Энергия что это такое: Энергия — это… Что такое Энергия?

Автор: alexxlab · Опубликовано 22.07.1975 · Обновлено 18.09.2021

Содержание

Энергия — это… Что такое Энергия?

Эне́ргия (др.-греч. ἐνέργεια — «действие, деятельность, сила, мощь») — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие. Введение понятия энергии удобно тем, что в случае, если физическая система является замкнутой, то её энергия сохраняется во времени. Это утверждение носит название закона сохранения энергии. Понятие введено Аристотелем в трактате «Физика».

Фундаментальный смысл

С фундаментальной точки зрения энергия представляет собой интеграл движения (то есть сохраняющуюся при движении величину), связанный, согласно теореме Нётер, с однородностью времени. Таким образом, введение понятия энергии как физической величины целесообразно только в том случае, если рассматриваемая физическая система однородна во времени.

Энергия и работа

Энергия является мерой способности физической системы совершить работу, поэтому количественно энергия и работа выражаются в одних единицах.

В специальной теории относительности

Энергия и масса

Согласно специальной теории относительности между массой и энергией существует связь, выражаемая знаменитой формулой Эйнштейна

где E — энергия системы, m — её масса, c — скорость света. Несмотря на то, что исторически предпринимались попытки трактовать это выражение как полную эквивалентность понятия энергии и массы, что, в частности, привело к появлению такого понятия как релятивистская масса, в современной физике принято сужать смысл этого уравнения, понимая под массой массу тела в состоянии покоя (так называемая масса покоя), а под энергией — только внутреннюю энергию, заключённую в системе.

Энергия тела, согласно законам классической механики, зависит от системы отсчета, то есть неодинакова для разных наблюдателей. Если тело движется со скоростью v относительно некоего наблюдателя, то для другого наблюдателя, движущегося с той же скоростью, оно будет казаться неподвижным. Соответственно, для первого наблюдателя кинетическая энергия тела будет равна, , где m — масса тела, а для другого наблюдателя — нулю.

Эта зависимость энергии от системы отсчета сохраняется также в теории относительности. Для определения преобразований, происходящих с энергией при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой используется сложная математическая конструкция — тензор энергии-импульса.

Зависимость энергии тела от скорости рассматривается уже не так, как в ньютоновской физике, а согласно вышеназванной формуле Эйнштейна:

где — инвариантная масса. В системе отсчета, связанной с телом, его скорость равна нулю, а энергия, которую называют энергией покоя, выражается формулой:

Это минимальная энергия, которую может иметь массивное тело. Значение формулы Эйнштейна также в том, что до неё энергия определялась с точностью до произвольной постоянной, а формула Эйнштейна находит абсолютное значение этой постоянной.

Энергия и импульс

Специальная теория относительности рассматривает энергию как компоненту 4-импульса (4-вектора энергии-импульса), в который наравне с энергией входят три пространственные компоненты импульса. Таким образом энергия и импульс оказываются связанными и оказывают взаимное влияние друг на друга при переходе из одной системы отсчёта в другую.

В квантовой механике

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 12 мая 2011.

В квантовой механике величина энергии пропорциональна частоте и двойственна времени. В частности, в силу фундаментальных причин принципиально невозможно измерить абсолютно точно энергию системы в каком-либо процессе, время протекания которого конечно. При проведении серии измерения одного и того же процесса значения измеренной энергии будут флуктуировать, однако среднее значение всегда определяется законом сохранения энергии. Это приводит к тому, что иногда говорят, что в квантовой механике сохраняется средняя энергия.

В общей теории относительности

В общей теории относительности время не является однородным, поэтому возникают определённые проблемы при попытке введения понятия энергии. В частности, оказывается невозможным определить энергию гравитационного поля как тензор относительно общих преобразований координат.

Энергия и энтропия

Внутреняя энергия (или энергия хаотического движения молекул) является самым «деградированным» видом энергии — она не может превращаться в другие виды энергии без потерь (см.: энтропия).

Физическая размерность

Энергия E имеет размерность, равную:

В системе величин LMT энергия имеет размерность .

Соотношения между единицами энергии
Единица	Эквивалент
Единица	в Дж	в эрг	в межд. кал	в эВ
1 Дж	1	10⁷	0,238846	0,624146·10¹⁹
1 эрг	10⁻⁷	1	2,38846·10⁻⁸	0,624146·10¹²
1 межд. Дж^[1]	1,00020	1,00020·10⁷	0,238891	0,624332·10¹⁹
1 кгс·м	9,80665	9,80665·10⁷	2,34227	6,12078·10¹⁹
1 кВт·ч	3,60000·10⁶	3,60000·10¹³	8,5985·10⁵	2,24693·10²⁵
1 л·атм	101,3278	1,013278·10⁹	24,2017	63,24333·10¹⁹
1 межд. кал (cal_IT)	4,1868	4,1868·10⁷	1	2,58287·10¹⁹
1 термохим. кал (кал_ТХ)	4,18400	4,18400·10⁷	0,99933	2,58143·10¹⁹
1 электронвольт (эВ)	1,60219·10⁻¹⁹	1,60219·10⁻¹²	3,92677·10⁻²⁰	1

Виды энергии

Механика различает

потенциальную энергию (или, в более общем случае, энергию взаимодействия тел или их частей между собой или с внешними полями) и кинетическую энергию (энергия движения).

Их сумма называется полной механической энергией.

Энергией обладают все виды полей. По этому признаку различают: электромагнитную (разделяемую иногда на электрическую и магнитную энергии), гравитационную и ядерную энергии (также может быть разделена на энергию слабого и сильного взаимодействий).

Термодинамика рассматривает внутреннюю энергию и иные термодинамические потенциалы.

В химии рассматриваются такие величины, как энергия связи и энтальпия, имеющие размерность энергии, отнесённой к количеству вещества. См. также: химический потенциал.

Энергия взрыва иногда измеряется в тротиловом эквиваленте.

Кинетическая

Кинетическая энергия — энергия механической системы, зависящая от скоростей движения её точек. Часто выделяют кинетическую энергию поступательного и вращательного движения. Единица измерения в системе СИ — Джоуль. Более строго, кинетическая энергия есть разность между полной энергией системы и её энергией покоя; таким образом, кинетическая энергия — часть полной энергии, обусловленная движением.

Потенциальная

Потенциальная энергия — скалярная физическая величина, характеризует запас энергии некоего тела (или материальной точки), находящегося в потенциальном силовом поле, который идет на приобретение (изменение) кинетической энергии тела за счет работы сил поля. Другое определение: потенциальная энергия — это функция координат, являющаяся слагаемым в лагранжиане системы, и описывающая взаимодействие элементов системы.^[2]

Термин «потенциальная энергия» был введен в XIX веке шотландским инженером и физиком Уильямом Ренкином. Единицей измерения энергии в СИ является Джоуль. Потенциальная энергия принимается равной нулю для некоторой конфигурации тел в пространстве, выбор которой определяется удобством дальнейших вычислений. Процесс выбора данной конфигурации называется

нормировкой потенциальной энергии.

Электромагнитная

Гравитационная

Гравитационная энергия — потенциальная энергия системы тел (частиц), обусловленная их взаимным тяготением. Гравитационно-связанная система — система, в которой гравитационная энергия больше суммы всех остальных видов энергий (помимо энергии покоя). Общепринята шкала, согласно которой для любой системы тел, находящихся на конечных расстояниях, гравитационная энергия отрицательна, а для бесконечно удалённых, то есть для гравитационно не взаимодействующих тел, гравитационную энергия равна нулю. Полная энергия системы, равная сумме гравитационной и кинетической энергии постоянна, для изолированной системы гравитационная энергия является энергией связи. Системы с положительной полной энергией не могут быть стационарными.

Ядерная

Ядерная энергия (атомная энергия) — это энергия, содержащаяся в атомных ядрах и выделяемая при ядерных реакциях.

Энергия связи — энергия, которая требуется, чтобы разделить ядро на отдельные нуклоны, называется энергией связи. Энергия связи, приходящаяся на один нуклон, неодинакова для разных химических элементов и, даже, изотопов одного и того же химического элемента.

Внутренняя

Внутренняя энергия тела (обозначается как E или U) — это сумма энергий молекулярных взаимодействий и тепловых движений молекулы. Внутреннюю энергию тела нельзя измерить напрямую. Внутренняя энергия является однозначной функцией состояния системы. Это означает, что всякий раз, когда система оказывается в данном состоянии, её внутренняя энергия принимает присущее этому состоянию значение, независимо от предыстории системы. Следовательно, изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое будет всегда равно разности между её значениями в конечном и начальном состояниях, независимо от пути, по которому совершался переход.

Химический потенциал

Химический потенциал — один из термодинамических параметров системы, а именно энергия добавления одной частицы в систему без совершения работы.

Энергия взрыва

Взрыв — физический или/и химический быстропротекающий процесс с выделением значительной энергии в небольшом объёме за короткий промежуток времени, приводящий к ударным, вибрационным и тепловым воздействиям на окружающую среду и высокоскоростному расширению газов.

При химическом взрыве, кроме газов, могут образовываться и твёрдые высокодисперсные частицы, взвесь которых называют продуктами взрыва. Энергию взрыва иногда измеряют в тротиловом эквиваленте — мере энерговыделения высокоэнергетических событий, выраженной в количестве тринитротолуола (ТНТ), выделяющем при взрыве равное количество энергии.

Проблемы энергопотребления

Существует довольно много форм энергии, большинство^[3] из которых так или иначе используются в энергетике и различных современных технологиях.

Темпы энергопотребления растут во всем мире, поэтому на современном этапе развития цивилизации наиболее актуальна проблема энергосбережения.

Условно источники энергии можно поделить на два типа: невозобновляемые и постоянные. К первым относятся газ, нефть, уголь, уран и т. д. Технология получения и преобразования энергии из этих источников отработана, но, как правило, неэкологична, и многие из них истощаются. К постоянным источникам можно отнести энергию солнца, энергию, получаемую на ГЭС и т. д.

История термина

Термин «энергия» происходит от слова energeia, которое впервые появилось в работах Аристотеля.

Томас Юнг первым использовал понятие «энергия» в современном смысле слова

Маркиза Эмили дю Шатле в книге «Уроки физики» (фр. Institutions de Physique, 1740), объединила идею Лейбница с практическими наблюдениями Виллема Гравезанда, чтобы показать: энергия движущегося объекта пропорциональна его массе и квадрату его скорости (не скорости самой по себе как полагал Исаак Ньютон).

В 1807 году Томас Юнг первым использовал термин «энергия» в современном смысле этого слова взамен понятия живая сила.^[4]Гаспар-Гюстав Кориолис впервые использовал термин «кинетическая энергия» в 1829 году, а в 1853 году Уильям Ренкин впервые ввёл понятие «потенциальная энергия».

Несколько лет велись споры, является ли энергия субстанцией (теплород) или только физической величиной.

