Koncepti i energjisë dhe llojet kryesore të tij. Cilat lloje të energjisë ekzistojnë

Energjia nuk lind nga asgjëja dhe nuk zhduket askund, ajo mund të kalojë vetëm nga një lloj në
të tjera (ruajtja e energjisë). lidh të gjitha fenomenet natyrore në një tërësi, është
karakteristikat e përgjithshme të gjendjes së trupave fizikë dhe fushave fizike.
Për shkak të ekzistencës së ligjit të ruajtjes së energjisë, koncepti i "energjisë" lidh të gjitha fenomenet natyrore.
Në fizikë, koncepti i energjisë zakonisht shënohet me shkronjën latine E.
Në sistemin SI, energjia matet në xhaul. Përveç këtyre njësive bazë të matjes, në praktikë,
ka shumë njësi të tjera që janë të përshtatshme për përdorim specifik. Në fizikën atomike dhe bërthamore, si dhe në fizikën e grimcave elementare, koncepti i energjisë matet me elektron volt, në kimi me kalori, në fizikën e gjendjes së ngurtë me gradë Kelvin, në optikë me centimetra të përmbysur, në kiminë kuantike në vetë-qëndrueshmëri Me

Llojet e energjisë.Sistemet e energjisë

Sipas forma të ndryshme lëvizja e materies, ekzistojnë disa lloje të energjisë: mekanike, elektromagnetike, kimike, bërthamore, termike, gravitacionale, etj. Kjo ndarje është mjaft arbitrare. Kështu që energji kimike përbëhet nga energjia kinetike e lëvizjes së elektroneve, ndërveprimi dhe ndërveprimi i tyre me atomet.
Për më tepër, koncepti bën dallimin midis energjisë së brendshme dhe energjisë në fushën e forcave të jashtme. Energjia e brendshme është e barabartë me shumën e energjisë kinetike të lëvizjes së molekulave dhe energjisë potenciale të ndërveprimit të molekulave me njëra -tjetrën. Energjia e brendshme e një sistemi të izoluar është konstante.
Në proceset fizike rizomantike lloje te ndryshme energjitë mund të transformohen në njëra -tjetrën. Për shembull, energjia bërthamore në termocentralet bërthamore shndërrohet së pari në energjinë termike të brendshme të turbinave rrotulluese me avull (energji mekanike), e cila nga ana tjetër shkakton një rrymë elektrike në gjeneratorë (energji elektrike), e cila përdoret për ndriçim (energjia e një elektromagnetike fushë), etj.
Energjia e sistemit varet pa mëdyshje nga parametrat që karakterizojnë gjendjen e tij. Në rastin e një mediumi të vazhdueshëm, futet koncepti i densitetit.

Historia e zhvillimit të koncepteve të energjisë

Energjia ka qenë një koncept në fizikë për shekuj. Kuptimi i tij po ndryshonte. Për herë të parë termi energji në kuptimin modern fizik u aplikua në 1808 nga Thomas Young. Për më tepër, termi " vitalitet"(Lat. Vis viva), e cila në shekullin e 17 -të futi Leibniz në qarkullim, duke e përcaktuar atë si produkt të masës sipas katrorit të shpejtësisë.
Në 1829, Coriolis përdori për herë të parë termin energji kinetike në kuptimin modern, dhe termin energji potenciale u prezantua nga William Rankin në 1853. Në atë kohë, të dhënat e marra në kërkime në fusha të ndryshme të shkencës filluan të formojnë një tablo të madhe. Falë eksperimenteve të Joule, Mayer, Helmholtz, u sqaruan problemet e shndërrimit të energjisë mekanike në nxehtësi. Në një nga veprat e para "Për ruajtjen e fuqisë" (1847), Helmholtz, duke ndjekur idenë e unitetit të natyrës, vërtetoi matematikisht ruajtjen e energjisë
dhe dispozita që një organizëm i gjallë është një mjedis fiziko -kimik në të cilin ky ligj është përmbushur saktësisht. Helmholtz formuloi "parimin e ruajtjes së forcës" dhe pamundësinë e Perpetuum Mobile. Këto zbulime bënë të mundur formulimin e ligjit të parë të termodinamikës ose konceptit të ruajtjes së energjisë. Energjia është bërë qendrore për mirëkuptimin proceset fizike. Së shpejti, termodinamika hyri natyrshëm në konceptin e energjisë reaksionet kimike dhe teoria e fenomeneve elektrike dhe elektromagnetike.
Me ndërtimin e teorisë së relativitetit, një kuptim i ri iu shtua konceptit të energjisë. Nëse më herët
energjia potenciale u përcaktua e saktë në një konstante arbitrare, pastaj u krijua teoria e Ajnshtajnit
lidhja e energjisë me masën.

