Водата е енергия - може да променя състоянието на заобикалящата я среда или да извършва работа.
Енергията (на гръцки: ἐνέργεια - активност, работа]) е скаларна физична величина, която характеризира способността на дадена система да променя състоянието на заобикалящата я среда или да извършва работа. Често се среща опростената дефиниция, че енергията на дадена система е способността ѝ да върши работа. Тази опростена дефиниция е удобна в класическата механика. Енергията е величина, която може да бъде приписана на всяка частица, предмет, или система от тела. Съществуват различни форма на енергия, които често носят името на съответната сила.
Немският физик Херман фон Хелмхолц установява, че всички форми на енергия са еквивалентни и само се превръщат една в друга. При всички тези трансформации цялата енергия остава непроменена. Енергията не може да бъде създавана или унищожавана. Този принцип е известен като закон за запазване на енергията, валиден е за всяка изолирана система и е директно следствие от това, че физичните закони не се променят с времето. Възможно е обаче енергията да зависи от отправната система.
Мерната единица в SI е Джаул, но в някои други системи се ползват киловатчас или килокалория.
Много историци датират думата енергия около 1599 година - в Средновековието, на старофренски, където е навлязла от латински energia, която от своя страна идва от гръцката дума ενέργεια, означаваща действие, активност, сила в действие.
Думата енергия най-вероятно се появява за първи път в трудовете на Аристотел, но тъй като те са преписвани много пъти и редактирани, не може със сигурност да се установи авторството.
Маркиза Емили дю Шатле в книгата Уроци по физика (Institutions de Physique), публикувана през 1740 година, обединява идеите на Лайбниц с практическите наблюдения на Уилем Джейкъб и доказва, че енергията на движещо се тяло е пропорционална на неговата маса и квадрата на скоростта (а не само скоростта, каквото е предположението на Нютон).
През 1808 г., Томас Янг е първият, който употребява думата в съвременния ѝ смисъл. Густав Гаспар Кориолис описва кинетичната енергия през 1829 година, а Уилям Ранкайн въвежда понятието потенциална енергия. През следващите години възникват нови понятия за различни форми на енергията - електрическа, химична, топлинна, атомна и тн.
В химията, това е енергията, която се свързва с атомите и молекулите и се дефинира като работата, извършена от електрическите сили при преподреждане на електрическите заряди. Ако химическата енергия при дадена химична реакция намалява, това означава, че е предадена на заобикалящата среда (най-често във формата на топлина). Ако химическата енергия се увеличава, това означава, че енергия от заобикалящата среда е превърната в химическа.
В биологията - по време на метаболични процеси химичните връзки се разкъсват и свързаните с това промени в енергията се изучават от бионергетиката. Енергия често е съхранена в клетките във формата на химични връзки в молекулите.
В геологията и метеорологията - Изригването на вулкани, земетресения, урагани, мълнии, всички те могат да се обяснят чрез трансформиране на един вид енергия в друга. Енергията за някой от тези явления идва от слънцето.
В космологията и астрономията - тук могат да се видят едни от най-грандиозните трансформации на един вид енергия в друга (супернова, черна дупка) и еквивалентността на маса и енергия.
Земетресенията, земните свличания, вулканичните изригвания или ударите на космически тела като метеорити, могат да предизвикат цунами, довеждащи до тежки разрушения по крайбрежието на водния басейн.
Форми на енергията
Енергията (на гръцки: ἐνέργεια - активност, работа]) е скаларна физична величина, която характеризира способността на дадена система да променя състоянието на заобикалящата я среда или да извършва работа. Често се среща опростената дефиниция, че енергията на дадена система е способността ѝ да върши работа. Тази опростена дефиниция е удобна в класическата механика. Енергията е величина, която може да бъде приписана на всяка частица, предмет, или система от тела. Съществуват различни форма на енергия, които често носят името на съответната сила.
Немският физик Херман фон Хелмхолц установява, че всички форми на енергия са еквивалентни и само се превръщат една в друга. При всички тези трансформации цялата енергия остава непроменена. Енергията не може да бъде създавана или унищожавана. Този принцип е известен като закон за запазване на енергията, валиден е за всяка изолирана система и е директно следствие от това, че физичните закони не се променят с времето. Възможно е обаче енергията да зависи от отправната система.
Мерната единица в SI е Джаул, но в някои други системи се ползват киловатчас или килокалория.
Много историци датират думата енергия около 1599 година - в Средновековието, на старофренски, където е навлязла от латински energia, която от своя страна идва от гръцката дума ενέργεια, означаваща действие, активност, сила в действие.
Думата енергия най-вероятно се появява за първи път в трудовете на Аристотел, но тъй като те са преписвани много пъти и редактирани, не може със сигурност да се установи авторството.
Маркиза Емили дю Шатле в книгата Уроци по физика (Institutions de Physique), публикувана през 1740 година, обединява идеите на Лайбниц с практическите наблюдения на Уилем Джейкъб и доказва, че енергията на движещо се тяло е пропорционална на неговата маса и квадрата на скоростта (а не само скоростта, каквото е предположението на Нютон).
През 1808 г., Томас Янг е първият, който употребява думата в съвременния ѝ смисъл. Густав Гаспар Кориолис описва кинетичната енергия през 1829 година, а Уилям Ранкайн въвежда понятието потенциална енергия. През следващите години възникват нови понятия за различни форми на енергията - електрическа, химична, топлинна, атомна и тн.