Развитие паровых двигателей требовало от инженеров разработать понятия и формулы, которые позволили бы им описать механический и термический КПД своих систем. Инженеры (Сади Карно), физики (Джеймс Джоуль), математики (Эмиль Клапейрон и Герман Гельмгольц^{[уточнить]}) — все развивали идею, что способность совершать определённые действия, называемая работой, была как-то связана с энергией системы. В 1850-х годах, профессор натурфилософии из Глазго Уильям Томсон и инженер Уильям Ренкин начали работу по замене устаревшего языка механики с такими понятиями как «кинетическая и фактическая (actual) энергии».^[4] Уильям Томсон соединил знания об энергии в законы термодинамики, что способствовало стремительному развитию химии. Рудольф Клаузиус, Джозайя Гиббс и Вальтер Нернст объяснили многие химические процессы, используя законы термодинамики. Развитие термодинамики было продолжено Клаузиусом, который ввёл и математически сформулировал понятие энтропии, и Джозефом Стефаном, который ввёл закон излучения абсолютно чёрного тела. В 1853 году Уильям Ренкин ввёл понятие «потенциальная энергия».^[4] В 1881 году Уильям Томсон заявил перед слушателями:^[5]

Само слово энергия, хотя и было впервые употреблено в современном смысле доктором Томасом Юнгом приблизительно в начале этого века, только сейчас входит в употребление практически после того, как теория, которая дала определение энергии, … развилась от просто формулы математической динамики до принципа, пронизывающего всю природу и направляющего исследователя в области науки.
Оригинальный текст (англ.)
The very name energy, though first used in its present sense by Dr Thomas Young about the beginning of this century, has only come into use practically after the doctrine which defines it had … been raised from mere formula of mathematical dynamics to the position it now holds of a principle pervading all nature and guiding the investigator in the field of science.

В течение следующих тридцати лет эта новая наука имела несколько названий, например, «динамическая теория тепла» (англ. dynamical theory of heat) и «энергетика» (англ. energetics). В 1920-х годах общепринятым стало название «термодинамика» — наука о преобразовании энергии.

Особенности преобразования тепла и работы были показаны в первых двух законах термодинамики. Наука об энергии разделилась на множество различных областей, таких как биологическая термодинамика и термоэкономика (англ. thermoeconomics). Параллельно развивались связанные понятия, такие как энтропия, мера потери полезной энергии, мощность, поток энергии за единицу времени, и так далее. В последние два века использование слова энергия в ненаучном смысле широко распространилось в популярной литературе.

В 1918 году было доказано, что закон сохранения энергии есть математическое следствие трансляционной симметрии времени, величины сопряжённой энергии. То есть энергия сохраняется, потому что законы физики не отличают разные моменты времени (см. Теорема Нётер, изотропия пространства).

В 1961 году выдающийся преподаватель физики и нобелевский лауреат, Ричард Фейнман в лекциях так выразился о концепции энергии:^[6]

Существует факт, или, если угодно, закон, управляющей всеми явлениями природы, всем, что было известно до сих пор. Исключений из этого закона не существует; насколько мы знаем, он абсолютно точен. Название его — сохранение энергии. Он утверждает, что существует определённая величина, называемая энергией, которая не меняется ни при каких превращениях, происходящих в природе. Само это утверждение весьма и весьма отвлечено. Это по существу математический принцип, утверждающий, что существует некоторая численная величина, которая не изменяется ни при каких обстоятельствах. Это отнюдь не описание механизма явления или чего-то конкретного, просто-напросто отмечается то странное обстоятельство, что можно подсчитать какое-то число и затем спокойно следить, как природа будет выкидывать любые свои трюки, а потом опять подсчитать это число — и оно останется прежним.
Оригинальный текст (англ.)
There is a fact, or if you wish, a law, governing natural phenomena that are known to date. There is no known exception to this law—it is exact so far we know. The law is called conservation of energy; it states that there is a certain quantity, which we call energy that does not change in manifold changes which nature undergoes. That is a most abstract idea, because it is a mathematical principle; it says that there is a numerical quantity, which does not change when something happens. It is not a description of a mechanism, or anything concrete; it is just a strange fact that we can calculate some number, and when we finish watching nature go through her tricks and calculate the number again, it is the same.
— Фейнмановские лекции по физике^[7]

См. также

Примечания

↑ Г. Д. Бурдун. Джоуль(единица энергии и работы) // Большая советская энциклопедия.
↑ Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Теоретическая физика. — 5-е изд. — М.: Физматлит, 2004. — Т. I. Механика. — 224 с. — ISBN 5-9221-0055-6
↑ http://profbeckman.narod.ru/InformLekc.files/Inf03.pdf
↑ ¹ ² ³ Смит, Кросби. The science of energy: a cultural history of energy physics in Victorian Britain. — The University of Chicago Press, 1998. — ISBN 0-226-76421-4
↑ Томсон, Уильям. Об источниках энергии, доступных человеку для совершения механических эффектов = On the sources of energy available to man for the production of mechanical effect. — BAAS Rep, 1881. С. 513
↑ Richard Feynman. The Feynman Lectures on Physics. — США: Addison Wesley, 1964. — Vol. 1. — ISBN 0-201-02115-3
↑ Фейнман, Ричард. Фейнмановские лекции по физике = The Feynman Lectures on Physics. — Т. 1.

Ссылки

Энергия — это… Что такое Энергия?

Фундаментальный смысл

Энергия и работа

В специальной теории относительности

Энергия и масса

Энергия и импульс

В квантовой механике

В общей теории относительности

Энергия и энтропия

Физическая размерность

Энергия E имеет размерность, равную:

В системе величин LMT энергия имеет размерность .

Соотношения между единицами энергии
Единица	Эквивалент
Единица	в Дж	в эрг	в межд. кал	в эВ
1 Дж	1	10⁷	0,238846	0,624146·10¹⁹
1 эрг	10⁻⁷	1	2,38846·10⁻⁸	0,624146·10¹²
1 межд. Дж^[1]	1,00020	1,00020·10⁷	0,238891	0,624332·10¹⁹
1 кгс·м	9,80665	9,80665·10⁷	2,34227	6,12078·10¹⁹
1 кВт·ч	3,60000·10⁶	3,60000·10¹³	8,5985·10⁵	2,24693·10²⁵
1 л·атм	101,3278	1,013278·10⁹	24,2017	63,24333·10¹⁹
1 межд. кал (cal_IT)	4,1868	4,1868·10⁷	1	2,58287·10¹⁹
1 термохим. кал (кал_ТХ)	4,18400	4,18400·10⁷	0,99933	2,58143·10¹⁹
1 электронвольт (эВ)	1,60219·10⁻¹⁹	1,60219·10⁻¹²	3,92677·10⁻²⁰	1

Виды энергии

Механика различает потенциальную энергию (или, в более общем случае, энергию взаимодействия тел или их частей между собой или с внешними полями) и кинетическую энергию (энергия движения). Их сумма называется полной механической энергией.

Термодинамика рассматривает внутреннюю энергию и иные термодинамические потенциалы.

Энергия взрыва иногда измеряется в тротиловом эквиваленте.

Кинетическая

Потенциальная

Электромагнитная

Гравитационная

Ядерная

Внутренняя

Химический потенциал

Энергия взрыва

Проблемы энергопотребления

История термина

Термин «энергия» происходит от слова energeia, которое впервые появилось в работах Аристотеля.

Томас Юнг первым использовал понятие «энергия» в современном смысле слова

Несколько лет велись споры, является ли энергия субстанцией (теплород) или только физической величиной.

Развитие паровых двигателей требовало от инженеров разработать понятия и формулы, которые позволили бы им описать механический и термический КПД своих систем. Инженеры (Сади Карно), физики (Джеймс Джоуль), математики (Эмиль Клапейрон и Герман Гельмгольц^{[уточнить]}) — все развивали идею, что способность совершать определённые действия, называемая работой, была как-то связана с энергией системы. В 1850-х годах, профессор натурфилософии из Глазго Уильям Томсон и инженер Уильям Ренкин начали работу по замене устаревшего языка механики с такими понятиями как «кинетическая и фактическая (actual) энергии». ^[4] Уильям Томсон соединил знания об энергии в законы термодинамики, что способствовало стремительному развитию химии. Рудольф Клаузиус, Джозайя Гиббс и Вальтер Нернст объяснили многие химические процессы, используя законы термодинамики. Развитие термодинамики было продолжено Клаузиусом, который ввёл и математически сформулировал понятие энтропии, и Джозефом Стефаном, который ввёл закон излучения абсолютно чёрного тела. В 1853 году Уильям Ренкин ввёл понятие «потенциальная энергия».^[4] В 1881 году Уильям Томсон заявил перед слушателями:^[5]

Само слово энергия, хотя и было впервые употреблено в современном смысле доктором Томасом Юнгом приблизительно в начале этого века, только сейчас входит в употребление практически после того, как теория, которая дала определение энергии, … развилась от просто формулы математической динамики до принципа, пронизывающего всю природу и направляющего исследователя в области науки.
Оригинальный текст (англ.)
The very name energy, though first used in its present sense by Dr Thomas Young about the beginning of this century, has only come into use practically after the doctrine which defines it had … been raised from mere formula of mathematical dynamics to the position it now holds of a principle pervading all nature and guiding the investigator in the field of science.

Существует факт, или, если угодно, закон, управляющей всеми явлениями природы, всем, что было известно до сих пор. Исключений из этого закона не существует; насколько мы знаем, он абсолютно точен. Название его — сохранение энергии. Он утверждает, что существует определённая величина, называемая энергией, которая не меняется ни при каких превращениях, происходящих в природе. Само это утверждение весьма и весьма отвлечено. Это по существу математический принцип, утверждающий, что существует некоторая численная величина, которая не изменяется ни при каких обстоятельствах. Это отнюдь не описание механизма явления или чего-то конкретного, просто-напросто отмечается то странное обстоятельство, что можно подсчитать какое-то число и затем спокойно следить, как природа будет выкидывать любые свои трюки, а потом опять подсчитать это число — и оно останется прежним.
Оригинальный текст (англ.)
There is a fact, or if you wish, a law, governing natural phenomena that are known to date. There is no known exception to this law—it is exact so far we know. The law is called conservation of energy; it states that there is a certain quantity, which we call energy that does not change in manifold changes which nature undergoes. That is a most abstract idea, because it is a mathematical principle; it says that there is a numerical quantity, which does not change when something happens. It is not a description of a mechanism, or anything concrete; it is just a strange fact that we can calculate some number, and when we finish watching nature go through her tricks and calculate the number again, it is the same.
— Фейнмановские лекции по физике^[7]

См. также

Примечания

↑ Г. Д. Бурдун. Джоуль(единица энергии и работы) // Большая советская энциклопедия.
↑ Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Теоретическая физика. — 5-е изд. — М.: Физматлит, 2004. — Т. I. Механика. — 224 с. — ISBN 5-9221-0055-6
↑ http://profbeckman.narod.ru/InformLekc.files/Inf03.pdf
↑ ¹ ² ³ Смит, Кросби. The science of energy: a cultural history of energy physics in Victorian Britain. — The University of Chicago Press, 1998. — ISBN 0-226-76421-4
↑ Томсон, Уильям. Об источниках энергии, доступных человеку для совершения механических эффектов = On the sources of energy available to man for the production of mechanical effect. — BAAS Rep, 1881. С. 513
↑ Richard Feynman. The Feynman Lectures on Physics. — США: Addison Wesley, 1964. — Vol. 1. — ISBN 0-201-02115-3
↑ Фейнман, Ричард. Фейнмановские лекции по физике = The Feynman Lectures on Physics. — Т. 1.

Ссылки

Энергия — это… Что такое Энергия?