Mekanika kuantike e ka pasuruar konceptin e energjisë me kuantizim - për sisteme të caktuara fizike, energji
mund të marrë vetëm vlera diskrete. Për më tepër, parimi i pasigurisë ka vendosur kufijtë e saktësisë
matja e energjisë dhe lidhja e saj me të. Teorema e Noether -it tregoi se ligji i ruajtjes së energjisë
rrjedh nga parimi i homogjenitetit të kohës, sipas të cilit proceset fizike në të njëjtat sisteme
e njëjtë edhe nëse fillojnë në momente të ndryshme koha

Teoria e relativitetit - sistemet e energjisë

Energjia e një trupi varet nga korniza e referencës, d.m.th. nuk është e njëjtë për vëzhguesit e ndryshëm. Nëse trupi lëviz me
shpejtësia v në lidhje me cilin vëzhgues, pastaj për një vëzhgues tjetër që lëviz me të njëjtën shpejtësi, ajo
duket pa lëvizur. Prandaj, për të parën, energjia kinetike e trupit do të jetë e barabartë me
(bazuar në ligjet e mekanikës klasike) т v2 / 2 ′ ku m është masa e trupit, dhe për tjetrën - zero.
Kjo varësi e energjisë në kuadrin e referencës ruhet edhe në teorinë e relativitetit. Për transformimet që ndodhin me energji gjatë kalimit nga një sistem referimi inercial në tjetrin, përdoret një ndërtim kompleks matematikor - tensori i energjisë -vrullit.
Energjia e një trupi varet nga shpejtësia jo si në fizikën e Njutonit, por ndryshe:
Mekanika kuantike
Ndërsa në fizikën klasike koncepti i energjisë së çdo sistemi ndryshon përgjithmonë dhe mund të marrë vlera arbitrare, teoria kuantike pohon se energjia e mikro -grimcave të lidhura me forcën e ndërveprimit me mikro -grimcat e tjera në zona të kufizuara të hapësirës mund të fitojnë vetëm vlera të caktuara diskrete.
Pra, atomet lëshojnë energji në formën e pjesëve diskrete - kuantet e dritës, ose fotonet.
Operatori i energjisë në mekanikën kuantike është Hamiltonian. Në gjendje stacionare të kuantit sistemet e energjisë mund të ketë vetëm ato vlera që korrespondojnë me vlerat vetjake të Hamiltonianit. Për shtetet e lokalizuara, energjia mund të ketë vetëm ato të caktuara diskrete.

Njerëzit përdorin lloje të ndryshme të energjisë për gjithçka, nga lëvizjet e tyre deri tek dërgimi i astronautëve në hapësirë.

Ekzistojnë dy lloje të energjisë:

aftësia për të kryer (potencial)
puna aktuale (kinetike)

Ofrohet në forma të ndryshme:

nxehtësi (nxehtësi)
dritë (rrezatuese)
lëvizje (kinetike)
elektrike
kimike
Energjia bërthamore
gravitacionale

Për shembull, ushqimi që ha një person përmban kimikate dhe trupi i njeriut e ruan atë derisa ta përdorë si kinetikë gjatë punës ose jetës.

Klasifikimi i energjisë

Njerëzit përdorin burimet tipe te ndryshme: energji elektrike në shtëpitë e tyre, të marra nga djegia e qymyrit, reaksioni bërthamor ose hidrocentrali në lumë. Kështu, qymyri, bërthamor dhe hidro quhen burimi. Kur njerëzit mbushin rezervuarin e karburantit me benzinë, burimi mund të jetë nafta, apo edhe kultivimi dhe përpunimi i grurit.

