エネルギー保存の法則

物理的

2022

エネルギー保存の法則とは何か、それがどのように機能するか、そしてこの物理法則のいくつかの実際的な例を説明します。

スライドを下ると、位置エネルギーが運動エネルギーに変換されます。

エネルギー保存の法則とは何ですか?

エネルギー保存の法則または エネルギー保存の法則、熱力学の第一原理としても知られている、 エネルギー 孤立した物理システムでは(つまり、他のシステムとの相互作用がない場合)、他のタイプのエネルギーに変換される場合を除いて、常に同じままになります。

これは、 宇宙 それは作成も破壊もできず、電気エネルギーなどの他の形態のエネルギーに変換されるだけです。 カロリーエネルギー (これは抵抗器がどのように機能するかです)または光エネルギー(これは電球がどのように機能するかです)。したがって、特定の仕事を実行するとき、または特定の化学反応の存在下で、その変換が考慮されていない場合、初期および最終エネルギーの量は変化したように見えます。

エネルギー保存の法則によれば、システムに一定量の熱(Q)を導入すると、内部エネルギー量の増加(ΔU)と 仕事 (W) システム。このようにして、次の式が得られます。 Q =ΔU+ W、それはそれに続く ΔU= Q-W。

この原則は、化学、化学反応に関与するエネルギーは、質量、アルバートアインシュタインの有名な式で示されているように、後者がエネルギーに変換される場合を除いて E = m.c2、ここで、Eはエネルギー、mは質量、cは光の速度。この方程式は、相対論的理論において最も重要です。

すでに述べたように、エネルギーは失われませんが、熱力学の第二法則によれば、仕事を遂行するのに役立つことはなくなる可能性があります。エントロピ システムの(障害)は、天気言い換えれば、システムは必然的に無秩序になる傾向があります。

最初の法則に従ったこの2番目の法則の作用は、エネルギーを永久に無傷に保つ孤立したシステムの存在を防ぐものです( 動き 永続的、または魔法瓶の熱い内容)。エネルギーを作り出したり破壊したりできないということは、それが変わらないという意味ではありません。

エネルギー保存の法則の例

スライドに女の子がいて、休んでいるとします。 1つだけがそれに作用します 重力ポテンシャルエネルギーしたがって、その運動エネルギーは0 Jです。一方、スライドを下にスライドすると、速度が増加し、その速度も増加します。 運動エネルギー、しかし、高さを失うと、その重力ポテンシャルエネルギーも減少します。最後に、スライドの最後で最大の運動エネルギーでフルスピードに達します。しかし、彼の身長は下がり、彼の 位置エネルギー 重力エネルギーは0Jになります。1つのエネルギーが別のエネルギーに変換されますが、両方の合計は、説明されているシステムで常に同じ量になります。

別の考えられる例は、一定量の電球を受け取る電球の操作です。 電力 スイッチをアクティブにして、次のように変換します 光エネルギー 熱エネルギーでは、電球が熱くなります。電気、熱、光のエネルギーの総量は同じですが、電気から光と熱に変換されています。

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