Фундаментальный смысл

Энергия и работа

В специальной теории относительности

Энергия и масса

Энергия и импульс

В квантовой механике

В общей теории относительности

Энергия и энтропия

Физическая размерность

Энергия E имеет размерность, равную:

В системе величин LMT энергия имеет размерность .

Соотношения между единицами энергии
Единица	Эквивалент
Единица	в Дж	в эрг	в межд. кал	в эВ
1 Дж	1	10⁷	0,238846	0,624146·10¹⁹
1 эрг	10⁻⁷	1	2,38846·10⁻⁸	0,624146·10¹²
1 межд. Дж^[1]	1,00020	1,00020·10⁷	0,238891	0,624332·10¹⁹
1 кгс·м	9,80665	9,80665·10⁷	2,34227	6,12078·10¹⁹
1 кВт·ч	3,60000·10⁶	3,60000·10¹³	8,5985·10⁵	2,24693·10²⁵
1 л·атм	101,3278	1,013278·10⁹	24,2017	63,24333·10¹⁹
1 межд. кал (cal_IT)	4,1868	4,1868·10⁷	1	2,58287·10¹⁹
1 термохим. кал (кал_ТХ)	4,18400	4,18400·10⁷	0,99933	2,58143·10¹⁹
1 электронвольт (эВ)	1,60219·10⁻¹⁹	1,60219·10⁻¹²	3,92677·10⁻²⁰	1

Виды энергии

Термодинамика рассматривает внутреннюю энергию и иные термодинамические потенциалы.

Энергия взрыва иногда измеряется в тротиловом эквиваленте.

Кинетическая

Потенциальная

Электромагнитная

Гравитационная

Ядерная

Внутренняя

Химический потенциал

Энергия взрыва

Проблемы энергопотребления

История термина

Термин «энергия» происходит от слова energeia, которое впервые появилось в работах Аристотеля.

Томас Юнг первым использовал понятие «энергия» в современном смысле слова

Несколько лет велись споры, является ли энергия субстанцией (теплород) или только физической величиной.

Само слово энергия, хотя и было впервые употреблено в современном смысле доктором Томасом Юнгом приблизительно в начале этого века, только сейчас входит в употребление практически после того, как теория, которая дала определение энергии, … развилась от просто формулы математической динамики до принципа, пронизывающего всю природу и направляющего исследователя в области науки.
Оригинальный текст (англ.)
The very name energy, though first used in its present sense by Dr Thomas Young about the beginning of this century, has only come into use practically after the doctrine which defines it had … been raised from mere formula of mathematical dynamics to the position it now holds of a principle pervading all nature and guiding the investigator in the field of science.

Существует факт, или, если угодно, закон, управляющей всеми явлениями природы, всем, что было известно до сих пор. Исключений из этого закона не существует; насколько мы знаем, он абсолютно точен. Название его — сохранение энергии. Он утверждает, что существует определённая величина, называемая энергией, которая не меняется ни при каких превращениях, происходящих в природе. Само это утверждение весьма и весьма отвлечено. Это по существу математический принцип, утверждающий, что существует некоторая численная величина, которая не изменяется ни при каких обстоятельствах. Это отнюдь не описание механизма явления или чего-то конкретного, просто-напросто отмечается то странное обстоятельство, что можно подсчитать какое-то число и затем спокойно следить, как природа будет выкидывать любые свои трюки, а потом опять подсчитать это число — и оно останется прежним.
Оригинальный текст (англ.)
There is a fact, or if you wish, a law, governing natural phenomena that are known to date. There is no known exception to this law—it is exact so far we know. The law is called conservation of energy; it states that there is a certain quantity, which we call energy that does not change in manifold changes which nature undergoes. That is a most abstract idea, because it is a mathematical principle; it says that there is a numerical quantity, which does not change when something happens. It is not a description of a mechanism, or anything concrete; it is just a strange fact that we can calculate some number, and when we finish watching nature go through her tricks and calculate the number again, it is the same.
— Фейнмановские лекции по физике^[7]

См. также

Примечания

↑ Г. Д. Бурдун. Джоуль(единица энергии и работы) // Большая советская энциклопедия.
↑ Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Теоретическая физика. — 5-е изд. — М.: Физматлит, 2004. — Т. I. Механика. — 224 с. — ISBN 5-9221-0055-6
↑ http://profbeckman.narod.ru/InformLekc.files/Inf03.pdf
↑ ¹ ² ³ Смит, Кросби. The science of energy: a cultural history of energy physics in Victorian Britain. — The University of Chicago Press, 1998. — ISBN 0-226-76421-4
↑ Томсон, Уильям. Об источниках энергии, доступных человеку для совершения механических эффектов = On the sources of energy available to man for the production of mechanical effect. — BAAS Rep, 1881. С. 513
↑ Richard Feynman. The Feynman Lectures on Physics. — США: Addison Wesley, 1964. — Vol. 1. — ISBN 0-201-02115-3
↑ Фейнман, Ричард. Фейнмановские лекции по физике = The Feynman Lectures on Physics. — Т. 1.

Ссылки

1.3. Энергия. Виды энергии и их особенности

Что представляет собой понятие «энергия», которое мы так часто используем? «Энергия» (греч. ενεργια – действие, деятельность) – общая количественная мера различных форм движения материи. По большому счету понятие энергии, идея энергии искусственны и созданы специально для того, чтобы быть результатом наших размышлений об окружающем мире. В отличие от материи, о которой мы можем сказать, что она существует, энергия – это плод мысли человека, его «изобретение», построенное так, чтобы была возможность описать различные изменения в окружающем мире и в то же время говорить о постоянстве, сохранении чего-то, что было названо энергией. Для этой физической величины долгое время употреблялся термин «живая сила», введенный И. Ньютоном. Впервые в истории в понятие «живая сила» смысл «энергия», не произнося ещё этого слова, вкладывает Роберт Майер в статье «Замечания о силах неживой природы», опубликованной в 1842 году. Специальный термин «энергия» был введен в 1807 г. английским физиком Томасом Юнгом и обозначал величину, пропорциональную массе и квадрату скорости движущегося тела. В науку термин «энергия» в современном его смысле ввел Уильям Томсон (лорд Кельвин) в 1860 году.

Энергия проявляется в различных формах движения материи, заполняющей все мировое пространство. Свойством, присущим всем видам энергии и объединяющим их, является способность каждого вида энергии переходить при определенных условиях в любой другой ее вид в строго определенном количественном соотношении. Само название этого свойства – «закон сохранения и превращения энергии» – было введено в научное обращение Ф. Энгельсом, что позволило все виды энергии измерять в одних единицах. В качестве такой единицы принят джоуль (1 Дж =1 H · м =1 кг · м 2 /с 2). В то же время для измерения количества теплоты используют «старую» единицу – 1 кал (калория), для измерения механической энергии – величину 1 кГм = 9,8 Дж, электрической энергии – 1 кВт · ч = 3,6 МДж, при этом 1 Дж = 1 Вт · с.

Почти все виды энергии, рассматриваемые в технической термодинамике, за исключением тепловой, представляют собой энергию направленного движения. Так, механическая энергия проявляется в непосредственно наблюдаемом движении тел, имеющем определенное направление в пространстве (движение газа по трубе, полет снаряда, вращение вала и т. п.). Электрическая энергия проявляется в скрытом движении электронов по проводнику (электрический ток). Тепловая энергия выражается в молекулярном и внутримолекулярном хаотическом движении, представляя собой энергию хаотического движения атомов и молекул вещества. Тепловая энергия газов проявляется в колебательном, вращательном и поступательном движении молекул, которые постоянно меняют свою скорость по величине и направлению. При этом каждая молекула может беспорядочно перемещаться по всему объему газа. В твердых телах тепловая энергия проявляется в колебаниях молекул и атомов относительно положений, определяемых кристаллической структурой вещества, в жидкостях – в колебании и перемещении молекул или их комплексов. Следовательно, коренным отличием тепловой энергии от других видов энергии является то, что она представляет собой энергию не направленного, а хаотического движения. В результате этого превращение тепловой энергии в любой вид энергии направленного движения имеет свои особенности, изучение которых и является одной из главных задач технической термодинамики.

Каждое тело в любом его состоянии может обладать одновременно различными видами энергии, в том числе тепловой, механической, электрической, химической, внутриядерной, а также потенциальной энергией различных физических полей (гравитационного, магнитного, электрического). Сумма всех видов энергии, которыми обладает тело, представляет собой полную его энергию.

Тепловая, химическая и внутриядерная энергии входят в состав внутренней энергии тела. Все прочие виды энергии, связанные с перемещением тела, а также потенциальная энергия внешних физических полей относятся к его внешней энергии. Например, внешней энергией летящего снаряда в зоне действия сил земного притяжения будет сумма его кинетической Е к и потенциальной энергии гравитационного поля E п. г.. Если газ или жидкость движутся непрерывным потоком в трубе, то в их внешнюю энергию дополнительно входит энергия проталкивания, иногда называемая энергией давления Е пр.

Внешняя энергия, следовательно, представляет собой сумму

Е в н = Е к + Σ Е п i +Е п р, где Е п i – потенциальная энергия i -го поля (магнитного, электростатического и т. д.).

Внутренняя энергия тела U может быть представлена как бы состоящей из двух частей: внутренней тепловой энергии U Т и U 0 – внутренней нулевой энергии тела, условно охлажденного до абсолютного нуля температуры:

U=U 0 +U Т .

Внутренней тепловой энергией является та часть полной внутренней энергии тела, которая связана с тепловым хаотическим движением молекул и атомов и может быть выражена через температуру тела и другие его параметры. Поскольку температура реального тела только частично отражает его внутреннюю тепловую энергию, изменение последней может иметь место и при постоянной температуре тела. Примерами этого являются процессы испарения, плавления, сублимации, в которых происходит фазовое превращение и меняется степень хаотичности молекулярного движения.

Таким образом, полная энергия тела в общем случае может быть представлена в виде суммы внутренней нулевой U 0, внутренней тепловой U Т, внешней кинетической Е к энергий, совокупных внешних потенциальных Σ Е п i энергий и энергии проталкивания Е п р :Е=U 0 +U Т +Е к + Σ Е п i +Е п р.

Каждая из этих составляющих полной энергии может при определенных условиях превращаться одна в другую. Например, в химических реакциях имеет место взаимное превращение U 0 вU Т. Если реакция экзотермическая, то часть нулевой энергии превращается в тепловую. Нулевая энергия полученных веществ оказывается меньшей, чем исходных, – происходит «выделение тепла». В эндотермических реакциях отмечается обратное явление: нулевая энергия увеличивается за счет уменьшения тепловой энергии – происходит «поглощение тепла».

В процессах, не связанных с изменением химического состава вещества, нулевая энергия не изменяется и остается постоянной. В этих условиях изменяется только внутренняя тепловая энергия. Это позволяет в различных расчетных уравнениях учитывать изменение лишь внутренней тепловой энергии, которую в дальнейшем будем называть просто внутренней энергией U. Если однородное тело массой m имеет внутреннюю энергию U,то внутренняя энергия 1 кг этого тела u=U/m.

Величину и называют удельной внутренней энергией и измеряют в Дж/кг.

Внешняя кинетическая энергия (Дж) представляет собой энергию поступательного движения тела как целого и выражается формулой

E к =mw 2 /2, где m – масса тела, кг; w – скорость движения, м/с.

