Закона сохранения энергии

Загрузка...





Скачать 142.71 Kb.
НазваниеЗакона сохранения энергии
страница1/2
Дата публикации23.01.2015
Размер142.71 Kb.
ТипЗакон
top-bal.ru > Физика > Закон
  1   2
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 в этой системе на протяжении времени, в течение которого система будет являться замкнутой. Это утверждение носит название закона сохранения энергии. Понятие введено Аристотелем в трактате «Физика».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.

^ История термина

Термин «энергия» происходит от слова energeia, которое впервые появилось в работах Аристотеля.http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/9f/thomas_young_%28scientist%29.jpg/220px-thomas_young_%28scientist%29.jpghttp://bits.wikimedia.org/static-1.24wmf4/skins/common/images/magnify-clip.pngТомас Юнг первым использовал понятие «энергия» в современном смысле словаМаркиза Эмили дю Шатле в книге «Учебник 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 понятияживая сила.[1] 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».[1] 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».[1] В 1881 году Уильям Томсон заявил перед слушателями:[2]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.)  [показать]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 Нётеризотропия пространства).В 1961 году выдающийся преподаватель физики и нобелевский лауреат, Ричард Фейнман в лекциях так выразился о концепции энергии:[3]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.)  [показать]— Фейнмановские лекции по физике[4]

^ Виды энергииВиды энергии:atwood machinesvgМеханическаяtransformer centre-tap air coresvgЭлектрическаяsun cornersvgЭлектромагнитнаяoilgas portal logopngХимическаяradiation symbol alternatesvgЯдерная‹♦›ТепловаяemptysetВакуумаГипотетические: ТёмнаяМеханика 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 кколичеству вещества. См. также: химический потенциал.Энергия взрыва иногда измеряется в тротиловом эквиваленте.Кинетическая[править | править исходный текст]Основная статья: Кинетическая энергияКинетическая энергия — энергия механической системы, зависящая от скоростей движения её точек. Часто выделяют кинетическую энергиюпоступательного и вращательного движения. Единица измерения в 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[править | править исходный текст]Основная статья: Потенциальная энергияПотенциальная энергия uvec r — 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.[5]Термин «потенциальная энергия» был введен в XIX веке шотландским инженером и физиком Уильямом Ренкином. Единицей измерения энергии в СИявляется 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[править | править исходный текст]Основная статья: Энергия электромагнитного поляДополнительные сведения: Электромагнитное излучениеГравитационная[править | править исходный текст]Основная статья: Гравитационная энергияГравитационная энергия — потенциальная энергия системы тел (частиц), обусловленная их взаимным тяготениемГравитационно-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, гравитационная энергия равна нулю. Полная энергия системы, равная сумме гравитационной икинетической энергии постоянна, для изолированной системы гравитационная энергия является энергией связи. Системы с положительной полной энергией не могут быть стационарными.Ядерная[править | править исходный текст]Основная статья: Ядерная энергияЯдерная 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[править | править исходный текст]Основная статья: Внутренняя энергияВнутренняя 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[править | править исходный текст]Основная статья: Химический потенциалХимический потенциал mu — один из термодинамических параметров системы, а именно энергия добавления одной частицы в систему без совершения работы.Энергия взрыва[править | править исходный текст]Основная статья: ВзрывДополнительные сведения: Тротиловый эквивалентВзрыв — физический или/и химический быстропротекающий процесс с выделением значительной энергии в небольшом объёме за короткий промежутоквремени, 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 количестветринитротолуола (ТНТ), выделяющем при взрыве равное количество энергии.
  1   2

Добавить документ в свой блог или на сайт

Похожие:

Закона сохранения энергии iconУрок тема 3
Обмен веществ и энергии, или метаболизм,— совокупность химических и физических превращений веществ и энергии, происходящих в живом...

Закона сохранения энергии iconG в плоскую волну как естественную составляющую единого поля наравне с векторами Е
Пойнтинга [е Х н], как поток электромагнитной энергии в плоской волне, с вектором гравитации g и получить полную систему трех векторных...

Закона сохранения энергии iconПлан урока по теме: «Практикум по решению задач на применение закона сохранения импульса»
Тема урока: «Практикум по решению задач на применение закона сохранения импульса»

Закона сохранения энергии iconПрактическая работа №3
Цель данной работы заключается в изучении законов сохранения количества движения и полной механической энергии и их применении при...

Закона сохранения энергии iconЗакон сохранения энергии физический
Полная механическая энергия системы тел сохраняется в процессе их движения, если внешние и внутренние силы, действующие на систему...

Закона сохранения энергии iconВедущий принцип
Урок "Применение закона сохранения массы веществ при решении расчетных задач по уравнениям химических реакций "

Закона сохранения энергии iconБиблиотека как центр возрождения и сохранения культуры народов Поволжья
...

Закона сохранения энергии iconИгорь исаев
«Мы предполагаем – и этому нас научили другие естественные науки, что в психической жизни действует некоторый вид энергии; но мы...

Закона сохранения энергии iconИгорь исаев
«Мы предполагаем – и этому нас научили другие естественные науки, что в психической жизни действует некоторый вид энергии; но мы...

Закона сохранения энергии iconПрограмма вступительных испытаний по физике вступительные испытания...
Закон сохранения механической энергии. Давление. Атмосферное давление. Закон Паскаля. Архимедова сила. Механические колебания. Амплитуда,...



Школьные материалы
Загрузка...


При копировании материала укажите ссылку © 2017
контакты
Загрузка...
top-bal.ru

Поиск