Energia, általában
TARTALOM1.4. Energiatakarékosság (d. Energia általában)
Például az s ábrán látható forgó érme fokozatosan elveszíti mozgási energiáját, és azt gondolhatnánk, hogy az energiamegmaradás sérül. De ha két felület között súrlódás van, akkor hőt termel. Tehát az érme mozgási energiája fokozatosan hővé válik.
s/Forgó pénz, de lassul. Lehet, hogy azt gondolja, hogy az energiatakarékosság sérül, de nem az.
Az egyik módja annak, hogy az energiaformák sokasága kevésbé ijesztőnek tűnjön, megérteni, hogy sok, első pillantásra különbözőnek tűnő energiaforma valójában egy és ugyanaz.
Fontos példa erre a hő, amely valójában a molekulák kinetikus energiája véletlenszerű mozgásban. Tehát, bár azt gondoltam, hogy kétféle energia létezik, valójában csak egy létezik.
hang ez egyfajta kinetikus energia is: a légmolekulák rezgését képviseli.
A különböző típusú energiák ilyen típusú fúziója egy olyan folyamat, amely hosszú ideje zajlik a fizikában, és ezen a ponton eljutottunk oda, hogy úgy tűnik, hogy csak négyféle energia:
1. mozgási energia
2. potenciális energia
3. villamos energia
4. atomenergia
A mindennapi életben nem is találkozunk atomenergiával (leszámítva, hogy a napfény eredetileg atomenergia), ezért a listának csak három elemet tekinthetünk. Ebből a háromból az áram az egyetlen, amelyet még nem tárgyaltunk. Az atomok közötti kölcsönhatások általában elektromosak, ezért ez az energiaforma felelős a kémiaért. Az elfogyasztott ételben vagy egy benzindobozban lévő energia az áram egyik formája.
Az alábbi ábra két rámpát mutat be, amelyeken két golyó gördülni fog. Hasonlítsa össze végsebességüket, amikor elérik a B pontot. Vegye figyelembe az elhanyagolható súrlódást.
t/6. példa
Minden golyó ugyanazt a potenciális energiát veszíti el a földtől csökkentett távolság miatt, és az energia megőrzése azt mondja, hogy azonos mennyiségű mozgási energiát kell kapnia (mínusz egy kis súrlódás okozta hő). A golyók azonos magasságból esnek, így végsebességüknek egyenlőnek kell lennie.
7. példa: Hogyan jelentek meg a csillagok
u/Orion csillagkép
8. példa: Súlyemelés
Az edzőteremben emeljen egy 40 kg-os asztalt 0,5 m magasságba. Mennyi potenciális energia szükséges? Honnan származik ez az energia?
A gravitációs gyorsulás ereje méterenként 10 joule, tehát a súly felemelése után annak potenciális energiája 10 x 40 x 0,5 = 200 joule nagyobb lesz.
Az energia konzerválódik, így ha a súly gravitációs energiát kap, akkor az Univerzumban valami más veszít. Az elfogyasztott energia a testedé, ami az elfogyasztott ételből származik. Ezt "kalóriák elégetésének" nevezzük, tekintve, hogy általában az élelmiszerekben lévő energia kalóriában, nem pedig joule-ban van kifejezve.
Valójában a tested több mint 200 J energiát fogyaszt el az ételből, mert az nem túl hatékony. A fennmaradó energia hővé alakul, ezért az edzés után zuhanyra lesz szüksége. Ezt összefoglalhatjuk
élelmiszer energia -> potenciális energia + hő
9. példa: Súly csökkentése
Súly emelése után le kell engednünk. Mi történik energikusan? A tested nem tud energiát felvenni és visszaállítani. A potenciális energia teljesen hővé alakul. (A fizika törvényeiben semmi alapvető nem akadályozza ezt. Az elektromos autók ezt megtehetik - amikor megáll egy megállónál, az autó mozgási energiáját az akkumulátor egy generátoron keresztül elnyeli.)
10. példa: Fényelnyelés és -kibocsátás
A fénynek van energiája. A fény felszívódhat az anyagban és hővé alakulhat, de fordított folyamat is lehetséges: egy tárgy fényt bocsáthat ki, hőjének egy részét fénnyé alakítva. Nagyon forró tárgyak, például gyertyaláng vagy hegesztőpisztoly lesz látható, amint az a v. Ábrán látható.
v/Hegesztés
Az alacsonyabb hőmérsékletű tárgyak szintén fényt bocsátanak ki, de a spektrum infravörös részén, vagyis a szivárvány azon részén, amely vörös színű, az ember számára észrevehetetlen. A w ábrán látható képeket infravörös kamerával rögzítették. A kerékpáros hirtelen megnyomta a hátsó féket, és csúszással megállt. A kerékpár és a test kinetikus energiája gyorsan átalakul hővé a kerék és a talaj közötti súrlódással. Az első részben a föld fűtött részének fényét láthatja, a másodikban pedig a kerék fényét.
10. példával
11. példa: A nehezebb tárgyak nem esnek gyorsabban, mint a könnyebbek
Kelj fel, vegyél le egy cipőt, és dobd le egy sokkal kevésbé masszív tárgy, például érme vagy tollsapka mellé.
Meglepődtél? Megállapította, hogy mindketten egyszerre értek földet. Arisztotelész azt írta, hogy a nehezebb tárgyak gyorsabban esnek, mint a könnyebbek. Tévedett, de az európaiak évezredekig hittek benne, részben azért, mert a kísérletek nem voltak elfogadott meghatározási módszerek, részben azért, mert a katolikus egyház hivatalos filozófusának nevezte el.
A nehéz tárgyak és a könnyű tárgyak ugyanúgy esnek, mert a megőrzés törvényei additívek - egy objektum teljes energiáját az összes atom energiájának összegzésével fedezzük fel. Ha egyetlen atom leesik egy méter magasságából, akkor veszít egy bizonyos mennyiségű potenciális energiából és megkapja a megfelelő mennyiségű mozgási energiát. A mozgási energia a sebességtől függ, így meghatározza, hogy az objektum milyen gyorsan mozog az 1 méteres esés végén. (Ugyanez az érvelés alkalmazható bármely 0 és egy közötti pontra).
Mi lenne, ha két atomot összeragasztanánk? A párnak kettős a tömege, így a potenciális energia mennyisége, amely kinetikus energiává alakul, duplája. De a kettős kinetikus energia pontosan az, amire szükségünk van, hogy az atompár azonos sebességgel rendelkezzen, mint az egyetlen atom. Ezt az érvelést folytatva nem mindegy, hogy egy tárgy hány atomot tartalmaz; ugyanolyan sebességű lesz, mint bármely más tárgy, ha ugyanarról a magasságról esett le.