Burimet e energjisë ndahen në dy grupe:

E rinovueshme
E pa rinovueshme

Burimet e rinovueshme dhe jo të rinovueshme mund të përdoren si burime parësore për përfitime të tilla si nxehtësia, ose të përdoren për të prodhuar burime dytësore të energjisë siç është energjia elektrike.

Kur njerëzit përdorin energji elektrike në shtëpitë e tyre, energjia elektrike ka të ngjarë të gjenerohet nga djegia e thëngjillit ose gazit natyror, një reaksioni bërthamor ose një hidrocentral në një lumë, ose nga disa burime. Njerëzit përdorin naftë të papërpunuar (jo të rinovueshme) për të karburantuar makinat e tyre, por ata gjithashtu mund të përdorin biokarburante (të rinovueshme) si etanoli, i cili është bërë nga misri i përpunuar.

E rinovueshme

Ekzistojnë pesë burime kryesore të energjisë së rinovueshme:

Diellore
Nxehtësia gjeotermale brenda Tokës
Energjia e erës
Biomasa nga bimët
Hidrocentralet nga uji i rrjedhshëm

Biomasa, e cila përfshin drurin, biokarburantet dhe mbetjet e biomasës, është burimi më i madh i energjisë së rinovueshme, duke përbërë rreth gjysmën e të gjitha burimeve të rinovueshme dhe rreth 5% të konsumit total.

E pa rinovueshme

Shumica e burimeve të konsumuara aktualisht nga burime jo të rinovueshme:

Produktet e naftës
Gaz i lëngshëm hidrokarbure
Gazit natyror
Qymyr
Energjia bërthamore

Energjia e pa rinovueshme përbën rreth 90% të të gjitha burimeve të përdorura.

A ndryshon konsumi i karburantit me kalimin e kohës

Burimet e energjisë ndryshojnë me kalimin e kohës, por ndryshimi është i ngadalshëm. Për shembull, qymyri dikur ishte përdorur gjerësisht si lëndë djegëse për ngrohjen e shtëpive dhe ndërtesave tregtare, por përdorimi specifik i qymyrit për këto qëllime ka rënë gjatë gjysmëshekullit të kaluar.

Edhe pse pjesa e lëndëve djegëse të rinovueshme në konsumin total të energjisë primare është ende relativisht e vogël, përdorimi i tij po rritet në të gjithë sektorët. Për më tepër, përdorimi i gazit natyror në industrinë e energjisë është rritur me vitet e fundit për shkak të çmimeve të ulëta për gazin natyror, ndërsa përdorimi i qymyrit në këtë sistem ka rënë.

Fjala "energji" në përkthim nga greqishtja do të thotë "veprim". Ne e quajmë energjik një person që lëviz në mënyrë aktive, ndërsa kryen shumë veprime të ndryshme.

Energjia në fizikë

Dhe nëse në jetë energjinë e një personi mund ta vlerësojmë kryesisht nga pasojat e aktivitetit të tij, atëherë në fizikë, energjia mund të matet dhe studiohet nga shumë menyra te ndryshme... Miku ose fqinji juaj i gëzuar, ka shumë të ngjarë, do të refuzojë të përsërisë të njëjtin veprim tridhjetë deri në pesëdhjetë herë, kur papritmas ju vjen në mendje për të hetuar fenomenin e energjisë së tij.

Por në fizikë, ju mund të përsërisni pothuajse çdo eksperiment sa herë të doni, duke bërë kërkimin që ju nevojitet. Kështu është me studimin e energjisë. Shkencëtarët hulumtues kanë studiuar dhe identifikuar shumë lloje të energjisë në fizikë. Këto janë energji elektrike, magnetike, atomike etj. Por tani do të flasim për energjinë mekanike. Dhe më konkretisht për energjinë kinetike dhe potenciale.

