Selitämme, mikä on energiansäästön periaate, miten se toimii ja joitain käytännön esimerkkejä tästä fysikaalisesta laista.
Mikä on energiansäästön periaate?
Energiansäästön periaate tai Energiansäästölaki, joka tunnetaan myös nimellä termodynamiikan ensimmäinen periaate, sanoo, että kokonaismäärä Energiaa eristetyssä fysikaalisessa järjestelmässä (eli ilman minkäänlaista vuorovaikutusta muiden järjestelmien kanssa) se pysyy aina samana, paitsi silloin, kun se muunnetaan muun tyyppiseksi energiaksi.
Tämä tiivistyy periaatteeseen, että energia universumi Sitä ei voida luoda eikä tuhota, se vain muunnetaan muiksi energiamuodoiksi, kuten sähköenergiaksi kalorienergiaa (näin vastukset toimivat) tai valoenergiassa (näin toimivat hehkulamput). Siten tiettyjä töitä suoritettaessa tai tiettyjen kemiallisten reaktioiden esiintyessä alku- ja loppuenergian määrä näyttää vaihtelevan, jos sen muunnoksia ei oteta huomioon.
Energiansäästöperiaatteen mukaan kun tietty määrä lämpöä (Q) tuodaan järjestelmään, se on aina yhtä suuri kuin sisäisen energian määrän kasvun (ΔU) ja lämpömäärän erotus. Job (W) sanoi järjestelmä. Tällä tavalla meillä on kaava: Q = ΔU + W, josta se seuraa ΔU = Q - W.
Tämä periaate koskee myös alaakemia, koska kemialliseen reaktioon liittyvällä energialla on taipumus aina säilyä, aivan kutenmassa-, paitsi tapauksissa, joissa jälkimmäinen muunnetaan energiaksi, kuten Albert Einsteinin kuuluisa kaava osoittaa E = m.c2, jossa E on energia, m on massa ja c onvalonnopeus. Tämä yhtälö on äärimmäisen tärkeä relativistisissa teorioissa.
Energiaa ei siis menetetä, kuten on jo sanottu, mutta se voi lakata olemasta hyödyllinen työn suorittamisessa termodynamiikan toisen lain mukaan:haje järjestelmän (häiriö) pyrkii lisääntymäänsääToisin sanoen järjestelmät pyrkivät väistämättä häiriintymään.
Tämän toisen lain toiminta ensimmäisen lain mukaisesti estää erillisten järjestelmien olemassaolon, jotka pitävät energiansa muuttumattomana ikuisesti (kuten liikettä perpetual tai termospullon kuuma sisältö). Se, että energiaa ei voida luoda tai tuhota, ei tarkoita, että se pysyy muuttumattomana.
Esimerkkejä energiansäästöperiaatteesta
Oletetaan, että liukumäellä on tyttö levossa. Vain yksi toimii sen mukaan gravitaatiopotentiaalienergiaSiksi sen liike-energia on 0 J. Kun se liukuu alas liukumäellä, sen nopeus kasvaa ja niin myös sen nopeus kasvaa. Kineettinen energia, mutta korkeutta menetettäessä myös sen gravitaatiopotentiaalienergia pienenee. Lopulta se saavuttaa täyden nopeuden heti liukumäen lopussa maksimaalisella kineettisellä energiallaan. Mutta hänen pituutensa on laskenut ja hänen Mahdollinen energia gravitaatioenergia on 0 J. Yksi energia muuttuu toiseksi, mutta molempien summa tuottaa aina saman määrän kuvatussa järjestelmässä.
Toinen mahdollinen esimerkki on hehkulampun toiminta, joka vastaanottaa tietyn määrän Sähkövoima aktivoimalla kytkin ja muuntaa sen muotoon valoenergia ja lämpöenergiassa, kun lamppu lämpenee. Sähkö-, lämpö- ja valoenergian kokonaismäärä on sama, mutta se on muutettu sähköisestä valoksi ja lämpöenergiaksi.