Форми та збереження енергії - 1S - Курс фізико-хімії - Картабель

Резюме

Енергія - це величина, яка може приймати різні форми. Його характеристика полягає в тому, що його не можна ні створити, ні знищити. Таким чином, енергія ізольованої системи зберігається. Енергія, пов’язана з рухом системи, - це механічна енергія, сума її кінетичної енергії, пов’язана з її швидкістю, та її потенційна енергія гравітації, пов’язана з її висотою. Ця механічна енергія зберігається, якщо єдиною силою, яку відчуває система, є її вага, що має місце під час вільного падіння.

Різні форми енергії

Поняття енергії

Енергія

Енергія системи виражає її здатність змінювати стан інших систем, з якими вона взаємодіє. Його одиниця виміру - джоуль (J).

Енергія проявляється у дуже великій кількості різних форм: кінетична енергія, гравітаційний потенціал, механічна, теплова, хімічна, електрична, радіаційна, ядерна тощо.

Енергія, пов’язана зі швидкістю: кінетична енергія

Кінетична енергія

Кінетична енергія Ec системи маси m, пожвавленої поступальним рухом, - це енергія, якою вона володіє завдяки своїй швидкості v:

Кінетична енергія твердого тіла масою 10 кг, що рухається зі швидкістю 2,0 м.с -1, становить:

E_ = \ dfrac \ раз m \ раз v ^ = \ dfrac \ раз 10 \ раз 20 ^ = 20 Дж

Корисно знати, як перетворити швидкість, виражену в km.h −1, у m.s −1 і навпаки:

Швидкість 130 км. Год −1 відповідає \ dfrac6> = 36 м. С -1 .

Як і швидкість, кінетична енергія залежить від системи відліку.

Енергія, пов’язана з висотою: потенційна енергія гравітації

Потенційна енергія гравітації

Потенційна енергія гравітації EPP системи масою m - це енергія, якою вона володіє завдяки своїй висоті z відносно відліку потенційних енергій гравітації:

E_ = m_ \ раз g_ \ праворуч)> \ раз z_, де g - інтенсивність сили тяжіння: g = 9,81 н.кг -1

Потенційна енергія гравітації твердого тіла масою 10 кг, розташованого на висоті 2,50 м від землі, становить:

E_ = m \ раз g \ раз z = 10 \ раз 981 \ раз 250 = 25 \ раз 10 ^ Дж.

Потенційна енергія системи може бути негативною: це означає, що система знаходиться нижче висоти, обраної в якості еталону. Але, як правило, ми уникаємо цієї ситуації.

Механічна енергія

Механічна енергія E_M системи - це сума її кінетичної енергії E_C та потенційної енергії тяжіння E_:

Механічна енергія твердої речовини масою 10 кг, що рухається зі швидкістю 2,0 м.с -1 на висоті 2,50 м, відносно відліку потенційних енергій гравітації становить:

E_ = E_ + E_ = \ dfrac \ разів m \ разів v ^ 2 + m \ разів g \ разів z = \ dfrac \ разів 10 \ разів 20 ^ 2 + 10 \ разів 981 \ разів 25 = 27 \ разів 10 ^ 2 J.

Принцип енергозбереження

Штатів

Принцип енергозбереження

Енергію ізольованої системи неможливо створити або знищити: вона зберігається.

Будь-яке зменшення енергії однієї системи супроводжується рівним збільшенням енергії інших систем.

Приклад механічної енергії

Вільне падіння

Тверде тіло перебуває у вільному падінні, коли воно піддається лише його вазі або коли інші сили, що діють на нього, незначні порівняно з його вагою.

Парашутист стрибає з літака, і ми нехтуємо тертям, яке на нього чинить повітря:

Перш ніж відкрити парашут, він піддається лише вазі: отже, він знаходиться у вільному падінні.
Відкривши парашут, він піддається своїй вазі та дії повітря на полотно парашута: отже, він більше не вільно падає.

Збереження механічної енергії

Якщо єдиною силою, що діє на тверде тіло, є його вага (або якщо інші сили компенсують одна одну), його механічна енергія зберігається:

Це стосується твердої речовини у вільне падіння.