Внешняя потенциальная энергия как энергия направленного действия статических полей может быть выражена через возможные работы каждого поля от заданного положения до каких-то нулевых. Так, потенциальная энергия гравитационного поля выражается как произведение силы тяжести mg этого тела на его высоту H над каким-либо нулем отсчета:

E = mgH.

Здесь высота H представляет собой соответствующую координату.

Энергия проталкивания Е п р представляет собой дополнительную энергию вещества, возникающую в системе за счет воздействия на него других частей системы, стремящихся вытолкнуть это вещество из занимаемого сосуда. Так, при течении газа (или пара) по трубе или какому-либо каналу в условиях сплошного потока каждый килограмм этого газа, кроме внутренней и внешних кинетической и потенциальных энергий, обладает еще дополнительной, переносимой на себе энергией проталкивания:

E пр . =p υ,

где p – удельное давление; υ – удельный объем (объем 1 кг массы вещества).

Для газов, паров и жидкостей, находящихся в потоке, величина p υ (или pV для m кг вещества) определяет неотъемлемую часть их

энергии. Поэтому для веществ, находящихся в сплошном потоке, определяющим параметром будет уже не внутренняя энергия U, а сумма U+pV=I, называемая энтальпией. Для 1 кг вещества i =u+ p υ, где i – в Дж/кг.

Такой же энергией i обладает и 1 кг газа, находящийся в цилиндре, при вытеснении его поршнем.

Полная энергия рассматриваемой системы, состоящей из 1 кг газа и действующего на него поршня, будет равна сумме внутренней энергии и газа и энергии p υ его выталкивания, т. е. равна его энтальпии. На этом основании энтальпию часто называют энергией расширенной системы.

What is Energy? | Protocol (Translated to Russian)

1.6: Что такое энергия?

Вселенная состоит из материи в различных формах, и все формы материи содержат энергию. Различные формы энергии на Земле происходят от Солнца — конечного источника энергии. Растения улавливают энергию света от Солнца, и через процесс фотосинтеза преобразуют её в химическую энергию. Эту накопленную энергию можно использовать различными способами. Например, употребление в пищу растительных продуктов обеспечивает наше тело энергией для функционирования, а сжигание древесины или угля (которые представляет собой окаменелые растения) генерирует тепло и электричество. Поэтому, поскольку все изменения материи связаны с изменениями энергии, важно понимать, как энергия переходит из одной формы в другую.

Энергия определяется как способность выполнять работу. Работа выполняется, когда сила, приложенная к объекту, заставляет объект двигаться против противоположно направленной силы. Например, работа выполняется, когда стол перемещается по комнате, преодолевая сопротивление пола.

Энергия может быть сгруппирована в два основных типа－потенциальная энергия и кинетическая энергия. Потенциальная энергия — это энергия, связанная с относительным положением, составом или состоянием объекта. Кинетическая энергия — это энергия, связанная с движением объекта. Например, вода, удерживаемая плотиной, обладает потенциальной энергией из-за ее положения над землей. Когда она течет вниз через генераторы, она приобретает кинетическую энергию, которую можно использовать для производства электроэнергии на гидроэлектростанции.

Потенциальная энергия

Потенциальная энергия также называется энергией в состоянии покоя или накопленной энергией. К общим типам потенциальной энергии относятся гравитационная потенциальная энергия, имеющаяся у яблока, висящего на дереве, энергия электрического потенциала, хранящаяся в объекте из-за притяжения или отталкивания электрических зарядов, или энергия химического потенциала, хранящаяся в связях между атомами и молекулами. Кроме того, ядерная энергия, хранящаяся в атомном ядре, и упругая энергия, хранящаяся в растянутой пружине из-за его конфигурации, являются типами потенциальной энергии.

Обычно объекты или системы с высокой потенциальной энергией имеют тенденцию быть менее стабильными и, таким образом, двигаться к более низким уровням энергии для достижения стабильности. Например, радиоактивный элемент уран-235 (U235^{) имеет нестабильное ядро. Чтобы добиться стабильности, оно разделяется на более мелкие, но стабильные элементы и высвобождает накопленную ядерную энергию. Затем эта выделенная энергия может быть использована для производства электроэнергии на атомных электростанциях.}

Кинетическая энергия

Уровень кинетической энергии объекта зависит от его массы и скорости. Рассмотрим два шарика разных масс, скатывающихся вниз по наклонной плоскости с одинаковой скоростью. Более тяжелый шарик будет обладать большей кинетической энергией. Точно так же, когда два шарика одной и той же массы скатятся вниз по наклонной плоскости на разных скоростях, мяч, который движется быстрее, обладает большей кинетической энергией.

Существуют также различные формы кинетической энергии, включая механическую, электрическую, лучистую, звуковую, и тепловую энергию. Механическая энергия связана с движением объекта. Чем быстрее перемещается объект, тем больше механическая энергия. Например, пуля, выстреливаемая из пушки, или вода, стекающая по плотине, являются примерами объектов с механической энергией. Электрическая энергия связана с потоком электрических зарядов, как в случае удара молнии во время грозы или обычных электрических цепях и устройствах. Лучистая энергия — это форма кинетической энергии, которая перемещается в виде электромагнитных волн и может быть ощущаться в виде света и тепла. Солнечный свет является примером лучистой энергии.

Тепловая энергия связана со случайным движением атомов и молекул. Когда атомы и молекулы объекта быстро перемещаются или колеблются, они обладают более высокой средней кинетической энергией (KЭ), и объект, как говорят, “горячий.” Когда атомы и молекулы движутся медленно, они имеют более низкую средний KЭ, а объект обозначается как “холодный.” Таким образом, тепловую энергию можно наблюдать через изменениея температуры объекта. Если предположить, что не происходит химической реакции или изменения фазы (например, таяние или испарение), увеличение количества тепловой энергии в образце вещества приведет к повышению температуры. Аналогичным образом, если предположить, что химическая реакция или изменение фазы (например, конденсация или замерзание) не происходит, уменьшение тепловой энергии в образце вещества приведет к снижению температуры.

Закон сохранения энергии

Энергия может быть преобразована из одной формы в другую, но общая энергия, которая присутствует до изменения, всегда существует в какой-то форме даже после изменения. Это наблюдение выражено в Законе сохранения энергии. Закон сохранения энергии гласит, что энергия не создается и не уничтожается, хотя можно изменить её по типу. Таким образом, общая энергия системы остается постоянной. Например, химическая энергия (тип потенциальной энергии) хранится в молекулах, из которых состоит бензин. Когда бензин сгорает в цилиндрах автомобильного’ двигателя, быстро расширяющиеся газообразные продукты этой химической реакции генерируют механическую энергию (тип кинетической энергии), перемещая поршни цилиндра.

Этот текст адаптирован к Openstax, Химия 2e, раздел 5.1: Основы энергии.

Закон сохранения механической энергии — определение и формулы

Энергия: что это такое

Если мы погуглим определение слова «Энергия», то скорее всего найдем что-то про формы взаимодействия материи. Это верно, но совершенно непонятно.

Поэтому давайте условимся здесь и сейчас, что энергия — это запас, который пойдет на совершение работы.

Энергия бывает разных видов: механическая, электрическая, внутренняя, гравитационная и так далее. Измеряется она в Джоулях (Дж) и чаще всего обозначается буквой E.

Механическая энергия

Механическая энергия — это энергия, связанная с движением объекта или его положением, способность совершать механическую работу.

Она представляет собой совокупность кинетической и потенциальной энергии. Кинетическая энергия — это энергия действия. Потенциальная — ожидания действия.

Представьте, что вы взяли в руки канцелярскую резинку, растянули ее и отпустили.2.

Решение:

Формула потенциальной энергии Еп = mgh

Выразим высоту:

h = Eп/mg

Переведем 637 кДж в Джоули.

637 кДж = 637000 Дж

Подставляем значения

h = 637 000/(65 * 9,8) = 1000 м

Ответ: высота горы равна 1000 метров.

Задачка три

Два шара разной массы подняты на разную высоту относительно поверхности стола (см. рисунок). Сравните значения потенциальной энергии шаров E1 и E2. Считать, что потенциальная энергия отсчитывается от уровня крышки стола.

Решение:

Потенциальная энергия вычисляется по формуле: E = mgh

По условию задачи

m1 = m

h2 = 2h

m2 = 2m

h3 = h

Таким образом, получим, что

E1 = m*g*2h = 2 mgh,

а E2 = 2mgh,

то есть E1 = E2.

Ответ: E1 = E2.

Закон сохранения энергии

В физике и правда ничего не исчезает бесследно. Чтобы это как-то выразить, используют законы сохранения. В случае с энергией — Закон сохранения энергии.

Закон сохранения энергии

Полная механическая энергия замкнутой системы остается постоянной.

Полная механическая энергия — это сумма кинетической и потенциальной энергий. Математически этот закон описывается так:

Закон сохранения энергии

Еполн.мех. = Еп + Eк = const

Еполн.мех. — полная механическая энергия системы [Дж]

Еп — потенциальная энергия [Дж]

Ек — кинетическая энергия [Дж]

const — постоянная величина

Задачка раз

Мяч бросают вертикально вверх с поверхности Земли.2)/2 = gh

Из соотношения видно, что высота прямо пропорциональна квадрату начальной скорости, значит при увеличении начальной скорости мяча в два раза, высота должна увеличиться в 4 раза.

Ответ: высота увеличится в 4 раза

Задачка два

Тело массой m, брошенное с поверхности земли вертикально вверх с начальной скоростью v0, поднялось на максимальную высоту h0. Сопротивление воздуха пренебрежимо мало. Чему будет равна полная механическая энергия тела на некоторой промежуточной высоте h?

Решение

По закону сохранения энергии полная механическая энергия изолированной системы остаётся постоянной. В максимальной точке подъёма скорость тела равна нулю, а значит, оно будет обладать исключительно потенциальной энергией Емех = Еп = mgh0.

Таким образом, на некоторой промежуточной высоте h, тело будет обладать и кинетической и потенциальной энергией, но их сумма будет иметь значение Емех = mgh0.2)/2 = 1,6 Дж

h = E/mg = 1,6/0,1*10 = 1,6 м

Ответ: мяч имел скорость 2 м/с на высоте 1,6 м

Переход механической энергии во внутреннюю

Внутренняя энергия — это сумма кинетической энергии хаотичного теплового движения молекул и потенциальной энергии их взаимодействия. То есть та энергия, которая запасена у тела за счет его собственных параметров.

Часто механическая энергия переходит во внутреннюю. Происходит этот процесс путем совершения механической работы над телом. Например, если сгибать и разгибать проволоку — она будет нагреваться.

Или если кинуть мяч в стену, часть энергии при ударе перейдет во внутреннюю.

Задачка

Какая часть начальной кинетической энергии мяча при ударе о стену перейдет во внутреннюю, если полная механическая энергия вначале в два раза больше, чем в конце?

Решение:

В самом начале у мяча есть только кинетическая энергия, то есть Емех = Ек.

