Форми и запазване на енергията - 1S - Курс по физика-химия - Kartable

Обобщение

Енергията е количество, което може да приеме много форми. Характерното му е, че не може нито да бъде създаден, нито унищожен. По този начин енергията на изолирана система се запазва. Енергията, свързана с движението на системата, е механичната енергия, сумата от нейната кинетична енергия, свързана с нейната скорост, и от потенциалната й енергия на гравитацията, свързана с нейната надморска височина. Тази механична енергия се запазва, ако единствената сила, която изпитва системата, е нейното тегло, какъвто е случаят по време на свободно падане.

Различните форми на енергия

Понятието енергия

Енергия

Енергията на системата изразява способността й да променя състоянието на други системи, с които тя взаимодейства. Неговата единица е джаул (J).

Енергията се появява в много голям брой различни форми: кинетична енергия, гравитационен потенциал, механична, топлинна, химическа, електрическа, радиационна, ядрена и т.н.

Енергия, свързана със скоростта: кинетична енергия

Кинетична енергия

Кинетичната енергия Ec на система с маса m, анимирана от транслационно движение, е енергията, която тя притежава поради скоростта на стойност v:

Кинетичната енергия на твърдо вещество с маса 10 kg, движещо се със скорост 2,0 m.s -1, е:

E_ = \ dfrac \ пъти m \ пъти v ^ = \ dfrac \ пъти 10 \ по 20 ^ = 20 J

Полезно е да знаете как да преобразувате скоростите, изразени в km.h -1, в m.s -1 и обратно:

Скорост от 130 km.h -1 съответства на \ dfrac6> = 36 m.s -1 .

Подобно на скоростта, кинетичната енергия зависи от референтната рамка.

Енергия, свързана с надморската височина: потенциалната енергия на гравитацията

Потенциална енергия на гравитацията

Потенциалната енергия на гравитацията EPP на система с маса m е енергията, която тя притежава поради височината си z по отношение на еталона на потенциалните енергии на гравитацията:

E_ = m_ \ умножено по g_ \ вдясно)> \ умножено по z_, където g е интензивността на гравитацията: g = 9,81 N.kg −1

Потенциалната гравитационна енергия на твърдо вещество с маса 10 kg, разположено на височина 2,50 m от земята, е:

E_ = m \ по g \ по z = 10 \ по 981 \ по 250 = 25 \ по 10 ^ J.

Потенциалната енергия на системата може да бъде отрицателна: това означава, че системата е под надморската височина, избрана за еталон. Но като цяло избягваме тази ситуация.

Механична енергия

Механичната енергия E_M на дадена система е сумата от нейната кинетична енергия E_C и нейната потенциална енергия на гравитация E_:

Механичната енергия на твърдо вещество с маса 10 kg, движещо се със скорост 2,0 m.s −1 на височина 2,50 m по отношение на еталонната потенциална енергия на гравитацията, е:

E_ = E_ + E_ = \ dfrac \ пъти m \ пъти v ^ 2 + m \ пъти g \ по пъти z = \ dfrac \ по 10 \ по 20 ^ 2 + 10 \ по 981 \ по 25 = 27 \ по 10 ^ 2 J.

Принципът на енергоспестяване

Държави

Принцип на енергоспестяване

Енергията на изолирана система не може да бъде създадена или унищожена: тя се запазва.

Всяко намаляване на енергията на една система е придружено от еднакво увеличение на енергията на други системи.

Пример за механична енергия

Свободно падане

Твърдото тяло е в свободно падане, когато е подложено само на неговото тегло или когато другите сили, упражнявани върху него, са незначителни в сравнение с неговото тегло.

Парашутист скача от самолет и ние пренебрегваме триенето, което въздухът му оказва:

Преди да отвори парашута си, той се подлага само на теглото си: следователно той е в свободно падане.
След като отвори парашута си, той се подлага на теглото си и на действието на въздуха върху платното на парашута: следователно той вече не е в свободно падане.