Закон сохранения и превращения энергии устанавливает: Закон сохранения и превращения энергии – открытие в механике

Содержание

Закон сохранения и превращения энергии

МегаПредмет 

Обратная связь

ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение


Как определить диапазон голоса - ваш вокал


Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими


Целительная привычка


Как самому избавиться от обидчивости


Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам


Тренинг уверенности в себе


Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком"


Натюрморт и его изобразительные возможности


Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.


Как научиться брать на себя ответственность


Зачем нужны границы в отношениях с детьми?


Световозвращающие элементы на детской одежде


Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия


Как слышать голос Бога


Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)


Глава 3. Завет мужчины с женщиной


Оси и плоскости тела человека

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.


Отёска стен и прирубка косяков Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.


Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Законы сохранения в механике

1. Энергия, работа, мощность

2. Кинетическая энергия

3. Потенциальная энергия

4. Закон сохранения и превращения энергии

5. Закон сохранения импульса

 

Энергия, работа, мощность

Изменение механического движения тела вызывается силами, которые действуют на него со стороны других тел.

С целью количественно описать процесс обмена энергией между взаимодействующими телами, в механике вводится понятие работы силы.

Если тело движется прямолинейно и на него действует постоянная сила F, составляющая некоторый угол α с направлением перемещения, то работа этой силы равна:

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами)

Если взять участок траектории от точки 1 до точки 2, то работа на нем равна алгебраической сумме элементарных работ на отдельных бесконечно малых участках пути.

Единица работы - джоуль (Дж):

1 Дж - работа, совершаемая силой 1 Н на пути 1 м.

Работу считают положительной, если вектор силы совпадает с направле­нием движения, и отрицательной при векторе силы, направленном в проти­воположную движению сторону. Примером отрицательной работы может быть действие тормозящей силы.

Мощность –это работа, совершенная за единицу времени

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами)

Единица мощности – ватт (Вт).

С работой и мощностью связано понятие о механической энергии.



Механическая энергия — это особая физическая величина, характеризующая способность тел совершать работу. Эквива­лентность работы и энергии дает основание измерять эти величины в одина­ковых единицах

Энергия - универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. В механике различают два вида энергии: кинетическую и потенциальную.

 

Кинетическая энергия

Если тело некоторой массы m двигалось под действием приложенных сил, и его скорость изменилась от v

1 до v2, то силы совершили определенную работу A.

Пусть тело движется вдоль прямой линии под действием постоянной силы Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) , при этом тело переместилось на

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами)

Отсюда, с учетом 2 закона Ньютона, следует, что

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами)

Это выражение показывает, что работа, совершенная силой (или равнодействующей всех сил), связана с изменением квадрата скорости (а не самой скорости).

Физическая величина, равная половине произведения массы тела на квадрат его скорости, называется

кинетической энергией тела:

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами)

Работа приложенной к телу равнодействующей силы равна изменению его кинетической энергии.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами)

Это утверждение называют теоремой о кинетической энергии. Теорема о кинетической энергии справедлива и в общем случае, когда тело движется под действием изменяющейся силы, направление которой не совпадает с направлением перемещения.

Кинетическая энергияэто энергия движения, поэтому она всегда положительна и зависит от выбора системы отсчета

Единица кинетической энергии та же, что и единица работы- джоуль (Дж).

Потенциальная энергия

Потенциальная энергия -энергия взаимодействия тел.

Потенциальная энергия определяется взаимным положением тел (например, положением тела относительно поверхности Земли). Понятие потенциальной энергии можно ввести только для сил, работа которых не зависит от траектории движения и определяется только начальным и конечным положениями тела. Такие силы называются консервативными.

Работа консервативных сил на замкнутой траектории равна нулю.

Свойством консервативности обладают сила тяжести и сила упругости. Для этих сил можно ввести понятие потенциальной энергии.

Физическая величина называется потенциальной энергией тела в поле силы тяжести

Eр = mgh.

Она равна работе, которую совершает сила тяжести при опускании тела на нулевой уровень.

Работа силы тяжести равна изменению потенциальной энергии тела, взятому с противоположным знаком

A = –(Eр2 – Eр1).

Потенциальная энергия Eр зависит от выбора нулевого уровня. Физический смысл имеет не сама потенциальная энергия, а ее изменение ΔE

р = Eр2 – Eр1 при перемещении тела из одного положения в другое. Это изменение не зависит от выбора нулевого уровня.

Понятие потенциальной энергии можно ввести и для силы упругости. Эта сила также обладает свойством консервативности. Растягивая (или сжимая) пружину, мы можем делать это различными способами.

Потенциальной энергией пружины (или любого упруго деформированного тела) называют величину

Ер= (kx2)/2

Потенциальная энергия упруго деформированного тела равна работе силы упругости при переходе из данного состояния в состояние с нулевой деформацией.

Потенциальная энергия при упругой деформации – это энергия взаимодействия отдельных частей тела между собой посредством сил упругости.

 

Закон сохранения и превращения энергии

Если тела, составляющие замкнутую механическую систему, взаимодействуют между собой только посредством сил тяготения и упругости, то работа этих сил равна изменению потенциальной энергии тел, взятому с противоположным знаком, эта же работа определяется и по теореме о кинетической энергии, следовательно:

Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2.

Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему консервативных сил, остается неизменной.

Это утверждение выражает закон сохранения энергии в механических процессах. Он является следствием законов Ньютона.

 

 

Сумму E = Ek + Ep называют полной механической энергией. Закон сохранения механической энергии выполняется только тогда, когда тела в замкнутой системе взаимодействуют между собой консервативными силами.

Сила трения не является консервативной. Если между телами, составляющими замкнутую систему, действуют силы трения, то механическая энергия не сохраняется. Часть механической энергии превращается во внутреннюю энергию тел (нагревание).

При любых физических взаимодействиях энергия не возникает и не исчезает. Она лишь превращается из одной формы в другую.

Этот экспериментально установленный факт выражает фундаментальный закон природы –

закон сохранения и превращения энергии.

Одним из следствий закона сохранения и превращения энергии является утверждение о невозможности создания «вечного двигателя» (perpetuum mobile) – машины, которая могла бы неопределенно долго совершать работу, не расходуя при этом энергии.

Закон сохранения импульса

При взаимодействии тел импульс одного тела может частично или полностью передаваться другому телу. Если на систему тел не действуют внешние силы со стороны других тел, то такая система называется замкнутой.

В замкнутой системе векторная сумма импульсов всех тел, входящих в систему, остается постоянной при любых взаимодействиях тел этой системы между собой.

Этот фундаментальный закон природы называется законом сохранения импульса. Он является следствием из второго и третьего законов Ньютона.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами)

Это равенство означает, что в результате взаимодействия двух тел их суммарный импульс не изменился.

Закон сохранения импульса во многих случаях позволяет находить скорости взаимодействующих тел даже тогда, когда значения действующих сил неизвестны. Примером может служить реактивное движение.

 

Механические колебания

1. Гармонические колебания.

2. Маятники.

Гармонические колебания

Колебанияминазываются процессы, в той или иной степени, повторяющиеся во времени.

Изменение координаты точки при колебании можно описать уравнением

X(t) = A cos(wt+ Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) ).

Движение, при котором координата точки изменяется по закону косинуса (или синуса) называетсягармоническим колебанием.

Гармоническое колебание точки определяется тремя параметрами: А, w и φ0.

Параметр A

называется амплитудой колебаний, он равен максимальному отклонению точки от центрального положения (положения равновесия). Эта величина имеет ту же размерность, что и координата x, то есть размерность длины. Изменяющаяся величина Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) называется фазой колебания, а величина φ0 - начальной фазой.

Параметр ω называется круговой(циклической) частотой колебаний. Время одного колебания T называется периодом колебаний.

Круговая частота связана с периодом колебания соотношением

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) .

Если период – это время одного колебания, то величина обратная периоду равна числу колебаний в единицу времени, то есть частоте колебаний

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) .

Связь круговой (циклической) и обычной частоты колебаний

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) .

Маятники

Маятник - тело, совершающее под действием переменной силы колебания.

1. Пружинный маятник — это груз массой m, который подвешен на пружине и совершает гармонические колебания под действием упругой силы F = –kx, где k — жесткость пружины.

Пружинный маятник совершает гармонические колебания по закону

х = А соs (ω0t+φ)

с циклической частотой

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами)

и периодом

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами)

2. Физический маятник — это твердое тело, которое совершает колебания под действием силы тяжести вокруг неподвижной горизонтальной оси, которая проходит через точку О, не совпадающую с центром масс С тела.

Циклическая частота

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) ,

При малых колебаниях физический маятник совершает гармонические колебания с циклической частотой ω0 и периодом

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) ,

где введена величина L=J/(ml) — приведенная длина физического маятника.

3. Математический маятник — это идеализированная система, состоящая из материальной точки массой m, которая подвешена на нерастяжимой невесомой нити, и которая колеблется под действием силы тяжести. Хорошее приближение математического маятника есть небольшой тяжелый шарик, который подвешен на длинной тонкой нити.

Поскольку математический маятник есть частный случай физического маятника, если предположить, что вся его масса сосредоточена в одной точке — центре масс, то найдем выражение для периода малых колебаний математического маятника

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами)

 


Закон сохранения и превращения энергии — Студопедия

Закон сохранения энергии — фундаментальный закон природы, установленный эмпирически и заключающийся в том, что для изолированной физической системы может быть введена скалярная физическая величина, являющаяся функцией параметров системы и называемая энергией, которая сохраняется с течением времени. Поскольку закон сохранения энергии относится не к конкретным величинам и явлениям, а отражает общую, применимую везде и всегда, закономерность, то его можно именовать не законом, а принципом сохранения энергии.

С фундаментальной точки зрения, согласно теореме Нётер, закон сохранения энергии является следствием однородности времени, то есть независимостью законов физики от момента времени, в который рассматривается система. В этом смысле закон сохранения энергии является универсальным, то есть присущим системам самой разной физической природы. При этом выполнение этого закона сохранения в каждой конкретно взятой системе обосновывается подчинением этой системы своим специфическим законам динамики, вообще говоря различающимся для разных систем.

В различных разделах физики по историческим причинам закон сохранения энергии формулировался независимо, в связи с чем были введены различные виды энергии. Говорят, что возможен переход энергии одного типа в другой, но полная энергия системы, равная сумме отдельных видов энергий, сохраняется. Ввиду условности деления энергии на различные виды, такое деление не всегда может быть произведено однозначно.