Energjia kinetike dhe potenciale

Në mekanikë, studiohet lëvizja dhe ndërveprimi i trupave me njëri -tjetrin. Prandaj, është zakon të bëhet dallimi midis dy llojeve të energjisë mekanike: energjisë për shkak të lëvizjes së trupave, ose energjisë kinetike, dhe energjisë për shkak të bashkëveprimit të trupave, ose energjisë potenciale.

Në fizikë, ka rregull i pergjithshem që lidh energjinë dhe punën. Për të gjetur energjinë e një trupi, është e nevojshme të gjesh punë që është e nevojshme për të transferuar trupin në një gjendje të caktuar nga zero, domethënë, në të cilën energjia e tij është e barabartë me zero.

Energji potenciale

Në fizikë, energjia potenciale quhet energji, e cila përcaktohet nga pozicioni i ndërsjellë i trupave ndërveprues ose pjesëve të të njëjtit trup. Kjo do të thotë, nëse trupi ngrihet mbi tokë, atëherë ai ka aftësinë të bjerë dhe të bëjë disa punë.

Dhe sasia e mundshme e kësaj pune do të jetë e barabartë me energjinë potenciale të trupit në lartësinë h. Për energjinë potenciale, formula përcaktohet sipas skemës së mëposhtme:

A = Fs = Ft * h = mgh, ose Ep = mgh,

ku Ep është energjia potenciale e trupit,
m pesha e trupit,
h - lartësia e trupit mbi tokë,
g nxitimi i gravitetit.

Për më tepër, çdo pozicion i përshtatshëm për ne mund të merret për pozicionin zero të trupit, në varësi të kushteve të eksperimentit dhe matjeve, jo vetëm sipërfaqes së Tokës. Kjo mund të jetë sipërfaqja e një dyshemeje, e një tavoline, etj.

Energjia kinetike

Në rastin kur trupi lëviz nën ndikimin e forcës, ai jo vetëm që mundet, por edhe bën disa punë. Në fizikë, energjia kinetike është energjia që posedon një trup për shkak të lëvizjes së tij. Trupi, duke lëvizur, shpenzon energjinë e tij dhe punon. Për energjinë kinetike, formula llogaritet si më poshtë:

A = Fs = mas = m * v / t * vt / 2 = (mv ^ 2) / 2, ose Ek = (mv ^ 2) / 2,

ku Ek është energjia kinetike e trupit,
m pesha e trupit,
v shpejtësia e trupit.

Formula tregon se sa më e madhe masa dhe shpejtësia e trupit, aq më e lartë është energjia e tij kinetike.

Çdo trup ka ose energji kinetike ose potenciale, ose të dyja njëherësh, si, për shembull, një aeroplan fluturues.

Energjia(nga greqishtja energjia – veprim, veprimtari) është një masë e përgjithshme (vlerësimi sasior) i formave të ndryshme të lëvizjes së materies të konsideruara në fizikë.

Sipas koncepteve të shkencës fizike, energjia është aftësia e një trupi ose objekti për të bërë punë. Për të karakterizuar në mënyrë sasiore format e ndryshme të lëvizjes dhe ndërveprimet e tyre përkatëse, janë futur lloje të ndryshme të energjisë. Njeriu në të tijin Jeta e përditshme më shpesh ndodh me llojet e mëposhtme të energjisë: mekanike, elektrike, elektromagnetike, termike, kimike, bërthamore, etj.

Energjia kinetike- një masë e lëvizjes mekanike, e barabartë për një trup të ngurtë sa gjysma e produktit të masës së trupit me katrorin e shpejtësisë së tij. Ai përfshin energji mekanike lëvizja e një grimce ose trupi, energjia termike, energjia bërthamore, etj.

Nëse energjia është rezultat i një ndryshimi në rregullimin reciprok të grimcave të sistemit dhe pozicionit të tyre në lidhje me trupat e tjerë, atëherë quhet potencial. Ai përfshin energjinë e masave që tërhiqen sipas ligjit të gravitetit universal, energjisë kimike, energjisë së pozicionit të grimcave homogjene, për shembull, energjinë e një trupi elastik të deformuar, etj. ...