В конце механическая энергия равна половине начальной, то есть Емех/2 = Ек/2

Часть энергии уходит во внутреннюю, значит Еполн = Емех/2 + Евнутр

Емех = Емех/2 + Евнутр

Емех/2 = Евнутр

Евнутр = Ек/2

Ответ: во внутреннюю перейдет половина начальной кинетической энергии

Закон сохранения энергии в тепловых процессах

Чтобы закон сохранения энергии для тепловых процессов был сформулирован, было сделано два важных шага. Сначала французский математик и физик Жан Батист Фурье установил один из основных законов теплопроводности. А потом Сади Карно определил, что тепловую энергию можно превратить в механическую.

Вот что сформулировал Фурье:

При переходе теплоты от более горячего тела к более холодному температуры тел постепенно выравниваются и становятся едиными для обоих тел — наступает состояние термодинамического равновесия.

Таким образом, первым важным открытием было открытие того факта, что все протекающие без участия внешних сил тепловые процессы необратимы.

Дальше Карно установил, что тепловую энергию, которой обладает нагретое тело, непосредственно невозможно превратить в механическую энергию для производства работы. Это можно сделать, только если часть тепловой энергии тела с большей температурой передать другому телу с меньшей температурой и, следовательно, нагреть его до более высокой температуры.

Закон сохранения энергии в тепловых процессах

При теплообмене двух или нескольких тел абсолютное количество теплоты, которое отдано более нагретым телом, равно количеству теплоты, которое получено менее нагретым телом.

Математически его можно описать так:

Уравнение теплового баланса

Q отд = Q пол

Qотд — отданное системой количество теплоты [Дж]

Q пол — полученное системой количество теплоты [Дж]

Данное равенство называется уравнением теплового баланса.7Дж/кг, удельная теплоёмкость воды 4200 Дж/(кг·°С).

Решение:

При нагревании тело получает количество теплоты

Q = cmΔt ,

где c — удельная теплоемкость вещества

При сгорании тела выделяется энергия

Qсгор = q*mсгор,

где q — удельная теплота сгорания топлива

По условию задачи нам известно, что на нагревание пошло 20% затраченной энергии.

То есть:

Q = 0,2 * Qсгор

cmΔt =0,2 * qmсгор

mсгор = cmΔt / 0,2 q

Ответ: масса сгоревшего топливаа равна 33,6 г.

Задачка два

Какое минимальное количество теплоты необходимо для превращения в воду 500 г льда, взятого при температуре −10 °С? Потерями энергии на нагревание окружающего воздуха пренебречь. Удельная теплоемкость льда равна 2100 Дж/кг*℃, удельная теплота плавления льда равна 3,3*10^5 Дж/кг.5 * 0,5 = 165000 Дж

Таким образом:

Q = Qнагрев + Qпл = 10500 + 165000 = 175500 Дж = 175,5 кДж

Ответ: чтобы превратить 0,5 кг льда в воду при заданных условиях необходимо 175,5 кДж тепла.

Пять основных субстанций жизни

Космос состоит из энергии «ци».Все живые существа и вещи являются воплощением этой единой силы. В нас, людях, энергия «ци» воплощается в пяти формах, в пяти основных субстанциях. С точки зрения древних китайцев, эти пять форм представляют разные аспекты бытия.

«Ци» само по себе понимается как жизненная энергия

«Ци» — исходное вещество космоса

По китайским представлениям, мир и даже весь космос пронизаны тончайшей вещественной субстанцией — жизненной энергией «ци». В нас, людях, тоже течет «ци». Все мы постоянно воспринимаем ее, когда, например, дышим или едим. Но все же «ци» означает нечто большее, чем только это. Это понятие охватывает умственную и душевную энергию каждого живого существа. «Ци» — это сила, которая управляет всеми процессами внутри тела и за его пределами как живой, так и неживой материи. Из «ци» состоят и другие основные субстанции.

Источники жизненной энергии

Каждый человек владеет двумя формами «ци»: унаследованной и приобретенной. Унаследованную или же исходную «ци» мы получаем от наших родителей и накапливаем в почках-шэнь. Она расходуется в течение жизни — мы не можем пополнить ее. Приобретенную «ци» мы постоянно принимаем в себя в форме дыхания или съедаемой пищи. Исходная «ци», дыхательная «ци» и пищевая «ци» образуют вместе истинную «ци». Она течет через тело и имеет различные наименования в соответствии со своими функциями.

Если энергия «ци» питает наше тело, она называется «питающей ци»; если она борется с внешними влияющими факторами, вызывающими заболевание, например, с вирусами или бактериями, она называется «защитной ци»; если она образует органы и управляет их функциями, то она называется «ци отдельных органов» и т. д. Как уже упоминалось, и другие четыре основные субстанции тоже состоят из «ци». Они являются только различными формами проявления одного и того же исходного вещества.

Что блокирует поток

Теперь становится ясно, почему «ци» имеет такое важное значение в традиционной китайской медицине: человек будет здоров только в том случае, когда в теле свободно течет достаточное количество этой энергии.

Застой «ци»

Застой «ци» может быть вызван различными причинами: внешними влияниями, например, холодом и жарой, а также травмами. Или же внутренними причинами: отягощающими чувствами. Иными словами, силами, вызывающими внешнюю или внутреннюю дисгармонию. Если в вашем теле имеется застой «ци», то вы заметите это очень легко: где-либо в теле вы почувствуете боль. Головная боль, боль в животе или боль в крестце являются лишь некоторыми следствиями застоя «ци». Ваш китайский врач в подобном случае попытается устранить застой «ци» и снова восстановить ее свободный поток.

Недомогания при застое «ци» Желудок и живот Вздутие живота, чувство переполнения, чувство напряженности в желудке и в полости живота или различных частях тела, в узлах в нижней части туловища, которые появляются и исчезают Лицо Боль в лице Душа Раздражительность, чувство подавленности, меняющееся настроение

Бунтующая «Ци»

Обычно «ци» в каком-либо органе течет всегда в одном установленном направлении. Например, «ци» в желудке привычно течет вниз, потому что желудок перерабатывает пищу и затем передает ее дальше в кишечник. Бунтующая «ци» течет в направлении, неправильном для данного органа. Так, например, бунтующая «ци» в желудке течет вверх, а не вниз. Как следствие, поднимающаяся «ци» в желудке вызывает тошноту и рвоту. В других органах «ци» ведет себя аналогично. Если бунтует «ци» в легких, т. е. течет вверх, то пострадавший должен сильно кашлять, он выплевывает слизь, а в худшем случае также и кровь,

» Недомогания при бунтующей «ци» Желудок Отрыжка, изжога, тошнота, рвота Сердце Беспокойство, нарушения сна Легкие Кашель, астма Почки Астма Печень Головная боль, чувство головокружения, понос, тошнота

Недостаток «ци»

Частым нарушением является недостаток «ци». Причины этого могут быть разнообразными: неправильное питание, слишком много работы, слишком много секса, заболевания слишком продолжительные. Вы можете заболеть недостатком «ци» из-за всего, что вызывает слишком большой расход вашей энергии. Китайский врач тогда должен укреплять вашу «ци».

Недомогания при недостатке «ци» Сердце Сильное сердцебиение Легкие Удушье (одышка), слабый голос Почки Частые позывы на мочеиспускание, недержание мочи, слабость в ногах, затрудненное мочеиспускание Селезенка Отсутствие аппетита, понос

Снижающая «ци»

«Ци», в первую очередь «ци» селезенки, имеет и другую важную задачу: она должна удерживать органы на своем месте. Если «ци» слишком слаба, то органы опускаются. Таким путем возникают заболевания, например, опущение желудка или почек. Снижающая «ци» является особой формой недостатка «ци». Следовательно, для лечения ваш китайский врач должен укрепить вашу «ци».

Недомогания при снижающейся «ци» Общее самочувствие Усталость, вялость, слабое внимание, чувство что «все тянет вниз» Органы Опускание или выпадение органов, например желудка, матки, кишечника, влагалища и мочевого пузыря Душа Чувство без радостности, депрессия

«Эссенция-чин» означает силу роста, становления, а также человеческую конституцию Эссенция –чин :источник роста

Эссенция-чин но китайским представлениям отвечает за наш рост, за продолжение рода и за наше развитие. Как и исходную «ци», мы наследуем ее от родителей и храним в почках. В течение жизни мы можем только потреблять эссенцию-чин, но никак не умножать ее количество.

Недостаток ведет к нарушению роста

Эссенция-чин в основном соответствует тому, что мы в западной медицине понимаем как «конституцию», т. е. физическое и душевное строение человека. По эссенции-чин имеется только одна форма дисгармонии — ее недостаток. Если человек унаследовал слишком мало эссенции-чин, то его рост, его способность к воспроизведению потомства и его развитие нарушаются. Устранить недостаток эссенции-чин не может и китайский врач. Однако он может помочь своему пациенту ухаживать за имеющейся эссенцией-чин.

Недомогания при недостатке эссенции-чин Рост продолжение рода и развитие Замедленный рост, слабое строение костей, непрочные зубы, выпадение волос, седые волосы Сексуальность Слабые сексуальные потребности, импотенция Голова Чувство головокружения, звон в ушах, слабые способности к сосредоточению, плохая память Иммунная система Слабая защита тела, частые простуды, насморк, аллергия

«Кровь-сюэ» понимается как питающая энергия в жидкой форме Кровь-сюэ: энергия в жидкой форме

Самая тесная связь среди пяти основных субстанций имеется между «ци» и его формой проявления «кровь-сюэ». «Ци» течет через тело в форме крови (по-китайски: «сюэ»). Кровь-сюэ имеет задачу питать тело и увлажнять ткани.

Недостаток «крови-сюэ»

Единственным возможным нарушением по «крови-сюэ» является ее недостаток. Виновна в этом обычно бывает слабая селезенка-пи (стр. 53). Потому что древние китайцы думали, что наша кровь образуется в селезенке. Кроме того, селезенка-пи но ТКМ, ответственна и за пищеварение. Насколько хорошо она работает, зависит в свою очередь от того, что вы едите.

Недомогания при недостатке крови-сюэ Лицо Бледное и тусклое, бледные губы, язык бледный, зрение нечеткое Кожа и волосы Тусклая и сухая кожа, сухие волосы Общее самочувствие Онемение в различных местах тела, особенно в конечностях Женщины Менструация слаба или отсутствует

Застой «крови-сюэ»

Поскольку обе основные субстанции нераздельно принадлежат друг другу, вас, бесспорно, не должно удивлять, что если «кровь-сюэ» больше не течет, то застаивается также и «ци», и наоборот — если закупоривается ноток «ци», то всегда, как следствие, будет и застой «крови-сюэ». Поэтому, как и при застое «ци», основным признаком застоя крови-сюэ всегда будут боли. В качестве противодействующего мероприятия китайский врач и в этом случае должен восстановить свободное течение крови.

Недомогания при застое крови-сюэ Лицо Темный цвет, губы и язык фиолетовые Боль Сверлящая и колющая боль в определенных местах тела Ногти Синевато-фиолетовые Женщины Темные комковые выделения при менструации

«Ум-шэнь» означает сознание, сон и чувство Ум-Шэнь-сознание и чувства

Ум-шэнь в китайской медицине является местом нахождения духа и интеллекта. Он является отображением нашего сознания, а также и нашего подсознания. Поэтому он воплощает, кроме того, наши чувства и душевные силы и является сторожем нашего сна. Нарушения в уме-шэнь приводят к тому, что:

вы не можете хорошо сосредоточиться; ваша память часто вас подводит; у вас появляются душевные заболевания; вы плохо засыпаете или не можете долго спать.