Для каждого вида энергии закон сохранения может иметь свою, отличающуюся от универсальной, формулировку. Например, в классической механике был сформулирован закон сохранения механической энергии, в термодинамике — первое начало термодинамики, а в электродинамике —теорема Пойнтинга.

С математической точки зрения закон сохранения энергии эквивалентен утверждению, что система дифференциальных уравнений, описывающая динамику данной физической системы, обладает первым интегралом движения, связанным с симметричностью уравнений относительно сдвига во времени.

Философское значение закона. Открытие закона сохранения энергии оказало влияние не только на развитие физических наук, но и на философию XIX века. С именем Роберта Майера связано возникновение так называемого естественно-научного энергетизма — мировоззрения, сводящего всё существующее и происходящее к энергии, её движению и взаимопревращению. В частности, материя и дух в этом представлении являются формами проявления энергии. Главным представителем этого направления энергетизма является немецкий химик Вильгельм Оствальд, высшим императивом философии которого стал лозунг «Не растрачивай понапрасну никакую энергию, используй её!»


Закон сохранения и превращения энергии является одним из важнейших законов природы.

Закон сохранения и превращения энергии является одним из фундаментальных законов природы и может быть сформулирован так: во всех процессах, происходящих в природе, энергия не исчезает и не создается, а переходит от одного тела к другому и превращается из одного вида в другой в эквивалентных количествах.

Закон сохранения и превращения энергии имеет глубокий философский смысл. Он блестяще подтверждает одно из основных положений диалектического материализма о том, что движение является неотъемлемым свойством материи, что оно несотворимо и неуничтожимо, а лишь преобразуется из одних форм в другие.

Закон сохранения и превращения энергии строго выполняется в любых физических процессах, происходящих в природе и технике. В любом потребителе энергия переменного тока не исчезает, а лишь превращается из одной формы в другую в равной количественной мере. С помощью электродвигателя переменного тока происходит преобразование энергии электромагнитных колебаний в механическую энергию, а в лампах накаливания, в спиралях электрических плит и электрических печей электрическая энергия переменного тока преобразуется во внутреннюю энергию нагреваемых тел.

закон сохранения и превращения энергии — со всех языков на русский

См. также в других словарях:

  • ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ (ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ И ПРЕВРАЩЕНИЯ ЭНЕРГИИ) — общий закон природы, согласно которому (см.) любой (см.) при всех процессах, происходящих в системе, остаётся постоянной (сохраняется). При этом энергия не может исчезать бесследно или возникать из ничего, она может только превращаться из одной… …   Большая политехническая энциклопедия

  • Закон сохранения энергии — Закон сохранения энергии  фундаментальный закон природы, установленный эмпирически и заключающийся в том, что для изолированной физической системы может быть введена скалярная физическая величина, являющаяся функцией параметров системы и… …   Википедия

  • ЭНЕРГИИ СОХРАНЕНИЯ ЗАКОН — один из наиб. фун дам. законов природы, согласно к рому важнейшая физ. величина энергия сохраняется в изолиров. системе. В изолиров. системе энергия может переходить из одной формы в другую, но её кол во остаётся постоянным. Если система не… …   Физическая энциклопедия

  • ЭНЕРГИИ СОХРАНЕНИЯ ЗАКОН — закон сохранения и превращения энергии, общий закон природы, согласно к рому энергия любой замкнутой системы при всех процессах, происходящих в системе, сохраняется. При этом энергия может только превращаться из одной формы в другую и… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

  • Закон — 1) необходимое, существенное, устойчивое, повторяющееся отношение между явлениями в природе и обществе. Понятие закон родственно понятию сущности. Существуют три основные группы законов: специфические, или частные (напр., закон сложения скоростей …   Политология. Словарь.

  • ЗАКОН — необходимое, существенное, устойчивое, повторяющееся отношение между явлениями в природе и обществе. Понятие закон родственно понятию сущности. Существуют три основные группы законов: специфические, или частные (напр., закон сложения скоростей в… …   Большой Энциклопедический словарь

  • ЗАКОН (в науке) — ЗАКОН, необходимое, существенное, устойчивое, повторяющееся отношение между явлениями в природе и обществе. Понятие закон родственно понятию сущности. Существуют три основные группы законов: специфические, или частные (напр., закон сложения… …   Энциклопедический словарь

  • СОХРАНЕНИЯ ПРИНЦИПЫ — утверждения, выражающие идею сохранения вещей, свойств или отношений природы и выступающие в качестве принципов науч. теорий. К числу С. п. относятся, напр. известные в физике законы сохранения – энергии, массы, импульса, момента импульса,… …   Философская энциклопедия

  • Энергии сохранения закон —         один из наиболее фундаментальных законов, согласно которому важнейшая физическая величина Энергия сохраняется в изолированной системе. Этому закону подчиняются все без исключения известные процессы в природе. В изолированной системе… …   Большая советская энциклопедия

  • закон — а; м. 1. Нормативный акт, постановление высшего органа государственной власти, принятый в установленном порядке и имеющий юридическую силу. Кодекс законов о труде. З. о социальном обеспечении. З. о воинской обязанности. З. о рынке ценных бумаг.… …   Энциклопедический словарь

  • СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ ЗАКОН — в изолир. системе энергия системы остается постоянной, возможны лишь переходы одного вида энергии в другой. В термодинамике С. э. з. соответствует первое начало термодинамики, к рое выражается ур нием Q = DU + W, где Q кол во сообщенной системе… …   Химическая энциклопедия


закон сохранения энергии — с русского на английский

  • ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ — первый закон термодинамики, в формулировке его первооткрывателей Н. Майера и Г. Гельмгольца гласящий, что при всех изменениях, происходящих в изолированной системе, общая энергия системы остается постоянной. Другая формулировка: при всех… …   Экологический словарь

  • закон сохранения энергии — — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999 г.] Тематики электротехника, основные понятия EN law of conservation of energyenergy lawenergy conservation law …   Справочник технического переводчика

  • Закон сохранения энергии — Закон сохранения энергии  фундаментальный закон природы, установленный эмпирически и заключающийся в том, что для изолированной физической системы может быть введена скалярная физическая величина, являющаяся функцией параметров системы и… …   Википедия

  • закон сохранения энергии — energijos tvermės dėsnis statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. energy conservation law vok. Energieerhaltungssatz, m; Energiesatz, m rus. закон сохранения энергии, m pranc. loi de conservation d’énergie, f …   Fizikos terminų žodynas

  • ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ И МАТЕРИИ — ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ И МАТЕРИИ, два тесно связанных между собой н очень близких по содержанию закона, лежащих в основании всего точного естествознания. Эти законы имеют чисто количественный характер и являются законами экспериментальными.… …   Большая медицинская энциклопедия

  • ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ (ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ И ПРЕВРАЩЕНИЯ ЭНЕРГИИ) — общий закон природы, согласно которому (см.) любой (см.) при всех процессах, происходящих в системе, остаётся постоянной (сохраняется). При этом энергия не может исчезать бесследно или возникать из ничего, она может только превращаться из одной… …   Большая политехническая энциклопедия

  • ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МАССЫ — важнейший закон химии, установленный в 1748 г. М. В. Ломоносовым, а позже и А. Л. Лавуазье. В соответствии с этим законом общая масса всех веществ, участвующих в хим. реакции, в ее начале равна их массе в конце, какие бы реакции ни происходили.… …   Большая политехническая энциклопедия

  • ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МАССЫ — фундаментальный закон нерелятивистской ньютоновской механики, согласно которому масса вещества, поступающего в замкнутую систему, либо накапливается в ней, либо покидает ее, т. е. масса поступающего в систему вещества минус масса выходящего из… …   Экологический словарь

  • Закон сохранения механической энергии — Начала термодинамики Статья является частью серии «Термодинамика». Нулевое начало термодинамики Первое начало термодинамики Второе начало термодинамики Третье начало термодинамики Разделы термодинамики Начал …   Википедия

  • Закон сохранения — Законы сохранения фундаментальные физические законы, согласно которым при определённых условиях некоторые измеримые физические величины, характеризующие замкнутую физическую систему, не изменяются с течением времени. Некоторые из законов… …   Википедия

  • Закон сохранения момента импульса — (закон сохранения углового момента)  один из фундаментальных законов сохранения. Математически выражается через векторную сумму всех моментов импульса относительно выбранной оси для замкнутой системы тел и остается постоянной, пока на… …   Википедия

  • Введение

    Законы сохранения в современной физике

    Оглавление

    Введение 3

    Закон сохранения и превращение энергии 4

    Закон сохранения импульса и момента импульса 7

    Закон сохранения электрического заряда 8

    Закон сохранения массы 10

    Заключение 12

    Список литературы 13

    Законы сохранения - фундаментальные физические законы, согласно которым при определённых условиях некоторые измеримые физические величины, характеризующие замкнутую физическую систему, не изменяются с течением времени.

    Некоторые из законов сохранения выполняются всегда и при всех условиях (например, законы сохранения энергии, импульса, момента импульса, электрического заряда), или, во всяком случае, никогда не наблюдались процессы, противоречащие этим законам. Другие законы являются лишь приближёнными и выполняющимися при определённых условиях (например, закон сохранения массы выполняется в нерелятивистском приближении; закон сохранения чётности выполняется для сильного и электромагнитного взаимодействия, но нарушается в слабом взаимодействии).

    Цель работы на основе анализа специальной литературы по данному вопросу охарактеризовать законы сохранения в классической физике и отметить особенности, уточнения, которые эти законы принимают в современной физике.

    Закон сохранения и превращение энергии

    Первое начало термодинамики известно как закон сохранения энергии. Это фундаментальный закон, согласно которому важнейшая физическая величина - энергия - сохраняется неизменной в изолированной системе.1