Energjia mekanike - energjia e lëvizjes mekanike dhe bashkëveprimi i trupave ose pjesëve të tyre. Energjia mekanike e një sistemi trupash është e barabartë me shumën e energjisë kinetike dhe potenciale të këtij sistemi. Ajo manifestohet në ndërveprim, lëvizje organet individuale ose grimcave.

Ai përfshin energjinë e lëvizjes përkthimore ose rrotullimin e trupit, energjinë e deformimit gjatë përkuljes, shtrirjes, ngjeshjes trupa elastikë(burime). Kjo energji përdoret më së shumti në makina të ndryshme - transporti dhe teknologjike.

Energji termale - energjia e lëvizjes kaotike përkthimore dhe rrotulluese të molekulave të substancës. Për një trup të ngurtë, kjo është energjia e dridhjes së atomeve në molekulat e vendosura në vendet e grilës kristalore.

Energjia termike lind vetëm si rezultat i shndërrimit të llojeve të tjera të energjisë, për shembull, kur digjen lloje të ndryshme të karburanteve, energjia e tyre kimike shndërrohet në energji termike. Përdoret për ngrohje, duke kryer procese të shumta teknologjike (ngrohje, shkrirje, tharje, avullim, distilim, etj.).

Energjia Elektrike - energjia e grimcave ose trupave të ngarkuar (elektrone, jone) që lëvizin në mënyrë të rregullt përgjatë një qarku elektrik të mbyllur.

Energjia elektrike përdoret për të marrë energji mekanike, energji ngrohëse ose ndonjë energji tjetër të kërkuar.

Energji kimike -është energjia e "ruajtur" në atomet e substancave, e cila lirohet ose absorbohet gjatë reaksioneve kimike midis substancave.

Energjia kimike ose lëshohet si energji termike gjatë reaksioneve ekzotermike (për shembull, djegia e karburantit), ose shndërrohet në energji elektrike në qeliza dhe bateri galvanike.

Energjia bërthamore - energjia e brendshme e një bërthame atomike e lidhur me lëvizjen dhe bashkëveprimin e nukleoneve që formojnë bërthamën. Lëshohet si rezultat i një reaksioni zinxhir bërthamor të ndarjes së bërthamave të rënda (reaksion bërthamor) ose gjatë sintezës së bërthamave të lehta (reaksion termonuklear). Në energjinë bërthamore, vetëm metoda e parë është përdorur deri më tani, që nga ajo kohë përdorimi i të dytit shoqërohet me problemin ende të pazgjidhur të zbatimit të një reaksioni termonuklear të kontrolluar.

Energjia gravitacionale - energjia e bashkëveprimit (tërheqjes) midis çdo dy trupash dhe e përcaktuar nga masat e tyre. Kjo është veçanërisht e dukshme në hapësirën e jashtme. Në kushtet tokësore, kjo është, për shembull, energjia që një trup "ruan" kur ngrihet në një lartësi të caktuar mbi sipërfaqen e Tokës.

Energjia është ajo që e bën jetën të ekzistojë jo vetëm në planetin tonë, por edhe në Univers. Sidoqoftë, mund të jetë shumë e ndryshme. Pra, nxehtësia, tingulli, drita, energjia elektrike, mikrovalët, kaloritë janë lloje të ndryshme të energjisë. Për të gjitha proceset që ndodhin rreth nesh, kjo substancë është e nevojshme. Gjithçka që ekziston në Tokë merr pjesën më të madhe të energjisë së saj nga Dielli, por ka edhe burime të tjera energjie. Dielli e transferon atë në planetin tonë aq sa 100 milion nga termocentralet më të fuqishëm do të kishin prodhuar në të njëjtën kohë.

Çfarë është energjia?

Teoria e paraqitur nga Albert Einstein shqyrton marrëdhënien midis materies dhe energjisë. Ky shkencëtar i madh ishte në gjendje të provonte aftësinë e një substance për t'u transformuar në një tjetër. Në të njëjtën kohë, doli që energjia është më e madhe faktor i rëndësishëm ekzistenca e trupave, dhe materia është dytësore.