Жидкости тела «чинье» — накопители воды Жидкости в теле-чинье: текущая сила

Пятая основная субстанция называется»жидкостьюв теле чинье». Эта субстанция имеет своей задачей снабжать все ваше тело жидкостью. Здесь имеется в виду вода в цикле кровообращения, а также и, например, жидкость в суставах или в других тканях. Недомогания появляются тогда, когда имеется слишком мало жидкости в теле или если эта жидкость застаивается. Поэтому при нарушениях с жидкостью тела чинье вы будете иметь:

сухие слизистые оболочки и жажду, выделять слишком мало мочи, или набухания (отеки), потому что в вашем теле скапливается вода.

Поэтому вы должны пополнять свою жидкость в теле или устранять возникший застой.

форм энергии — Управление энергетической информации США (EIA)

Потенциальная энергия

Потенциальная энергия — это запасенная энергия и энергия положения.

Химическая энергия — это энергия, хранящаяся в связях атомов и молекул. Батареи, биомасса, нефть, природный газ и уголь являются примерами химической энергии. Химическая энергия преобразуется в тепловую, когда люди сжигают дрова в камине или сжигают бензин в двигателе автомобиля.

Механическая энергия — это энергия, запасенная в объектах за счет напряжения. Сжатые пружины и растянутые резиновые ленты являются примерами сохраненной механической энергии.

Ядерная энергия — это энергия, запасенная в ядре атома, то есть энергия, которая удерживает ядро вместе. Когда ядра объединяются или расщепляются, может выделяться большое количество энергии.

Гравитационная энергия — это энергия, запасенная в высоте объекта.Чем выше и тяжелее объект, тем больше гравитационной энергии сохраняется. Когда человек едет на велосипеде с крутого холма и набирает скорость, гравитационная энергия превращается в энергию движения. Гидроэнергетика — еще один пример гравитационной энергии, когда гравитация заставляет воду спускаться через гидроэлектрическую турбину для производства электроэнергии.

Кинетическая энергия

Кинетическая энергия — это движение волн, электронов, атомов, молекул, веществ и объектов.

Энергия излучения — это электромагнитная энергия, которая распространяется поперечными волнами. Лучистая энергия включает видимый свет, рентгеновские лучи, гамма-лучи и радиоволны. Свет — это один из видов лучистой энергии. Солнечный свет — это лучистая энергия, которая обеспечивает топливо и тепло, которые делают возможной жизнь на Земле.

Тепловая энергия , или тепло, — это энергия, возникающая при движении атомов и молекул в веществе. Тепло увеличивается, когда эти частицы движутся быстрее.Геотермальная энергия — это тепловая энергия земли.

Энергия движения — это энергия, запасенная при движении объектов. Чем быстрее они движутся, тем больше энергии сохраняется. Чтобы заставить объект двигаться, требуется энергия, и энергия высвобождается, когда объект замедляется. Ветер — это пример энергии движения. Ярким примером энергии движения является автокатастрофа — автомобиль полностью останавливается и высвобождает всю свою энергию движения сразу в неконтролируемый момент.

Звук — это движение энергии через вещества в продольных (сжатие / разрежение) волнах.Звук возникает, когда сила заставляет объект или вещество вибрировать. Энергия передается через вещество волной. Обычно энергия звука меньше, чем в других формах энергии.

Электрическая энергия доставляется крошечными заряженными частицами, называемыми электронами, обычно движущимися по проводу. Молния — это пример электрической энергии в природе.

Источники энергии — Управление энергетической информации США (EIA)

Большая часть нашей энергии невозобновляема

В Соединенных Штатах и многих других странах большинство источников энергии для выполнения работы представляют собой невозобновляемые источники энергии:

Эти источники энергии называются невозобновляемыми, потому что их запасы ограничены объемами, которые мы можем добыть или извлечь из земли.Уголь, природный газ и нефть образовывались на протяжении тысяч лет из захороненных останков древних морских растений и животных, которые жили миллионы лет назад. Вот почему мы также называем эти источники энергии ископаемым топливом .

Большая часть нефтепродуктов, потребляемых в Соединенных Штатах, производится из сырой нефти, но жидкие углеводороды также могут быть получены из природного газа и угля.

Ядерная энергия производится из урана, невозобновляемого источника энергии, атомы которого расщепляются (посредством процесса, называемого ядерным делением) для получения тепла и, в конечном итоге, электричества.Ученые считают, что уран был создан миллиарды лет назад, когда образовались звезды. Уран находится повсюду в земной коре, но добывать его и перерабатывать в топливо для атомных электростанций слишком сложно или слишком дорого.

Есть пять основных возобновляемых источников энергии

Основными видами или источниками возобновляемой энергии являются:

Их называют возобновляемыми источниками энергии, потому что они восполняются естественным образом. День за днем светит солнце, растут растения, дует ветер, текут реки.

Возобновляемая энергия была основным источником энергии на протяжении большей части истории человечества

На протяжении большей части истории человечества биомасса растений была основным источником энергии, которую сжигали для получения тепла и корма животных, используемых для транспортировки и вспашки. Невозобновляемые источники начали заменять большую часть возобновляемых источников энергии в Соединенных Штатах в начале 1800-х годов, а к началу 1900-х годов ископаемое топливо было основным источником энергии. Использование биомассы для отопления домов оставалось источником энергии, но в основном в сельской местности и для дополнительного тепла в городских районах.В середине 1980-х годов использование биомассы и других форм возобновляемой энергии начало расти в основном из-за стимулов к их использованию, особенно для производства электроэнергии. Многие страны работают над увеличением использования возобновляемых источников энергии, чтобы помочь сократить и избежать выбросов углекислого газа.

Узнайте больше об истории использования энергии в США и графиках использования источников энергии.

На приведенной ниже диаграмме показаны источники энергии в США, их основные виды использования и их процентные доли от общего количества U.С. Энергопотребление в 2020 г.

Скачать изображение Энергопотребление в США по источникам, 2020 г. потребление энергии с разбивкой по источникам, 2020 г. биомасса возобновляемое отопление, электричество, транспорт 4,9% гидроэнергия возобновляемая электроэнергия 2,8% ветровая возобновляемая электроэнергия 3,2% солнечная возобновляемая энергия отопление, электричество 1,3% геотермальная возобновляемая энергия отопление, электроэнергия 0,2% бензин возобновляемая энергия транспорт, производство, электроэнергия 34,7% природный газ невозобновляемое отопление, производство электроэнергии 33, производство9% уголь невозобновляемая электроэнергия, производство 9,9% ядерная (из урана) невозобновляемая электроэнергия 8,9% Небольшое количество источников, не включенных выше, — это чистый импорт электроэнергии и угольный кокс. Сумма отдельных процентов может не равняться 100% из-за независимого округления. Управление энергетической информации США, Ежемесячный обзор энергетики, таблица 1.3, апрель 2021 г., предварительные данные

Последнее обновление: 7 мая 2021 г.

Что такое энергия? — Science Learning Hub

Это простой и сложный вопрос.Энергия присутствует во всем — ее часто называют «способностью выполнять работу».

Почти вся пищевая энергия поступает из солнечного света. Химические элементы, из которых состоят молекулы живых существ, проходят через пищевые сети, объединяются и повторно объединяются. В каждом звене сохраняется некоторая энергия, но большая часть теряется по пути в виде тепла в окружающую среду.

Давайте рассмотрим несколько примеров использования энергии:

Когда мы едим, наше тело использует (химическую) энергию, содержащуюся в пище, для передвижения.
Когда мы включаем телевизор, электричество (кинетическая энергия) используется для создания изображения на экране и звука.
Большая часть электроэнергии, производимой в мире, производится за счет химической энергии, выделяющейся при сжигании угля, нефти или газа.

Каждый раз, когда что-то нагревается, остывает, движется, растет, издает звук или каким-либо образом изменяется, оно использует энергию. А как насчет неподвижного листка бумаги, лежащего на столе? В бумаге все еще есть энергия — она просто не использует ее.Наука делит энергию на две категории — кинетическую (движущуюся) и потенциальную (запасенную).

Кинетическая или движущаяся энергия	Потенциальная или накопленная энергия
Электрическая энергия — движение электрических зарядов. Все состоит из атомов, которые, в свою очередь, состоят из положительного ядра, окруженного отрицательными электронами. Приложение силы может заставить некоторые электроны двигаться.Это включает как электричество, которое мы используем, так и молнию.	Гравитационная энергия — объекты в пределах гравитационного поля Земли будут падать на Землю. Количество сохраненной энергии зависит от ее массы и высоты над Землей (ручка на вашем столе содержит меньше гравитационной потенциальной энергии, чем человек на крыше здания).
Лучистая энергия — электромагнитная энергия, движущаяся волнами. Это включает в себя видимый свет, рентгеновские лучи и радиоволны.	Упругая энергия — объекты, которые растягиваются или сжимаются, имеют силу, приложенную к ним, и накапливают энергию от этой силы. Примеры включают пружины и резинки.
Звуковая энергия — волна, исходящая от источника в результате вибрации молекул на объекте.	Химическая энергия — хранится в связях, которые удерживают атомы вместе, и когда связи разрываются, энергия высвобождается (и становится кинетической энергией
Движение / кинетическая энергия — энергия, которой обладает объект из-за его движения.Это зависит от массы объекта и скорости, с которой он движется. Представьте, что мяч для пинг-понга катится по земле (низкая масса и скорость) по сравнению с мячом для крикета, по которому ударили битой (большая масса и скорость). Мяч для крикета будет сильнее болеть, когда попадет в вас, то есть когда дело доходит до отдыха.	Ядерная энергия — энергия, запасенная в ядре (центре) атома. Энергия высвобождается либо при расщеплении ядра (так называемое деление ядра), либо при объединении ядер (ядерный синтез).Электростанции, использующие ядерную энергию, делают это за счет деления атомов урана.

Энергия может меняться между потенциальной и кинетической. Вода на вершине водопада накопила потенциальную энергию, но когда вода начинает падать, ее потенциальная энергия меняется на кинетическую. Именно этот процесс мы используем, когда получаем энергию из гидроэнергетики — мы используем кинетическую энергию воды для собственных нужд.

Как измеряется энергия?

В Международной системе единиц (система СИ) единицей энергии является джоуль.Удельная теплоемкость (или просто удельная теплоемкость) материала определяется как количество тепла, необходимое для повышения температуры одного грамма (г) материала на один градус Цельсия (ºC). Требуется 4,18 джоуля (Дж), чтобы повысить температуру 1 г воды на 1ºC (при температуре 25ºC). Один килоджоуль (кДж) равен 1000 джоулей (Дж) и представляет собой количество тепла, необходимое для повышения температуры 239 г воды на 1 ° C. Например, кусок намазанного маслом тоста содержит около 315 килоджоулей, что дает вам достаточно энергии, чтобы кататься на велосипеде в течение 10 минут или бегать в течение 6 минут.

Природа науки

Для научного общения нам необходимо использовать правильные термины, словарный запас и условные обозначения для исследования и описания вещей.

Что такое энергия? Руководство по пониманию энергии

Энергия вокруг нас. Он отвечает за то, чтобы все происходило, независимо от того, хотите ли вы использовать какую-либо бытовую технику, прогуляться по парку, проехать на машине по городу или сделать что-либо, связанное с движением или деятельностью.Но что такое энергия? Хотя мы постоянно окружены им, природа этой неуловимой, но вездесущей силы часто понимается неправильно — или о ней вообще не думают.