    Важным достижением на пути процесса интеграции знаний было открытие фундаментального закона природы - закона сохранения и превращения энергии. Открытие закона сохранения и превращения энергии связывают с именами Р. Майера, Д. Джоуля, Г. Гельмгольца, которые пришли к нему разными путями. Формулировка закона сохранения и превращения энергии, согласно Г. Гельмгольцу: приращение кинетической энергии тела равно убыли его потенциальной энергии. Г. Гельмгольц выразил полученный закон в математической форме и связал закон сохранения энергии с принципом невозможности создания вечного двигателя. Д. Джоуль определил величину эквивалента перевода механической энергии в тепловую. Рассматривая различные виды энергии, Р. Майер в своей работе, выделил: кинетическую, потенциальную, их сумму - механическую энергию, тепловую, электрическую и химическую энергии, пришел к выводу, что все эти виды энергии могут взаимопревращаться - при условии неизменности общего количества энергии. Например, количественным выражением закона сохранения энергии в химическом производстве является тепловой (энергетический) баланс. Применительно к тепловым процессам химической переработки закон сохранения энергии формулируется так: количество тепловой энергии, принесенной в зону взаимодействия веществ, равно количеству энергии вынесенной веществами из этой зоны:

    Qф + Qэ + Qв = Оф' + Qn'

    где Qф - теплота, введенная в процесс с исходными веществами; Qэ - теплота экзотермических реакций; Qв - теплота, введенная в процесс извне; Оф' - теплота, выведенная из процесса с продуктами реакции; Qn' - потери теплоты в окружающую среду.

    Переход энергии из одной формы в другую означает, что энергия в данной ее форме исчезает, превращается в энергию в иной форме. Закон сохранения энергии утверждает, что при любых процессах, происходящих в изолированной системе, полная энергия системы не изменяется, то есть переход энергии из одной формы в другую происходит с соблюдением количественной эквивалентности. Для количественной характеристики различных форм движения вводятся соответствующие им виды энергии: механическая, внутренняя (тепловая), электромагнитная, химическая, ядерная и т. д.

    В современной классической физике закон сохранения энергии имеет форму записи в виде обобщенного уравнения состояния замкнутой термодинамической системы:

    W = Wk + Wp + U,

    где W – полная энергия системы; Wk − кинетическая энергия системы в целом; Wp − потенциальная энергия системы в целом; U – внутренняя энергия системы.

    Данное уравнение указывает на то, что энергия внутри системы может переходить из одного вида энергии в другой (из кинетической энергии в потенциальную) и, наоборот, при неизменности внутренней энергии. Такая форма записи закона сохранения энергии не учитывает возможности перехода энергии из одной формы в другую, то есть не учитывает классификацию энергии по формам и видам. Недостатком формы записи является ее приемлемость лишь для замкнутой системы.

    Закон сохранения энергии можно распространить на незамкнутые системы, если принять во внимание принцип приращений. Этот принцип требует записывать определяющие уравнения, к которым относится и уравнение состояния, не в абсолютных значениях величин, а в их приращениях.

    Для полного учета всех форм энергии в уравнение состояния должна быть добавлена сумма приращений энергии, вызванных изменением состояния системы под влиянием разных форм физического поля. Уравнение состояния принимает обобщенный вид:

    dW = Σi Ui dqi + Σj Uj dqj,

    где i – число форм движения; j – число форм физического поля.

    Это уравнение состояния является наиболее полной формой записи по сравнению с другими формами записи этого уравнения в современной физике и отражает не только перенос энергии из системы в среду или из среды в систему, но и перенос энергии из одной формы движения в другую внутри системы, из энергии любой формы движения в энергию физического поля и наоборот. Данное уравнение положены в основу закона сохранения энергии. Полное название этого закона - закон сохранения и превращения энергии.1

    Закон сохранения энергии - закон, управляющий всеми явлениями природы; исключений из него науке неизвестно. Закон сохранения энергии имеет большое практическое значение, поскольку существенно ограничивает число возможных каналов эволюции системы без ее детального анализа. Так на основании этого закона оказывается возможным априорно отвергнуть любой весьма проект весьма экономически привлекательного вечного двигателя первого рода (устройства, способного совершать работу, превосходящую необходимые для его функционирования затраты энергии).

    Таким образом, закон сохранения энергии действует во всех случаях и повсюду, где одна форма энергии переходит в другую.2

    Закон сохранения и превращение энергии. Формулировка и определение закона сохранения и превращения энергии

    Закон сохранения и превращение энергии является одним из важнейших постулатов физики. Рассмотрим историю его появления, а также основные области применения.

    Страницы истории

    Для начала выясним, кто открыл закон сохранения и превращения энергии. В 1841 году английским физиком Джоулем и русским ученым Ленцем параллельно были проведены эксперименты, в результате которых ученым удалось на практике выяснить связь между механической работой и теплотой.

    Многочисленные исследования, проводимые физиками в разных уголках нашей планеты, предопределили открытие закона сохранения и превращения энергии. В середине девятнадцатого века немецким ученым Майером была дана его формулировка. Ученый попробовал обобщить всю информацию об электричестве, механическом движении, магнетизме, физиологии человека, существовавшую в тот промежуток времени.

    Примерно в этот же период аналогичные мысли были высказаны учеными в Дании, Англии, Германии.

    закон сохранения и превращения энергии

    Эксперименты с теплотой

    Несмотря на многообразие идей, касающихся теплоты, полное представление о ней было дано только русским ученым Михаилом Васильевичем Ломоносовым. Современники не поддержали его идеи, считали, что теплота не связана с движением мельчайшим частиц, из которых состоит вещество.

    Закон сохранения и превращения механической энергии, предложенный Ломоносовым, был поддержан только после того, как в ходе экспериментов Румфорду удалось доказать наличие движения частиц внутри вещества.

