Vysvětlíme, co je princip zachování energie, jak funguje a některé praktické příklady tohoto fyzikálního zákona.
Jaký je princip zachování energie?
Princip zachování energie resp Zákon zachování energie, také známý jako První princip termodynamiky, uvádí, že celkové množství Energie v izolovaném fyzickém systému (tedy bez jakékoli interakce s jinými systémy) zůstane vždy stejný, kromě případů, kdy se přemění na jiné druhy energie.
To je shrnuto v principu, že energie v vesmír Nemůže být vytvořen ani zničen, pouze přeměněn na jiné formy energie, jako je elektrická energie v kalorická energie (takto fungují rezistory) nebo ve světelné energii (takto fungují žárovky). Při provádění určitých prací nebo za přítomnosti určitých chemických reakcí se tedy zdá, že množství počáteční a konečné energie se měnilo, pokud se neberou v úvahu její přeměny.
Podle principu zachování energie se při zavedení určitého množství tepla (Q) do systému bude vždy rovnat rozdílu mezi zvýšením množství vnitřní energie (ΔU) plus práce (W) vyrobený řekl Systém. Tímto způsobem máme vzorec: Q = ΔU + W, z čehož vyplývá, že ΔU = Q - W.
Tato zásada platí i pro oborchemie, protože energie zapojená do chemické reakce bude mít tendenci se vždy zachovat, stejně jakoHmotnosts výjimkou případů, kdy se tato energie přeměňuje na energii, jak naznačuje slavný vzorec Alberta Einsteina E = m.c2, kde E je energie, m je hmotnost a c jerychlost světla. Tato rovnice je nanejvýš důležitá v relativistických teoriích.
Energie se tedy neztrácí, jak již bylo řečeno, ale může přestat být užitečné vykonávat práci podle druhého zákona termodynamiky:entropie (porucha) systému má tendenci se zvyšovatpočasíJinými slovy, systémy mají nevyhnutelně sklon k nepořádku.
Působení tohoto druhého zákona v souladu s prvním je tím, co brání existenci izolovaných systémů, které udržují svou energii navždy neporušenou (jako např. hnutí perpetum nebo horký obsah termosky). To, že energii nelze vytvořit nebo zničit, neznamená, že zůstane nezměněna.
Příklady principu zachování energie
Předpokládejme, že na skluzavce je dívka v klidu. Jedná pouze jeden gravitační potenciální energieJeho kinetická energie je tedy 0 J. Při klouzání po skluzavce se naopak zvyšuje jeho rychlost a tím i jeho Kinetická energie, ale při ztrátě výšky klesá i jeho gravitační potenciální energie. Konečně dosáhne plné rychlosti hned na konci skluzu s maximální kinetickou energií. Ale jeho výška se sníží a jeho potenciální energie gravitační energie bude 0 J. Jedna energie se přemění na druhou, ale součet obou dá v popsaném systému vždy stejné množství.
Dalším možným příkladem je provoz žárovky, která přijímá určité množství elektrická energie aktivací spínače a přemění jej na světelná energie a v tepelné energii, když se žárovka zahřívá. Celkové množství elektrické, tepelné a světelné energie je stejné, ale bylo přeměněno z elektrické na světelnou a tepelnou.