Az energia formái és megőrzése - 1S - Fizika-kémia tanfolyam - Kartable
Összegzés
Az energia olyan mennyiség, amely sokféle formát ölthet. Jellemzője, hogy nem hozható létre és nem semmisíthető meg. Így egy elszigetelt rendszer energiája konzerválódik. A rendszer mozgásához kapcsolódó energia a mechanikai energia, annak mozgási energiájának összege, a sebességéhez kapcsolódva, és potenciális gravitációs energiája, a magasságához kapcsolódva. Ez a mechanikus energia akkor konzerválódik, ha a rendszer egyetlen ereje a súlya, ami a szabad esés során van.
Az energia különböző formái
Az energia fogalma
Energia
A rendszer energiája kifejezi azon képességét, hogy megváltoztassa más rendszerek állapotát, amelyekkel kölcsönhatásba lép. Egysége joule (J).
Az energia nagyon sokféle formában jelenik meg: kinetikus energia, gravitációs potenciál, mechanikai, termikus, kémiai, elektromos, sugárzási, nukleáris stb.
A sebességgel kapcsolatos energia: mozgási energia
Kinetikus energia
A transzlációs mozgás által animált m tömegrendszer mozgási energiája Ec az az energia, amelyet v értéksebessége miatt birtokol:
A 2,0 m.s −1 értékű sebességgel mozgó 10 kg tömegű szilárd anyag kinetikus energiája:
E_ = \ dfrac \ szorozva m \ szorozva v ^ = \ dfrac \ szorozva 10xszer 20 ^ = 20 J
Hasznos tudni, hogyan lehet a km.h −1-ben kifejezett sebességeket átalakítani m.s −1-be és fordítva:
A 130 km.h −1 sebesség megfelel \ dfrac6> = 36 m.s −1 .
A sebességhez hasonlóan a kinetikus energia is a referenciakerettől függ.
A magassághoz kapcsolódó energia: a gravitáció potenciális energiája
Potenciális gravitációs energia
Az m tömegű rendszer potenciális gravitációs energiája az EPP az az energia, amellyel rendelkezik z magassága miatt a potenciális gravitációs energiák referenciájához viszonyítva:
E_ = m_ \ szorozva g_ \ jobbra)> \ szorozva z_, ahol g a gravitáció intenzitása: g = 9,81 N.kg −1
A talajtól 2,50 m magasságban elhelyezkedő 10 kg tömegű szilárd anyag potenciális gravitációs energiája:
E_ = m \ g-szor x-szer z = 10-szer 981-szer 250 = 25 \ szor 10 ^ J.
Egy rendszer potenciális energiája negatív lehet: ez azt jelenti, hogy a rendszer a referenciaként kiválasztott magasság alatt van. De általában elkerüljük ezt a helyzetet.
Mechanikus energia
Mechanikus energia
A rendszer mechanikai energiája E_M a kinetikus energiájának E_C és a potenciális gravitációs energiájának E_ összege:
Egy 10 kg tömegű szilárd anyag mechanikai energiája, amely 2,0 m.s −1 értékű sebességgel mozog 2,50 m magasságban a potenciális gravitációs energiák referenciájához képest:
E_ = E_ + E_ = \ dfrac \ szorozva m szorozva v ^ 2 + m szorozva gszorozva z = \ dfracszerszer 10-szer 20 ^ 2 + 10-szer 981-szer 25 = 27-szer 10 ^ 2-szer J.
Az energiatakarékosság elve
Államok
Az energiatakarékosság elve
Egy elszigetelt rendszer energiája nem hozható létre vagy semmisíthető meg: konzerválódik.
Egy rendszer energiájának bármilyen csökkenése más rendszerek energiájának egyenlő növekedésével jár.
Példa a mechanikai energiára
Szabadesés
A szilárd anyag akkor esik szabadon, ha csak súlyának van kitéve, vagy ha a rá kifejtett többi erő elhanyagolható a súlyához képest.
Egy ejtőernyős elugrik egy síkról, és elhanyagoljuk a súrlódást, amelyet a levegő gyakorol rá:
- Mielőtt kinyitja az ejtőernyőjét, csak súlyának van kitéve: ezért szabad esésben van.
- Az ejtőernyő kinyitása után súlyának és az ejtőernyő vásznán a levegő hatásának van kitéve: ezért már nincs szabad esésben.