    Для получения теплоты физик Дэви пытался плавить лед, осуществлял трение друг о друга двух кусков льда. Он выдвинул гипотезу, согласно которой теплота рассматривалась в качестве колебательного движения частиц материи.

    Закон сохранения и превращение энергии по Майеру предполагал неизменность сил, вызывающих появление теплоты. Подобная идея была раскритикована другими учеными, которые напоминали о том, что сила связана со скоростью и массой, следовательно, ее значение не могло оставаться неизменной величиной.

    В конце девятнадцатого века Майер обобщил свои идеи в брошюре и попытался разрешить актуальную проблему теплоты. Как использовался в то время закон сохранения и превращения энергии? В механике не было единого мнения относительно способов получения, превращения энергии, поэтому до конца девятнадцатого века этот вопрос оставался открытым.

    как читается закон сохранения и превращения энергии

    Особенность закона

    Закон сохранения и превращение энергии является одним из фундаментальных, позволяющих при определенных условиях измерять физические величины. Его называют первым началом термодинамики, основным объектом которого является сохранение этой величины в условиях изолированной системы.

    Закон сохранения и превращения энергии устанавливает зависимость количества теплоты от разных факторов. В ходе экспериментальных исследований, проводимых Майером, Гельмгольцем, Джоулем, были выделены различные виды энергии: потенциальная, кинетическая. Совокупность этих видов была названа механической, химической, электрической, тепловой.

    Закон сохранения и превращение энергии имел следующую формулировку: «Изменение кинетической энергии равно изменению потенциальной энергии».

    Майер пришел к выводу, что все разновидности этой величины способны превращаться друг в друга в случае, если остается неизменным общее количество теплоты.

    закон сохранения и превращения энергии устаналивает

    Математическое выражение

    К примеру, в качестве количественного выражения закона, в химической промышленности выступает энергетический баланс.

    Закон сохранения и превращения энергии устанавливает связь между величиной тепловой энергии, которая попадает в зону взаимодействия различных веществ, с тем ее количеством, которое уходит из данной зоны.

    Переход одного вида энергии в другой не означает, что она исчезает. Нет, наблюдается лишь ее превращение в иную форму.

    При этом наблюдается взаимосвязь: работа – энергия. Закон сохранения и превращения энергии предполагает постоянство этой величины (полное ее количество) при любых процессах, протекающих в изолированной системе. Это свидетельствует о том, что в процессе перехода одного вида в другой, соблюдается количественная эквивалентность. Для того чтобы дать количественную характеристику разных видов движения, в физике введена ядерная, химическая, электромагнитная, тепловая энергия.

    Современная формулировка

    Как читается закон сохранения и превращения энергии в наши дни? Классическая физика предлагает математическую запись данного постулата в виде обобщенного уравнения состояния термодинамической замкнутой системы:

    W = Wk + Wp + U

    Это уравнение показывает, что полная механическая энергия замкнутой системы определяется в виде суммы кинетической, потенциальной, внутренней энергий.

    Закон сохранения и превращения энергии, формула которого была представлена выше, объясняет неизменность этой физической величины в замкнутой системы.

    Основным недостатком математической записи является ее актуальность только для замкнутой термодинамической системы.закон сохранения и превращения механической энергии

    Незамкнутые системы

    Если учитывать принцип приращений, вполне можно распространить закон сохранения энергии и на незамкнутые физические системы. Данный принцип рекомендует записывать математические уравнения, связанные с описанием состояния системы, не в абсолютных показателях, а в их числовых приращениях.

    Чтобы в полной мере учитывались все формы энергии, предлагалось добавлять в классическое уравнение идеальной системы сумму приращений энергий, которые вызваны изменениями состояния анализируемой системы под воздействием различных форм поля.

    В обобщенном варианте уравнение состояния имеет следующий вид:

    dW = Σi Ui dqi + Σj Uj dqj

    Именно это уравнение считается самым полным в современной физике. Именно оно стало основой закона сохранения и превращения энергии.

    работа энергия закон сохранения и превращения энергии

    Значение

    В науке нет исключений из данного закона, он управляет всеми природными явлениями. Именно на основании данного постулата можно выдвигать гипотезы о различных двигателях, включая и опровержения реальности разработки вечного механизма. Его можно применять во всех случаях, когда необходимо объяснять переходы одного вида энергии в другой.открытие закона сохранения и превращения энергии

    Применение в механике

    Как читается закон сохранения и превращения энергии в настоящее время? Его суть заключается в переходе одного вида этой величины в другой, но при этом ее общее значение остается неизменным. Те системы, в которых осуществляются механические процессы, именую консервативными. Такие системы являются идеализированными, то есть, в них не учитываются силы трения, иные виды сопротивлений, вызывающих рассеивание механической энергии.

    В консервативной системе протекают только взаимные переходы потенциальной энергии в кинетическую.

    Работа сил, которые действуют в подобной системе на тело, не связана с формой пути. Ее величина зависит от конечного и начального положения тела. В качестве примера сил такого рода в физике рассматривают силу тяжести. В консервативной системе величина работы силы на замкнутом участке равна нулю, а закон сохранения энергии будет справедлив в следующем виде: «В консервативной замкнутой системе сумма потенциальной и кинетической энергии тел, которые составляют системы, сохраняется неизменной».