М'яч, кинутий вгору, має параболічний рух:

Параболічний рух кинутої кулі

Якщо тертя відсутнє або незначне, куля перебуває у вільному падінні, і тому її механічна енергія зберігається: під час її підйому, коли його кінетична енергія зменшується, потенційна гравітаційна енергія збільшується і навпаки під час спуска.

Кінетичний, гравітаційний потенціал та механічна енергія як функція часу під час безфрикційного параболічного руху кинутої кулі

Якщо тертя не є незначним, куля не перебуває у вільному падінні і, отже, її механічна енергія не зберігається: під час перенесення кінетичної енергії в потенційну енергію тяжіння (або навпаки) частина енергії кульки розсіюється за рахунок тертя та його механічна енергія з часом зменшуються.

Кінетичний, гравітаційний потенціал та механічна енергія як функція часу під час параболічного руху із тертям кинутої кулі

Застосування для відкриття нейтрино при β-розпаді-

У 1914 році Джеймс Чадвік вимірює енергію електрона, що випромінюється під час бета-розпаду, і виявляє, що принцип збереження енергії не дотримується, оскільки енергія батьківського ядра залишається більшою, ніж сума енергії дитячого ядра і цього електрон:

У 30-х роках Вольфганг Паулі постулював, що під час цього розпаду також виділялася інша частинка, нейтральна, а потім невідома, і що, беручи до уваги її енергію, принцип збереження енергії добре дотримувався. Лише в 1956 році його гіпотеза була підтверджена, частинка, про яку йде мова, була антинейтрино.

Написання повної \ beta ^ реакції розпаду показує антинейтрино, позначене \ overline>:

\ Бета ^ розпади супроводжуються викидом нейтрино, зазначеного \ nu_ .

Повне написання реакції \ beta ^ розпаду:

Вища школа
Перший S
Хімічна фізика
Курс: Форми та збереження енергії

Дивіться також

Форма: Форми та збереження енергії
Вікторина: Форми та збереження енергії
Метод: Маніпулювати формулою кінетичної енергії
Метод: Маніпулювати формулою потенційної енергії
Метод: Розрахувати механічну енергію
Метод: Визначте, чи зберігається механічна енергія
Метод: Використовуйте енергетичні криві твердої речовини з часом
Метод: Обчисліть загальну енергію системи
Метод: Обчисліть енергію під час зміни температури
Метод: Визначити температуру рівноваги під час передачі енергії між двома тілами
Метод: Застосувати принцип збереження енергії
Вправа: Обчисліть кінетичну енергію
Вправа: Обчисліть швидкість за кінетичною енергією
Вправа: Обчисліть масу за кінетичною енергією
Вправа: Обчисліть потенційну енергію
Вправа: Обчисліть висоту над потенційною енергією
Вправа: Обчисліть масу за потенційною енергією
Вправа: Обчисліть механічну енергію
Вправа: Визначте, чи зберігається механічна енергія
Вправа: Використовуйте енергетичні криві твердої речовини з часом
Вправа: Обчисліть загальну енергію системи
Вправа: Застосовуйте принцип збереження енергії
Вправа: Обчисліть енергію під час зміни температури
Вправа: Визначте рівноважну температуру під час передачі енергії між двома тілами
Проблема: Вивчення енергії лижника
Проблема: Вивчіть випадок пружини
Проблема: Вивчення стрибка парашутиста
Проблема: Вивчення періодичного руху гойдалок
Проблема: Вивчення енергетичного балансу бета-розпаду
Завдання: Визначити кінцеву швидкість вільно падаючого об’єкта
Проблема: Застосування енергозбереження до експерименту Джоуля
Проблема: Визначення теплоємності за допомогою калориметра

09 73 28 96 71 (Ціна місцевого дзвінка)

Потрібна інформація ?

Потрібна додаткова інформація про підписку чи вміст? Наші педагогічні консультанти готові допомогти вам і відповісти на ваші запитання електронною поштою або телефоном, з понеділка по п’ятницю з 9:00 до 18:30.

4.52322/5 на основі 14688 відгуків

Альфа слідкує за вами скрізь

Знайдіть Alfa в додатку, на сайті, у вашій поштовій скриньці або в соціальних мережах. Він супроводжує вас протягом вашої шкільної кар’єри, щоб допомогти вам прогресувати, мотивувати вас і відповісти на ваші запитання.