Mes paaiškiname, kas yra energijos tvermės principas, kaip jis veikia ir kai kurie praktiniai šio fizinio dėsnio pavyzdžiai.
Kas yra energijos taupymo principas?
Energijos taupymo principas arba Energijos taupymo įstatymas, taip pat žinomas kaip pirmasis termodinamikos principas, teigia, kad bendra suma Energija izoliuotoje fizinėje sistemoje (ty be jokios sąveikos su kitomis sistemomis) ji visada išliks tokia pati, išskyrus tuos atvejus, kai paverčiama kitų rūšių energija.
Tai apibendrinama principu, kad energija visata Jos negalima nei sukurti, nei sunaikinti, tik paversti kitomis energijos formomis, tokiomis kaip elektros energija kalorijų energijos (taip veikia rezistoriai) arba šviesos energijoje (taip veikia lemputės). Taigi, atliekant tam tikrus darbus arba vykstant tam tikroms cheminėms reakcijoms, pradinės ir galutinės energijos kiekis skiriasi, jei neatsižvelgiama į jos transformacijas.
Pagal energijos taupymo principą, įvedus į sistemą tam tikrą šilumos kiekį (Q), jis visada bus lygus skirtumui tarp vidinės energijos kiekio padidėjimo (ΔU) plius darbas (W) pagamino minėta sistema. Tokiu būdu turime formulę: Q = ΔU + W, iš kurio išplaukia, kad ΔU = Q - W.
Šis principas galioja ir sričiaichemija, nes cheminėje reakcijoje dalyvaujanti energija visada bus išsaugota, kaip irmasė, išskyrus atvejus, kai pastaroji paverčiama energija, kaip nurodo garsioji Alberto Einšteino formulė E = m.c2, kur E yra energija, m yra masė, o c yrašviesos greitis. Ši lygtis yra nepaprastai svarbi reliatyvistinėse teorijose.
Taigi energija, kaip jau buvo sakyta, neprarandama, tačiau pagal Antrąjį termodinamikos dėsnį ji gali nustoti būti naudinga darbui:entropija sistemos (sutrikimas) linkęs didėti, nesorasKitaip tariant, sistemos neišvengiamai linkusios sutrikti.
Šio antrojo dėsnio veikimas pagal pirmąjį yra tai, kas neleidžia egzistuoti izoliuotoms sistemoms, kurios amžinai išlaiko savo energiją nepažeistą (pvz. judėjimas amžinas arba karštas termoso turinys). Tai, kad energija negali būti sukurta ar sunaikinta, nereiškia, kad ji lieka nepakitusi.
Energijos taupymo principo pavyzdžiai
Tarkime, ant čiuožyklos yra ramybės būsenos mergina. Tik vienas tai veikia gravitacinė potenciali energijaTodėl jo kinetinė energija yra 0 J. Kita vertus, slystant čiuožykla, jo greitis didėja ir didėja Kinetinė energija, tačiau prarandant aukštį mažėja ir jo gravitacinė potenciali energija. Galiausiai, slydimo pabaigoje jis pasiekia visą greitį ir pasiekia maksimalią kinetinę energiją. Bet jo ūgis bus sumažėjęs ir jo potencinė energija gravitacinė energija bus 0 J. Viena energija virsta kita, bet abiejų suma aprašytoje sistemoje visada duos vienodą kiekį.
Kitas galimas pavyzdys – lemputės, kuri gauna tam tikrą kiekį, veikimas elektros energija aktyvuojant jungiklį ir paverčiant jį į šviesos energija ir šiluminėje energijoje, kai lemputė įkaista. Bendras elektros, šiluminės ir šviesos energijos kiekis yra toks pat, tačiau iš elektros jis buvo transformuotas į šviesos ir šiluminę energiją.