    К примеру, в случае свободного падения тела происходит переход потенциальной энергии в кинетическую форму, при этом суммарное значение этих видов не изменяется.

    закон сохранения и превращения энергии в механике

    В заключение

    Механическую работу можно рассматривать в качестве единственного способа взаимного перехода механического движения в иные формы материи.

    Данный закон нашел применение в технике. После выключения двигателя автомобиля, происходит постепенная потеря кинетической энергии, последующая остановка транспортного средства. Исследования показали, что при этом наблюдается выделение определенного количества теплоты, следовательно, трущиеся тела нагреваются, увеличивая свою внутреннюю энергию. В случае трения либо любого сопротивления движению наблюдается переход механической энергии во внутреннюю величину, что свидетельствует о правильности закона.

    Его современная формулировка имеет вид: «Энергия изолированной системы не исчезает в никуда, не появляется из ниоткуда. В любых явлениях, существующих внутри системы, наблюдается переход одного вида энергии в иной, передача от одного тела к другому, без количественного изменения».

    После открытия данного закона физики не оставляют идею о создании вечного двигателя, в котором бы при замкнутом цикле не происходило изменения величины передаваемого системой тепла окружающему миру, в сравнении с получаемым извне теплом. Такая машина смогла бы стать неисчерпаемым источником тепла, способом решения энергетической проблемы человечества.

    закон сохранения энергии примеры

    Согласно закону сохранения энергии: «Энергия не может быть ни создана, ни разрушена. Его можно только трансформировать из одной формы в другую. Потеря одной формы энергии сопровождается таким же увеличением других форм энергии. Потирая руки, мы совершаем механическую работу, в результате которой выделяется тепло, то есть это закон сохранения энергии.
    Механическая энергия = Тепловая энергия + потери
    Пояснение
    Кинетическая и потенциальная энергии - это разные формы одной и той же основной величины, механической энергии.Полная механическая энергия тела складывается из кинетической энергии и потенциальной энергии. В нашем предыдущем обсуждении падающего тела потенциальная энергия может превращаться в кинетическую энергию, а потенциальная энергия - в кинетическую, но общая энергия остается постоянной. Математически это выражается как:

    Полная энергия = P.E + K.E = Константа

    Это один из фундаментальных законов физики. Мы ежедневно наблюдаем множество превращений энергии из одной формы в другую. Некоторые формы, такие как электрическая и химическая энергия, передаются легче, чем другие, например тепло.В конечном итоге вся передача энергии приводит к нагреванию окружающей среды и растрате энергии. Например, P.E падающего объекта меняется на K.E, но при ударе о землю K.E превращается в тепло и звук. Если при передаче энергии кажется, что некоторые из них исчезли, потерянная энергия часто превращается в тепло. Похоже, это судьба всех доступных энергий и одна из причин, по которой необходимо разработать новые источники полезной энергии.
    Согласно соотношению масса-энергия Эйнштейна:
    E = m c², энергия может быть преобразована в массу, а масса может быть преобразована в энергию.Производство пар - это пример преобразования энергии в массу.
    С другой стороны, ядерное деление и ядерный синтез являются примерами преобразования массы в энергию.

    Формула сохранения энергии

    Полная энергия = кинетическая энергия + потенциальная энергия

    уравнение сохранения энергии

    law of conservation of energy

    Рассмотрим тело массой «m», помещенное в точку «p», которая находится на высоте «h» с земли.
    ПЭ тела при A = mgh
    К.E тела в точке A = 0
    Полная энергия тела в точке P = KE + PE = 0 + mgh
    Полная энергия в P = mgh ………… (1)
    Если телу разрешено свободно падать под действием силы тяжести его потенциальная энергия будет продолжать уменьшаться, а кинетическая энергия - увеличиваться.
    Непосредственно перед ударом о землю потенциальная энергия тела будет минимальной или нулевой, в то время как КЭ тела будет максимальным. Если «v» - скорость тела непосредственно перед ударом о землю, тогда К.E корпуса = ½ м².
    law of conservation of energy equation formula and derivation
    law of conservation of energy equation formula and derivation
    Общая энергия при Q = KE + PE
    = mgx + mgh - mgx
    Полная энергия при Q = mgh ———— (3)

    Из уравнений (1), (2) и (3) it Можно видеть, что полная энергия тела остается постоянной везде, если нет силы трения, задействованной во время движения тела.
    Если на тело действует некоторая сила трения, то трение P.E теряется при выполнении работы против силы трения. Таким образом:
    Общая энергия = K.E + P.E + Потеря энергии или работа происходит против силы трения.

    Пример закона сохранения энергии

    • Когда мы включаем электрическую лампочку, мы подаем на нее электрическую энергию, которая преобразуется в тепловую и световую энергию.

    Электрическая энергия = Тепловая энергия + Световая энергия

    • Ископаемые виды топлива, например уголь и бензин, являются хранилищами химической энергии. Когда они сгорают, химическая энергия преобразуется в тепловую, т.е.

    Химическая энергия = тепловая энергия + потери

    • Тепловая энергия, присутствующая в паровом котле, может использоваться для создания парового двигателя.Здесь тепловая энергия преобразуется в кинетическую (механическую энергию), т.е.

    Тепловая энергия = механическая энергия + потери

    На нашем веб-сайте есть следующие темы:

    .

