Vi forklarer, hvad princippet om energibevarelse er, hvordan det virker og nogle praktiske eksempler på denne fysiske lov.
Hvad er princippet om energibevarelse?
Princippet om energibevarelse eller Energibesparelseslov, også kendt som det første princip for termodynamik, siger, at den samlede mængde af Energi i et isoleret fysisk system (det vil sige uden interaktion med andre systemer) vil det altid forblive det samme, undtagen når det omdannes til andre typer energi.
Dette er opsummeret i princippet om, at energien i univers Det kan hverken skabes eller ødelægges, kun omdannes til andre former for energi, såsom elektrisk energi i kalorie energi (sådan fungerer modstande) eller i lysenergi (sådan fungerer pærer). Derfor, når man udfører visse job eller i nærvær af visse kemiske reaktioner, vil mængden af initial og slutenergi synes at have varieret, hvis dens transformationer ikke tages i betragtning.
Ifølge princippet om energibevarelse vil den, når en vis mængde varme (Q) indføres i et system, altid være lig med forskellen mellem stigningen i mængden af intern energi (ΔU) plus job (W) lavet af sagde system. På den måde har vi formlen: Q = ΔU + W, hvoraf det følger ΔU = Q - W.
Dette princip gælder også for områdetkemi, da energien involveret i en kemisk reaktion vil have en tendens til altid at blive bevaret, ligesom denmasse, undtagen i tilfælde hvor sidstnævnte omdannes til energi, som det fremgår af Albert Einsteins berømte formel for E = m.c2, hvor E er energi, m er masse og c erlysets hastighed. Denne ligning er af største betydning i relativistiske teorier.
Energi går altså ikke tabt, som det allerede er blevet sagt, men det kan ophøre med at være nyttigt at udføre arbejde i henhold til den anden lov om termodynamikken:entropi (uorden) i et system har en tendens til at stige, efterhånden somvejrMed andre ord har systemer uundgåeligt en tendens til uorden.
Handlingen af denne anden lov i overensstemmelse med den første er, hvad der forhindrer eksistensen af isolerede systemer, der holder deres energi intakt for evigt (såsom f.eks. bevægelse evigvarende eller det varme indhold af en termokande). At energi ikke kan skabes eller ødelægges betyder ikke, at den forbliver uændret.
Eksempler på princippet om energibevarelse
Antag, at der er en pige på en rutsjebane i hvile. Kun én handler på det gravitationel potentiel energiDerfor er dens kinetiske energi 0 J. Når den glider ned ad rutsjebanen, stiger dens hastighed på den anden side, og det samme gør dens Kinetisk energi, men når den taber højde, falder dens gravitationelle potentielle energi også. Til sidst når den fuld hastighed lige for enden af rutsjebanen, med sin maksimale kinetiske energi. Men hans højde vil være faldet og hans potentiel energi gravitationsenergi vil være 0 J. En energi omdannes til en anden, men summen af begge vil altid give den samme mængde i det beskrevne system.
Et andet muligt eksempel er driften af en pære, som modtager en vis mængde elektrisk strøm ved at aktivere kontakten og omdanne den til lys energi og i termisk energi, når pæren varmes op. Den samlede mængde af elektrisk, termisk og lysenergi er den samme, men den er blevet omdannet fra elektrisk til lys og termisk.