і роблять взаємний вплив один на одного при переході з однієї системи відліку до іншої. 4. Енергія в квантовій механіціВ квантової механіки величина енергії пропорційна частоті і двоїста часу. Зокрема, в силу фундаментальних причин принципово неможливо виміряти абсолютно точно енергію системи в будь-якому процесі, час протікання якого звичайно. При проведенні серії вимірювання одного й того ж процесу значення виміряної енергії будуть флуктуировать, однак середнє значення завжди визначається законом збереження енергії. Це призводить до того, що іноді кажуть, що у квантовій механіці зберігається середня енергія. 5. Енергія в загальній теорії відносностіВ загальної теорії відносності час не є однорідним, тому виникають певні проблеми при спробі введення поняття енергії. Зокрема, виявляється неможливим визначити енергію гравітаційного поля як тензор щодо загальних перетворень координат. 6. Енергія та ентропіяТеплова енергія (або енергія хаотичного руху молекул) є самим "деградованим" видом енергії - вона не може перетворюватися на інші види енергії без втрат (див.: ентропія). 7. Фізична розмірністьЕнергія E має розмірність, рівну:
В системі величин LMT енергія має розмірність M L 2 T - 2 .
8. Види енергії
Механіка розрізняє потенційну енергію (або, в більш загальному випадку, енергія взаємодії тіл або їх частин між собою або з зовнішніми полями) і кінетичну енергію (енергія руху). Їх сума називається повною енергією. Енергією володіють всі види полів. За цією ознакою розрізняють: електромагнітну (поділювану іноді на електричну і магнітну енергії), гравітаційну і ядерну енергії (також може бути розділена на енергію слабкого і сильного взаємодій). Термодинаміка розглядає внутрішню енергію та інші термодинамічні потенціали. В хімії розглядаються такі величини як енергія зв'язку і ентальпія, що мають розмірність енергії, віднесеної до кількості речовини.. Енергія вибуху іноді вимірюється в тротиловому еквіваленті. 9. Проблеми енергоспоживанняІснує досить багато форм енергії, більшість з яких так чи інакше використовуються в енергетиці і різних сучасних технологіях. Темпи енергоспоживання зростають в усьому світі, тому на сучасному етапі розвитку цивілізації найбільш актуальна проблема енергозбереження. Умовно джерела енергії можна поділити на два типи: непоновлювані і постійні. До перших відносяться газ, нафта, вугілля, уран і т. д . Технологія отримання і перетворення енергії з цих джерел відпрацьована, але, як правило, неекологічно, і багато з них виснажуються. До постійних джерел можна віднести енергію сонця, енергію, отримувану на ГЕС і т. д. 10. Історія терміну "енергія"Термін "енергія" походить від слова energeia, яке вперше з'явилося в роботах Аристотеля. ![]() Томас Юнг першим використав поняття "енергія" в сучасному сенсі слова. Маркіза Емілі дю Шатле в книзі "Уроки фізики" ( фр. "Institutions de Physique" ), Опублікованій в 1740 році, об'єднала ідею Лейбніца з практичними спостереженнями Віллема Гравесен (Willem Jacob 's Gravesande), щоб показати: енергія рухається, пропорційна його масі і квадрату його швидкості (не швидкості самої по собі як вважав Ньютон). У 1807 році Томас Юнг першим використовував термін "енергія" в сучасному розумінні цього слова замість поняття жива сила [2]. Гюстав Гаспар Коріоліс вперше використав термін " кінетична енергія "в 1829 році, а в 1853 році Вільям Ренкіна вперше ввів поняття" потенційна енергія ". Кілька років велися суперечки, чи є енергія субстанцією ( теплород) або тільки фізичною величиною. Розвиток парових двигунів вимагало від інженерів розробити поняття і формули, які дозволили б їм описати механічний і термічний коефіцієнти корисної дії своїх систем. Інженери такі як Сади Карно, фізики такі як Джеймс Джоуль, математики такі як Еміль Клапейрон і Герман Гельмгольц - все розвивали ідею, що здатність здійснювати певні дії, звана роботою, була якось пов'язана з енергією системи. У 1850-х роках, професор натурфілософії з Глазго Вільям Томсон та інженер Вільям Ренкіна почали роботу по заміні застарілого мови механіки з такими поняттями як "кінетична і фактична (actual) енергії" [3]. Вільям Томсон поєднав знання про енергію до законів термодинаміки, що сприяло стрімкому розвитку хімії. Рудольф Клаузіус, Джозайя Гіббс і Вальтер Нернст пояснили багато хімічні процеси, використовуючи закони термодинаміки. Розвиток термодинаміки було продовжено Клаузиусом, який ввів математично сформулював поняття ентропії, і Джозефом Стефаном, який ввів закон випромінювання абсолютно чорного тіла. У 1853 році Вільям Ренкіна ввів поняття " потенційна енергія " [3]. У 1881 Вільям Томсон заявив перед слухачами [4] :
Приблизно протягом наступних тридцяти років ця нова наука мала кілька назв, наприклад динамічна теорія тепла ( англ. dynamical theory of heat ) Або енергетика ( англ. energetics ). У 1920-х роках загальноприйнятим став термін " Термодинаміка ", наука про перетворення енергії. Особливості перетворення тепла і роботи були показані у перших двох законах термодинаміки. Наука про енергію розділилася на безліч різних областей, таких як біологічна термодинаміка і термоекономіка ( англ. thermoeconomics ). Паралельно розвивалися пов'язані поняття, такі як ентропія, міра втрати корисної енергії, потужність, потік енергії за одиницю часу, і так далі. В останні два століття використання слова енергія в ненауковому сенсі широко поширилося в популярній літературі. У 1918 було доведено, що закон збереження енергії є математичне наслідок трансляційної симетрії часу, величини сполученої енергії. Тобто енергія зберігається, тому що закони фізики не відрізняють різні моменти часу (див. Теорема Нетер, Ізотропія простору). У 1961 році видатний викладач фізики і нобелівський лауреат, Річард Фейнман у лекціях [5] так висловився про концепцію енергії:
Примітки
Цей текст може містити помилки. Схожі роботи | скачати Схожі роботи: Темна енергія Нульова енергія Дулова енергія Внутрішня енергія Вільна енергія Енергія активації Енергія (РКК) Луч-Енергія Оргоніческая енергія |