В химията, това е енергията, която се свързва с атомите и молекулите и се дефинира като работата, извършена от електрическите сили при преподреждане на електрическите заряди. Ако химическата енергия при дадена химична реакция намалява, това означава, че е предадена на заобикалящата среда (най-често във формата на топлина). Ако химическата енергия се увеличава, това означава, че енергия от заобикалящата среда е превърната в химическа.
В биологията - по време на метаболични процеси химичните връзки се разкъсват и свързаните с това промени в енергията се изучават от бионергетиката. Енергия често е съхранена в клетките във формата на химични връзки в молекулите.
В геологията и метеорологията - Изригването на вулкани, земетресения, урагани, мълнии, всички те могат да се обяснят чрез трансформиране на един вид енергия в друга. Енергията за някой от тези явления идва от слънцето.
В космологията и астрономията - тук могат да се видят едни от най-грандиозните трансформации на един вид енергия в друга (супернова, черна дупка) и еквивалентността на маса и енергия.
Земетресенията, земните свличания, вулканичните изригвания или ударите на космически тела като метеорити, могат да предизвикат цунами, довеждащи до тежки разрушения по крайбрежието на водния басейн.
Форми на енергията
Видове енергия: | |
Механична енергия | |
Електрическа енергия | |
Електромагнитна енергия | |
Химична енергия | |
Ядрена енергия | |
‹♦› | Топлинна енергия |
Енергия на вакуума | |
Хипотетична: | |
Тъмна енергия |
Топлинна енергия
Електрическа енергия
Механична енергия (в класическата механика) е сумата от кинетичната и потенциалната енергия на една система. Потенциалната енергия може да бъде гравитационнна или еластична и е свързана с позицията на едно тяло в силово поле. За нея се използва символ Ep, V или Φ и се дефинира като работата, извършена срещу дадена сила при промяна на позицията на тялото спрямо отправна позиция. Потенциалната енергия може да се превърне в кинетична, която е наречена енергия на движението и най-често се означава със символа Ek.
Обобщение:
- кинетична енергия - енергията на движението на телата, бива транслационна и ротационна
- потенциална енергия - гравитационна потенциална енергия и еластична потенциална енергия
- механична енергия - сумата от кинетичната и потенциалната енергии
Топлинната енергия на дадена среда - газ, плазма, твърдо тяло е енергия на миркоскопичното случайно движение на частиците от средата. В по-простите среди, като например газ само с един вид атоми е просто кинетичната енергия на атомите. При други по-сложни системи, се отчита вибрационната и ротационната енергия. При течности и твърди тела се отчита и потенциалната енергия на взаимодействие между тях.
Електрическата енергия е енергията на електрическото поле или транспортираната от електрическия ток. Енергията се дефинира като способността да се извършва работа и електрическата енергия е просто един от типовете енергия.
Примери на електрическа енергия:
- енергията, освобождаваща се в атмосферата по време на буря във формата на светкавица
- енергията, натрупана в намотките на електрически генератор в някоя електростанция, и след това пренесена по мрежата към консуматорите, които заплащат консумираните единици енергия;
- енергията, складирана в един кондензатор или в една батерия, която се освобождава в електрическата верига
Химическа енергия
Ядрената енергия (използва се често и като атомна енергия) е енергията, освобождаваща се при разпадането на атомното ядро и намираща приложение в енергетиката за получаване на електричество в резултат на контролирана верижна реакция.
Превръщането на масата в енергия се описва с уравнението E = mc2 за еквивалентност на маса и енергия, изведено от Алберт Айнщайн през 1905 година.
Връзка между работа и кинетична енергия - Теоремата за връзката между работата и кинетичната енергия гласи, че ако на дадено тяло действа външна сила F, то работата извършена от тази сила е равна на промяната в кинетичната енергия.
Ако заместим кинетичната енергия със съответната формула, получаваме:
С други думи, механичната работа, извършена от външна сила F е пропорционална на масата и на квадрата на промяната в скоростта на тялото.
Законът за запазване на енергията - Пълната енергия на една затворена система е константа по отношение на времето т.е. енергията може да се преобразува от една форма в друга, но не може да бъде създадена или унищожена.
Съотношение между различните единици за енергия
Единица | Еквивалент | |||
в Джаул | в ерг | в Калория | в eV | |
1 Джаул | 1 | 107 | 0,238846 | 0,624146·1019 |
1 ерг | 10-7 | 1 | 2,38846·10-8 | 0,624146·1012 |
1,00019 | 1,00019·107 | 0,238891 | 0,624332·1019 | |
9,80665 | 9,80665·107 | 2,34227 | 6,12078·1019 | |
3,60000·106 | 3,60000·1013 | 8,5985·105 | 2,24693·1025 | |
1 л·Атмосфера | 101,3278 | 1,013278·109 | 24,2017 | 63,24333·1019 |
1 Калория | 4,1868 | 4,1868·107 | 1 | 2,58287·1019 |
4,18400 | 4,18400·107 | 0,99933 | 2,58143·1019 | |
1,60219·10-19 | 1,60219·10-12 | 3,92677·10-20 | 1 |
Няма коментари:
Публикуване на коментар