Что такое энергия?

Проще говоря, энергия — это способность выполнять работу. Работа в этом контексте — это когда на объект действует сила, вызывающая смещение объекта. Есть три основных компонента работы: сила, смещение и причина. E Энергия — это количественный объем работы, который необходимо выполнить объекту для создания этих компонентов.

Энергия также является сохраняющейся величиной с конечным количеством во Вселенной, хотя ее запас почти безграничен. Его можно измерить и сохранить по-разному, но это не материальная субстанция, хотя его можно напрямую преобразовать в материю.

Хотя мы часто слышим или читаем о энергопотреблении , на самом деле оно никогда не потребляется. Фактически он передается между состояниями и от одной формы или объекта к другому, всегда выполняя работу с объектами в процессе.

Почему важна энергия?

Энергия необходима для всей жизни и всех процессов, происходящих во всей Вселенной. На Земле Солнце является основным источником всей энергии, доступной и используемой людьми, животными, растениями и микроорганизмами. Эта энергия может поступать напрямую, например, в форме фотосинтеза, или косвенно, например, в виде ископаемого топлива, которое давным-давно улавливало энергию солнца, выделяющуюся при сгорании.

Почему энергия так важна в нашей жизни?

Энергия так важна в нашей повседневной жизни, потому что это основная потребность человека .Мы используем энергию не только для нагрева наших рукотворных конструкций, но и для их охлаждения. Энергия необходима, чтобы встать с постели, прогуляться по улице или даже поднять палец. Он также необходим в изобилии для всех типов современных удобств, от лампочек до бытовых приборов и автомобилей.

Зачем нам энергия?

Энергия нам нужна по множеству причин. В первую очередь нужно просто остаться в живых. Энергия присутствует во всем, что мы едим, потребляем или используем.

Energy питает и регулирует естественные внутренние функции организма. Он восстанавливает клетки и ткани тела, используется для наращивания мышц и необходим для поддержания гомеостаза — и чем жестче окружающая среда, тем больше энергии требуется для его поддержания.

Если углубиться в человеческое тело, то потребуется энергия для выработки ферментов, сокращения и движения мышц и передачи электрических импульсов между клетками. В обществе энергия необходима для всего: от вождения до просмотра телевизора и для освещения домов и предприятий искусственным светом.

Энергия нужна почти для всего в жизни. Даже когда мы не обращаем на это внимания, энергия присутствует, регулируя функции организма в состоянии покоя или питая ваши бытовые приборы, даже если они выключены.

Откуда берется наша энергия?

источник

Энергия повсюду вокруг нас. В конечном счете, почти всей энергии исходит от Солнца , , , где реакции ядерного синтеза создают огромное количество энергии, поскольку атомы сливаются в ядре и высвобождаются в сторону Земли.Но энергия, которую мы используем в повседневной жизни, поступает из множества источников, которые улавливают и хранят эту первоначальную энергию.

Где найти энергию?

Мы можем найти доступную энергию по всему миру. Когда мы едим, мы потребляем запасенную химическую энергию. Если мы едим растения, мы потребляем первичный источник энергии, поскольку эти организмы используют фотосинтез для захвата солнечной энергии, которая затем сохраняется в их клетках. Если мы едим мясо, мы потребляем вторичные источники энергии, обычно от животных, которые съели первичных производителей.

Для общественных и промышленных целей энергия может храниться в ископаемом топливе, в атомных связях ядерных частиц или приводиться в действие земными процессами, такими как энергия ветра, гидроэнергия или геотермальная энергия . Они также считаются первичными источниками энергии, потому что мы извлекаем энергию непосредственно из них.

Откуда берется большая часть нашей электроэнергии?

Когда доходит до наших источников энергии для повседневной жизни, большая часть поступает в основном из ископаемого топлива, ядерной энергии и возобновляемых источников энергии, таких как солнечная энергия и биомасса.Электроэнергия, или электрическая энергия, вырабатывается с использованием этих форм, в основном в крупномасштабном производстве сетей, но также в мелкомасштабном и внесетевом производстве. Электричество относится к отдельной категории, поскольку это энергоноситель, а не первичный источник.

Ископаемые виды топлива, используемые для производства электроэнергии, включают уголь, нефть и природный газ. Атомная энергия уникальна, поскольку это невозобновляемая форма производства электроэнергии, которая не приводит к выбросам углекислого газа. Атомные электростанции используют деление, или акт расщепления атомов, для высвобождения большого количества энергии, которая затем используется для кипячения воды.Образующийся пар вращает турбину, вырабатывающую электричество.

В возобновляемых источниках энергии используются формы энергии, которые гораздо более доступны, чем ископаемое топливо, часто они получают энергию из процессов, которые продиктованы солнцем (а в случае солнечной энергии, получают энергию непосредственно от солнца). Энергия ветра, гидроэнергетика и геотермальная энергия используют процессы Земли для вращения турбин для производства электроэнергии.

Какие типы источников энергии?

источник

Существует много различных типов источников энергии, но все они подпадают под одну из двух основных категорий энергии: потенциальная энергия и кинетическая энергия.Это основные типы, которые в целом отвечают за все процессы во Вселенной, от планетных орбит до травы, растущей из почвы.

Потенциальная энергия — это форма энергии, которая хранится в объектах. Эти объекты обладают потенциалом высвобождения этой энергии. Это связано с их положением, в котором потенциальная энергия зависит от факторов, действующих на объекты.

Существует два основных типа потенциальной энергии: упругая потенциальная энергия и гравитационная потенциальная энергия.Первое лучше всего демонстрируется в таком объекте, как рогатка, которая накапливает энергию, создаваемую оттягиванием резиновой ленты, в то время как второе можно найти в любом предмете, подвешенном над землей или на склоне.

Хотя гравитационная и упругая потенциальная энергия различаются, в обеих формах получаемая энергия происходит из потенциальной энергии, которая хранилась в объектах до того, как они вышли из равновесия. Разница в том, были ли они выбиты из этого положения упругим отскоком или силой тяжести.

Кинетическая энергия — энергия движения . Он создается только после высвобождения потенциальной энергии, обычно под действием силы тяжести или упругих сил.

Когда высвобождается больше потенциальной энергии, выполняется больше работы, и рассматриваемый объект начинает ускоряться, что увеличивает кинетическую энергию. Наиболее важными факторами кинетической энергии являются скорость и масса объекта, несущего энергию.

Какой вид энергии представляет собой пища?

Химическая энергия хранится в пище, которую мы превращаем в полезную энергию для движения наших мышц, выполнения клеточных функций и подпитки естественных систем организма.Хотя химическая энергия в пище обычно измеряется в калориях, официальная форма измерения пищевой энергии — в джоулях (Дж), и ее можно найти на большинстве этикеток упаковки рядом с количеством калорий. Джоуль — это единица измерения для всех видов энергии, а не только для химической.

Что такое природные источники энергии?

В некотором смысле все является естественным источником энергии. Когда мы думаем об энергии из ископаемого топлива или электричестве, производимом людьми, вся эта энергия поступает из естественных источников — мы только что разработали способы использования энергии, которая хранилась внутри этих ресурсов в течение очень долгого времени.

Солнце — де-факто естественный источник энергии, поскольку вся энергия на Земле в конечном итоге исходит от звезды в центре нашей солнечной системы. Однако естественная энергия может также относиться к возобновляемой или экологически чистой энергии, и в этом случае солнечная, ветровая, гидро-, геотермальная энергия и биомасса могут считаться более «естественными», чем ископаемое топливо или даже ядерная энергия.

Где хранится энергия?

Энергия накапливается в разных областях и разными способами.Где это хранится, зависит от типа энергии или рассматриваемого объекта.

Где хранится энергия в молекуле?

Энергия хранится в химических связях молекулы. Эти связи представляют собой силы, которые удерживают атомы вместе, чтобы образовать молекулы. Некоторые связи прочнее других, так как бывают разные типы. К ним относятся ковалентные, полярные ковалентные и ионные связи. Атомы с относительно похожей электромагнитной силой разделяют электроны, соединяясь ковалентными связями. Именно здесь большая часть полезной энергии поступает из молекул.

Как называется накопленная энергия?

Вся накопленная энергия является формой потенциальной энергии. Способ хранения энергии определяет, как вы ее классифицируете. Если он хранится в объекте, который будет высвобожден из-за силы тяжести, притягивающей его к земле, то это потенциальная энергия гравитации. Если энергия накапливается из-за силы, которая передает энергию объекту, например натягивания лука или рогатки, то это упругая потенциальная энергия.Важно отметить, что любая запасенная энергия всегда находится в форме потенциальной энергии.

Можно ли создать энергию?

Возможно, вы слышали фразу «энергия не может быть создана или уничтожена», которая также известна как первый закон термодинамики. Но, возможно, вы также слышали о создании энергии на электростанциях или о том, как тратить энергию на то, чтобы оставить свет включенным. Хотя это может показаться противоречивым, на самом деле это просто вопрос хитрой формулировки. На самом деле, когда мы говорим о создании или использовании энергии в повседневной жизни, мы фактически говорим о преобразовании энергии.

Закон сохранения энергии гласит, что энергия и материя — одно и то же в разных состояниях — не могут быть созданы или уничтожены. Когда энергия «создается» путем ядерного деления или других форм промышленной энергии, на самом деле она просто высвобождается из того места, где она хранилась, в тех ресурсах, которые используются. И когда энергия «используется», она не разрушается, она просто переводится в другое состояние, часто в виде тепловой или кинетической энергии.

Какие формы энергии?

Существует несколько различных форм энергии, каждая из которых является подкатегорией потенциальной или кинетической энергии.Эти формы включают химическую энергию, электрическую энергию, лучистую энергию, тепловую энергию и механическую энергию.

Является ли свет формой энергии?

Да, свет — это форма энергии. Свет распространяется как в виде частиц, известных как фотоны, так и в виде электромагнитных волн, известных как электромагнитное излучение. Длина или длина волны света определяет свойства света, в том числе то, является ли он видимым или вредным для клеток человека.

Различные длины волн также могут многое рассказать нам об энергии, связанной со светом.Например, микроволны имеют очень короткие длины волн и известны во всем мире своей способностью быстро нагревать пищу за счет своей электромагнитной энергии. Радиоволны также напрямую зависят от их длины волны, поскольку именно так кодируются радиостанции и радиосигналы. В зависимости от длины передаваемых волн приемники могут настраиваться и превращать приходящие волны в звуки и изображения.

Рентгеновские лучи — еще один известный пример того, как электромагнитное излучение творит чудеса с человеческими существами: они могут проходить сквозь плоть, но не через кости, что позволяет нам нанести на карту изображение скелетной системы, как если бы мы могли видеть сквозь кожу.

Почему мы должны экономить энергоресурсы?

Хотя энергия не может быть создана или уничтожена, по-прежнему важно, чтобы мы сохраняли ее в смысле разумного использования доступной энергии в нашей окружающей среде. Наши решения об использовании энергии сложным образом влияют на природные системы планеты. Крайне важно тщательно выбирать источники энергии и учитывать количество потребляемой энергии.