Energjia është, në përgjithësi, aftësia për të bërë një lloj pune. Sheshtë ajo që qëndron prapa konceptit të një force të aftë për të lëvizur një trup ose për t'i dhënë veti të reja. Çfarë do të thotë termi "energji"? Fizika është një shkencë themelore të cilës shumë shkencëtarë i kanë kushtuar jetën e tyre. epoka të ndryshme dhe vendet. Edhe Aristoteli përdori fjalën "energji" për t'iu referuar veprimtarisë njerëzore. Në përkthim nga gjuha greke "energjia" është "aktivitet", "forcë", "veprim", "fuqi". Herën e parë që kjo fjalë u shfaq në një traktat nga një shkencëtar grek i quajtur Fizikë.

Në kuptimin tani të pranuar përgjithësisht, ky term u fut në jetën e përditshme nga një fizikan anglez. Kjo ngjarje e rëndësishme ndodhi në 1807. Në vitet 50 të shekullit XIX. Mekaniku anglez William Thomson së pari përdori konceptin e "energjisë kinetike", dhe në 1853 fizikani skocez William Rankin prezantoi termin "energji potenciale".

Sot ky skalar është i pranishëm në të gjitha degët e fizikës. Shtë një masë e vetme e formave të ndryshme të lëvizjes dhe ndërveprimit të materies. Me fjalë të tjera, është një masë e transformimit të disa formave në të tjera.

Njësitë matëse dhe simbolet

Sasia e energjisë matet Kjo njësi e veçantë, në varësi të llojit të energjisë, mund të ketë emërtime të ndryshme, për shembull:

W - energjia totale sistemeve.
Q - termike.
U është potencial.

Llojet e energjisë

Ka shumë lloje të ndryshme të energjisë në natyrë. Ato kryesore janë:

mekanike;
elektromagnetike;
elektrike;
kimike;
termike;
bërthamore (atomike).

Ekzistojnë lloje të tjera të energjisë: dritë, tingull, magnetik. Vitet e fundit, një numër në rritje i fizikanëve janë të prirur për hipotezën e ekzistencës së të ashtuquajturës energji "të errët". Secila nga llojet e listuara më parë të kësaj substance ka karakteristikat e veta. Për shembull, energjia e zërit mund të transmetohet duke përdorur valë. Ato kontribuojnë në dridhjen e daulleve të veshit në veshët e njerëzve dhe kafshëve, për shkak të të cilave mund të dëgjohen tingujt. Gjatë reaksioneve të ndryshme kimike, lirohet energjia, e cila është e nevojshme për jetën e të gjithë organizmave. Çdo karburant, ushqim, akumulatorë, bateri janë ruajtja e kësaj energjie.

Llamba jonë i jep Tokës energji në formën e valëve elektromagnetike. Vetëm në këtë mënyrë ajo mund të kapërcejë pafundësinë e Kozmosit. Falë teknologjitë moderne si p.sh Panele diellore, ne mund ta përdorim atë në efektin më të madh. Energjia e tepërt e papërdorur grumbullohet në objekte të veçanta për ruajtjen e energjisë. Së bashku me llojet e mësipërme të energjisë, shpesh përdoren burimet termale, lumenjtë, oqeanet dhe biokarburantet.

Energji mekanike

Ky lloj energjie studiohet në një seksion të fizikës të quajtur "Mekanikë". Shënohet me shkronjën E. Matet në xhaul (J). Çfarë është kjo energji? Fizika e mekanikës studion lëvizjen e trupave dhe ndërveprimin e tyre me njëri -tjetrin ose me fushat e jashtme. Në këtë rast, energjia e shkaktuar nga lëvizja e trupave quhet kinetike (e shënuar me Ek), dhe energjia e shkaktuar nga ose fushat e jashtme quhet potenciale (En). Shuma e lëvizjes dhe ndërveprimit përfaqëson energjinë totale mekanike të sistemit.

Ekziston një rregull i përgjithshëm për llogaritjen e të dy llojeve. Për të përcaktuar sasinë e energjisë, duhet llogaritur puna e kërkuar për të transferuar trupin nga gjendja zero në këtë gjendje. Për më tepër, sa më shumë punë, aq më shumë energji do të ketë trupi në këtë gjendje.

Ndarja e specieve sipas karakteristikave të ndryshme

Ekzistojnë disa lloje të ndarjes së energjisë. Sipas kritereve të ndryshme, ajo ndahet në: të jashtme (kinetike dhe potenciale) dhe të brendshme (mekanike, termike, elektromagnetike, bërthamore, gravitacionale). Energjia elektromagnetike, nga ana tjetër, ndahet në magnetike dhe elektrike, dhe energjia bërthamore në energjinë e ndërveprimeve të dobëta dhe të forta.

Kinetike

Çdo trup në lëvizje dallohet nga prania e energjisë kinetike. Shpesh quhet kështu - ngarje. Energjia e një trupi që lëviz është e humbur kur ngadalësohet. Kështu, sa më e shpejtë të jetë shpejtësia, aq më e madhe është energjia kinetike.

Kur një trup në lëvizje bie në kontakt me një objekt të palëvizshëm, ky i fundit transferohet në një pjesë të kinetikës, e cila gjithashtu e vë atë në lëvizje. Formula e energjisë kinetike është si më poshtë:

E k = mv 2: 2,
ku m është masa e trupit, v është shpejtësia e lëvizjes së trupit.

Me fjalë, kjo formulë mund të shprehet si më poshtë: energjia kinetike e një objekti është e barabartë me gjysmën e produktit të masës së tij me katrorin e shpejtësisë së tij.

Potencial

Ky lloj energjie zotërohet nga trupa që janë në një lloj fushe force. Pra, magnetike ndodh kur një objekt është nën ndikimin e një fushe magnetike. Të gjithë trupat në tokë kanë energji të mundshme gravitacionale.

Në varësi të vetive të objekteve të studimit, ato mund të kenë lloje të ndryshme të energjisë potenciale. Pra, elastike dhe trupa elastikë që janë të aftë të shtrihen kanë një energji potenciale të elasticitetit ose tensionit. Çdo trup që bie, i cili më parë ishte i palëvizshëm, humbet potencialin dhe fiton kinetikë. Për më tepër, madhësia e këtyre dy llojeve do të jetë ekuivalente. Në fushën gravitacionale të planetit tonë, formula e energjisë potenciale do të ketë formën e mëposhtme:

E n = mhg,
ku m është pesha e trupit; h është lartësia e qendrës së masës trupore mbi nivelin zero; g është nxitimi i gravitetit.

Me fjalë, kjo formulë mund të shprehet si më poshtë: energjia potenciale e një objekti që ndërvepron me Tokën është e barabartë me produktin e masës së tij, përshpejtimin e gravitetit dhe lartësinë në të cilën ndodhet.

Kjo sasi shkallëzore është një karakteristikë e rezervës së energjisë të një pike materiale (trupi) të vendosur në një fushë të forcës potenciale dhe do të marrë energji kinetike për shkak të punës së forcave të fushës. Ndonjëherë quhet funksioni koordinativ, i cili është një term në Lagrangjian e sistemit (funksioni Lagranzh sistemi dinamik) Ky sistem përshkruan ndërveprimin e tyre.

Energjia potenciale barazohet me zero për një konfigurim të caktuar të trupave të vendosur në hapësirë. Zgjedhja e konfigurimit përcaktohet nga komoditeti i llogaritjeve të mëtejshme dhe quhet "normalizimi i energjisë potenciale".

Ligji i ruajtjes së energjisë

Një nga postulatet më themelore të fizikës është Ligji i Ruajtjes së Energjisë. Në përputhje me të, energjia nuk lind nga askund dhe nuk zhduket askund. Ndryshon vazhdimisht nga një formë në tjetrën. Me fjalë të tjera, ndodh vetëm një ndryshim në energji. Kështu, për shembull, energjia kimike e një baterie elektrik dore shndërrohet në energji elektrike, dhe prej saj në dritë dhe nxehtësi. Pajisje të ndryshme shtëpiake konvertojnë energjinë elektrike në dritë, nxehtësi ose zë. Më shpesh, rezultati përfundimtar i ndryshimit është nxehtësia dhe drita. Pas kësaj, energjia kalon në hapësirën përreth.