Энергоэффективность также является важным фактором экономии энергоресурсов. Энергоэффективные приборы , автомобили и здания имеют большое значение для принятия правильных решений в области энергопотребления, а также для обеспечения того, чтобы ваша электроэнергия поступала из надежного и эффективного источника.

Принесено вам taranergy.com

Все изображения лицензированы Adobe Stock.
Лучшее изображение

Что такое энергия? | Энергетические основы химии в старших классах

Бриттни
Что такое энергия? Скорее всего, мы понимаем концепцию энергии или, по крайней мере, можем распознать ее, когда видим ее.

Крис
Вот несколько основных понятий, которые помогут нам определить энергию. Во-первых, чтобы что-то изменить, требуется энергия. Например, чтобы превратить карандаш № 2 из одного полезного пишущего инструмента в два менее полезных предмета, нам нужно использовать энергию.

Brittny
Энергия — это способность выполнять работу. Но мы не говорим о том, чтобы идти на работу или выполнять свои обязанности по дому, мы говорим о работе, как это определено в физических науках. Работа — это приложение силы для перемещения объекта в направлении силы.Например, когда вы крутите педали на велосипеде, или когда электродвигатель поднимает лифт. Энергия сохраняется. Так что это значит? Это означает, что одна форма энергии может быть преобразована в другую форму, но общее количество энергии остается прежним. Другими словами, энергию нельзя ни создать, ни уничтожить.

Крис
Один из самых простых способов распознать энергию — это знать различные формы, которые она может принимать. Вся энергия делится на две категории: потенциальная и кинетическая.Потенциальная энергия зависит от положения объекта или расположения его составных частей. Кинетическая энергия — это энергия движения. Подумайте об энергии кирпича, лежащего на вашей ноге, по сравнению с кирпичом, который падает вам на ногу. Движущийся кирпич обладает большей кинетической энергией, о которой вы с болью начинаете осознавать, когда он передает часть этой энергии вашей ноге. Когда оба кирпича лежат на вашей ноге, они имеют одинаковую потенциальную энергию.

Brittny
Существует четыре основных типа потенциальной энергии.Во-первых, у нас есть химическая энергия. Химические связи удерживают атомы вместе. Чтобы разорвать эти связи и раздвинуть атомы, требуется энергия. Энергия высвобождается, когда образуются новые связи и атомы сближаются. Химическая энергия — это источник энергии в нашей пище. Наше тело переваривает пищу, как этот бутерброд, и использует энергию для выполнения определенных действий.

Другой вид потенциальной энергии — механическая энергия. Механическая энергия сохраняется в устройстве за счет приложения силы, как запасенная энергия в натянутой тетиве.После высвобождения накопленная энергия преобразуется в кинетическую энергию.

Два других типа потенциальной энергии включают ядерную энергию и гравитационную энергию. Гравитационная энергия связана с положением объекта в гравитационном поле. У этого теннисного мяча выше потенциальная энергия, чем когда он падает на землю.

Крис
Хорошо, хватит о потенциальной энергии. Поговорим о кинетической энергии. Прежде всего, это гидроэнергия или энергия ветра. Все движущиеся объекты обладают кинетической энергией, которая может передаваться другим объектам при столкновении.Например, движение воздуха может заставить ветряные мельницы перекачивать воду или производить электричество.

Говоря об электричестве, есть еще и электрическая энергия. Электрическая энергия — это энергия, связанная с движением ионов и электронов. Когда электроны текут по проводам, мы называем это электричеством. Кроме того, есть лучистая энергия, которая исходит от световых волн, рентгеновских лучей и микроволн, и она окружает нас повсюду.

И еще есть тепловая энергия. Тепловая энергия — это энергия, возникающая в результате движения атомов и молекул и связанная с их температурой.Чем быстрее движутся частицы, тем больше энергии и выше температура.

Звуковая энергия создается периодическим движением вещества в среде. Звук может распространяться через газы, твердые тела и жидкости. Практически любая материя, но не из-за космического вакуума, потому что там ничего нет. Так вы знаете эту старую фразу из научно-фантастического фильма о том, что «в космосе никто не слышит, как ты кричишь»? Полностью верно. И немного устрашающе.

Итак, основные типы потенциальной и кинетической энергии.Все эти разговоры об энергии заставляют меня немного поглотить.

Бритни
Это мой бутерброд ?!

Крис
Эээ … потенциально …

Что такое энергия? | Протокол

1.6: Что такое энергия?

Вселенная состоит из материи в различных формах, и все формы материи содержат энергию. Различные формы энергии на Земле происходят от Солнца — главного источника энергии.Растения улавливают световую энергию Солнца и в процессе фотосинтеза преобразуют ее в химическую энергию. Эту запасенную энергию растений можно использовать разными способами. Например, употребление в пищу растительных продуктов дает нашему телу энергию для функционирования, а сжигание древесины или угля (окаменелые растения) генерирует тепло и электричество. Следовательно, поскольку все изменения материи связаны с изменениями энергии, жизненно важно понимать, как энергия перетекает из одной формы в другую.

Энергия определяется как способность выполнять работу.Работа выполняется, когда сила, приложенная к объекту, заставляет объект двигаться против противоположной силы. Например, работа выполняется, когда стол толкается через комнату, преодолевая сопротивление пола.

Энергия может быть разделена на два основных типа － потенциальная энергия и кинетическая энергия. Потенциальная энергия — это энергия, связанная с относительным положением, составом или состоянием объекта. Кинетическая энергия — это энергия, связанная с движением объекта. Например, вода, находящаяся за плотиной, обладает потенциальной энергией из-за своего положения над землей.Когда он течет вниз через генераторы, он получает кинетическую энергию, которую можно использовать для выработки электроэнергии на гидроэлектростанции.

Потенциальная энергия

Потенциальная энергия также известна как энергия покоя или запасенная энергия. Общие типы потенциальной энергии включают в себя гравитационную потенциальную энергию, хранящуюся в яблоке, свисающем с дерева, электрическую потенциальную энергию, хранящуюся в объекте из-за притяжения или отталкивания электрических зарядов, или химическую потенциальную энергию, хранящуюся в связях между атомами и молекулами. .Кроме того, ядерная энергия, запасенная в атомном ядре, и упругая энергия, запасенная в растянутой пружине из-за ее конфигурации, являются типами потенциальной энергии.

Обычно объекты или системы с высокой потенциальной энергией имеют тенденцию быть менее стабильными и, таким образом, движутся к более низким уровням энергии для достижения стабильности. Например, радиоактивный элемент Уран-235 (U ²³⁵) имеет нестабильное ядро. Чтобы добиться стабильности, он разделяется на более мелкие, но стабильные элементы и высвобождает накопленную ядерную энергию.Эта высвободившаяся энергия затем может быть использована для выработки электроэнергии на атомных электростанциях.

Кинетическая энергия

Количество кинетической энергии объекта зависит от его массы и скорости. Рассмотрим два шара разной массы, катящиеся по наклонной плоскости с одинаковой скоростью. Более тяжелый шар будет обладать большей кинетической энергией. Точно так же, когда два шара одинаковой массы катятся по наклонной плоскости с разной скоростью, мяч, который движется быстрее, имеет большую кинетическую энергию.

Существуют также различные формы кинетической энергии, включая механическую, электрическую, лучистую, звуковую и тепловую.Механическая энергия связана с движением объекта. Чем быстрее движется объект, тем больше у него механической энергии. Например, пуля, выпущенная из ружья, или вода, стекающая по плотине, являются примерами механической энергии. Электрическая энергия связана с потоком электрических зарядов, как это наблюдается в случае ударов молнии во время грозы или в повседневных электрических цепях и устройствах. Лучистая энергия — это форма кинетической энергии, которая распространяется как электромагнитные волны и может восприниматься в форме света и тепла.Солнечный свет — пример лучистой энергии.

Тепловая энергия связана со случайным движением атомов и молекул. Когда атомы и молекулы в объекте движутся или вибрируют быстро, они имеют более высокую среднюю кинетическую энергию (KE), и объект считается «горячим». Когда атомы и молекулы движутся медленно, средний KE у них ниже, и объект обозначается как «холодный». Таким образом, тепловую энергию можно наблюдать через изменение температуры объекта. Предполагая, что никаких химических реакций или фазовых изменений (таких как плавление или испарение) не происходит, увеличение количества тепловой энергии в образце вещества приведет к повышению его температуры.Точно так же, если предположить, что не происходит никакой химической реакции или фазового перехода (например, конденсации или замерзания), уменьшение количества тепловой энергии в образце вещества приведет к снижению его температуры.

Закон сохранения энергии

Энергия может быть преобразована из одной формы в другую, но полная энергия, присутствующая до изменения, всегда существует в той или иной форме даже после изменения. Это наблюдение выражается в законе сохранения энергии. Закон сохранения энергии гласит, что энергия не создается и не уничтожается, хотя ее можно изменить по форме.Таким образом, полная энергия системы остается постоянной. Например, химическая энергия (вид потенциальной энергии) хранится в молекулах, из которых состоит бензин. Когда бензин сгорает в цилиндрах двигателя автомобиля, быстро расширяющиеся газообразные продукты этой химической реакции генерируют механическую энергию (тип кинетической энергии), когда они перемещают поршни цилиндра.

Этот текст адаптирован из Openstax, Chemistry 2e, раздел 5.1: Основы энергетики.

Что такое энергия? — Определение от WhatIs.com

Энергия — это способность физической системы выполнять работу. Распространенным символом энергии является заглавная буква E . Стандартная единица измерения — джоуль, обозначаемый буквой J. Один джоуль (1 Дж) — это энергия, полученная в результате эквивалентного одному ньютону (1 Н) силы, действующей на один метр (1 м) смещения. Есть две основные формы энергии, называемые потенциальной энергией и кинетической энергией.

Потенциальная энергия, иногда обозначаемая символом U , — это энергия, запасенная в системе.Стационарный объект в гравитационном поле или неподвижная заряженная частица в электрическом поле обладают потенциальной энергией.

Кинетическая энергия — это движение объекта, частицы или набора частиц. Примеры включают падение объекта в гравитационном поле, движение заряженной частицы в электрическом поле и быстрое движение атомов или молекул, когда объект находится при температуре выше нуля Кельвина.

Материя эквивалентна энергии в том смысле, что они связаны уравнением Эйнштейна:

E = MC ²

, где E — энергия в джоулях, м, — масса в килограммах и c — скорость света, равная примерно 2.99792 x 10 ⁸ метра в секунду.

В электрических цепях энергия — это мера мощности, израсходованной с течением времени. В этом смысле один джоуль (1 Дж) эквивалентен одному ватту (1 Вт), рассеиваемому или излучаемому в течение одной секунды (1 с). Распространенной единицей энергии в электроэнергетических компаниях является киловатт-час (кВтч), что эквивалентно одному киловатту (кВт), рассеянному или израсходованному за один час (1 час). Поскольку 1 кВт = 1000 Вт и 1 ч = 3600 с, 1 кВтч = 3,6 x 10 ⁶ Дж.

Тепловая энергия иногда указывается в британских тепловых единицах (британских тепловых единицах) неучеными, где 1 британская тепловая энергия приблизительно равна 1055 Дж.Тепловая или охлаждающая способность системы климат-контроля может быть указана в британских тепловых единицах, но с технической точки зрения это неправильное употребление термина.