Ligji i energjisë është në gjendje të shpjegojë shumë Shkencëtarë argumentojnë se vëllimi i përgjithshëm i tij në Univers vazhdimisht mbetet i pandryshuar. Askush nuk mund të krijojë ose shkatërrojë energji. Ndërsa prodhojnë një nga llojet e tij, njerëzit përdorin energjinë e karburantit, ujit që bie dhe një atom. Në këtë rast, një nga llojet e tij kthehet në një tjetër.

Në 1918, shkencëtarët ishin në gjendje të provonin se ligji i ruajtjes së energjisë është një pasojë matematikore e simetrisë përkthimore të kohës - madhësia e energjisë së konjuguar. Me fjalë të tjera, energjia ruhet për faktin se ligjet e fizikës nuk ndryshojnë në periudha të ndryshme.

Karakteristikat e energjisë

Energjia është aftësia e trupit për të bërë punë. Në sistemet fizike të mbyllura, ajo vazhdon gjatë gjithë kohës (përderisa sistemi është i mbyllur) dhe është një nga tre integralet shtesë të lëvizjes që ruajnë madhësinë gjatë lëvizjes. Këto përfshijnë: energji, moment Futja e konceptit të "energjisë" është e përshtatshme kur sistemi fizik është homogjen në kohë.

Energjia e brendshme e trupave

Shtë shuma e energjive të ndërveprimeve molekulare dhe lëvizjeve termike të molekulave që e përbëjnë atë. Nuk mund të matet drejtpërdrejt sepse është një funksion i qartë i gjendjes së sistemit. Sa herë që një sistem është në një gjendje të caktuar, energjia e tij e brendshme ka kuptimin e tij të qenësishëm, pavarësisht nga historia e ekzistencës së sistemit. Ndryshimi i energjisë së brendshme gjatë kalimit nga një gjendje fizike tjetri është gjithmonë i barabartë me ndryshimin midis vlerave të tij në gjendjen përfundimtare dhe fillestare.

Energjia e brendshme e gazit

Përveç lëndëve të ngurta, gazrat gjithashtu kanë energji. Ai përfaqëson energjinë kinetike të lëvizjes termike (kaotike) të grimcave të sistemit, të cilat përfshijnë atome, molekula, elektrone, bërthama. Energjia e brendshme gazi ideal (modeli matematikor i gazit) është shuma energjitë kinetike grimcat e saj. Kjo merr parasysh numrin e shkallëve të lirisë, i cili është numri i variablave të pavarur që përcaktojnë pozicionin e molekulës në hapësirë.

Çdo vit njerëzimi konsumon gjithnjë e më shumë burime energjie. Më shpesh, hidrokarburet fosile si qymyri, nafta dhe gazi përdoren për të marrë energjinë e nevojshme për ndriçimin dhe ngrohjen e shtëpive tona, për funksionimin e automjeteve dhe mekanizmave të ndryshëm. Ato janë burime të paripërtëritshme.

Fatkeqësisht, vetëm një pjesë e vogël e energjisë së planetit tonë vjen nga burime të rinovueshme si uji, era dhe dielli. Sot pjesa e tyre në sektorin e energjisë është vetëm 5%. 3% e njerëzve të tjerë marrin formën e energjisë bërthamore të prodhuar në termocentralet bërthamore.

Ata kanë rezervat e mëposhtme (në xhaul):

energjia bërthamore - 2 x 10 24;
energjia e gazit dhe naftës - 2 x 10 23;
nxehtësia e brendshme e planetit - 5 x 10 20.

Vlera vjetore e burimeve të rinovueshme të Tokës:

energjia e Diellit - 2 x 10 24;
era - 6 x 10 21;
lumenj - 6.5 x 10 19;
baticat e detit - 2.5 x 10 23.

Vetëm me një kalim në kohë nga përdorimi i rezervave të energjisë jo të rinovueshme të Tokës në ato të rinovueshme ka një shans për një ekzistencë të gjatë dhe të lumtur në planetin tonë. Shkencëtarët në të gjithë botën vazhdojnë të studiojnë me kujdes vetitë e ndryshme të energjisë për të mishëruar zhvillimet e përparuara.