    Преобразование и сохранение энергии

    https://schooltutoring.com/help/wp-content/themes/osmosis/images/empty/thumbnail.jpg 150 150 Бесплатная помощь с домашним заданием Бесплатная помощь с домашним заданием https://schooltutoring.com/help/wp-content/themes/osmosis/images/empty/thumbnail.jpg

    Преобразование и сохранение энергии
    Энергия переходит из одной формы в другую, в результате чего создается энергетическая цепочка.

    Пример:

    1. Солнечная энергия заставляет пищу расти.
    2. Употребляя пищу, мы можем создать в себе запас химической энергии.
    3. Мы можем использовать эту накопленную энергию для работы, как заводить будильник
    4. Теперь часы имеют потенциальную энергию.
    5. Когда звонит будильник, потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию и энергию звука.

    Энергия преобразуется всякий раз, когда работа выполняется. Когда вы поднимаете что-то тяжелое, химическая энергия в ваших мышцах преобразуется в потенциальную энергию поднятого предмета.Чем больше выполняется работа, тем больше энергии преобразуется.
    Энергия должна быть преобразована из одной формы в другую, чтобы ее можно было использовать на практике.

    Пример :
    При сжигании химическая потенциальная энергия бензина изменяется на кинетическую энергию газа. Кинетическая энергия превращается в полезную механическую энергию, которая приводит в движение автомобиль.

    Сохранение энергии:
    Принцип сохранения энергии гласит: «Энергия не может быть создана или уничтожена.
    Энергия может меняться по форме, но она не может быть создана из ничего и не может быть уничтожена.

    Пример:
    Электростанция преобразует химическую энергию топлива в электрическую.
    Когда мы используем электричество, мы не разрушаем электрическую энергию. Мы просто превращаем его в другую форму энергии, такую ​​как тепло, свет или звук.

    Полная энергия Вселенной остается прежней. Энергия только трансформируется и передается от одного тела к другому.

    SchoolTutoring Academy - ведущая компания по оказанию образовательных услуг для школьников и школьников. Мы предлагаем программы репетиторства для учеников K-12, AP и колледжей. Чтобы узнать больше о том, как мы помогаем родителям и ученикам в Новато, посетите: Репетиторство в Новато.

    ,

    Закон сохранения энергии

    ср знать, что энергия существует в разных формах, таких как ядерная энергетика, химия энергия, электрическая потенциальная энергия, упругая энергия, лучистая энергия, тепловая энергия и звук энергии и т. д. Все эти энергии могут быть изменены из одной форма в другую форму. Однако эти энергии не могут быть создан или уничтожен.

    закон сохранения энергии гласит, что энергия не может быть создана или уничтожен. Однако его можно преобразовать из одной формы в другую форму или перенесены с одного объекта на другой объект. Он также определяется как полная энергия в Вселенная никогда не изменится.

    Примеры закона сохранения энергии

    преобразование энергии или сохранение энергии можно увидеть в повседневной жизни.

    1. Когда водитель тормозит движущуюся машину, тормоза будут тереться о колеса автомобиля. Следовательно механический энергия автомобиля заменяется на тепловую энергию за счет к трению между тормоза и движущиеся колеса автомобиля.
    2. Когда горелка включается, химическая энергия клетки преобразуется в электрическую энергию.Когда это электрическая энергия проходит через нить накала лампочка, электрическая энергия преобразуется в свет и тепловая энергия.
    3. В электрические духовки, электрическая энергия преобразуется в тепловая энергия.
    4. В электрический генератор, механическая энергия преобразуется в электроэнергия.
    5. В электродвигателя, электрическая энергия преобразуется в механическая энергия.
    6. Когда ты толкнуть стул руками, потенциальная энергия хранится в вашем теле, переносится на стул и стул начинает двигаться. Как известно, любой объект, в движении имеет кинетический энергия.Следовательно, стул обладает кинетической энергией. Таким образом, потенциал энергия преобразуется в кинетическую энергию.
    7. В процесс фотосинтеза зеленые растения преобразовывают свет энергия, которую они получают от солнца, в хранимые химические вещества энергия.
    8. Во время зарядка аккумулятора, электрическая энергия преобразуется в химическую энергию.
    9. В солнечные батареи, световая энергия преобразуется в электрическую энергия.

    Закон сохранения энергии доказательство

    Рассмотреть шар массы m, как показано на рисунке. Когда человек поднял этот шар и поместил его на высоте "h" над земли, он получит потенциальную энергию, потому что человек передал мячу свою потенциальную энергию, пока поднимая его против силы тяжести.

    Пусть мы найдем полную энергию шара на высоте "h" над земля и общая энергия мяча у земли уровень.

    Чемодан 1: Когда мяч помещен на высоте 'h' над землей

    Когда мяч находится на высоте "h" над землей, он получить потенциальную энергию.Потенциальная энергия шара при высота «h» задается как

    Потенциальная энергия P.E. = mgh

    Однако мяч на высоте «h» находится в состоянии покоя. Следовательно скорость мяча равна нулю, поэтому его кинетическая энергия равна нуль. Кинетическая энергия шара на высоте "h" равна задано как

    Кинетическая энергия К.E. = ½ мв 2
    К.Е. = ½ м (0) 2 (Скорость v = 0 )
    К.Е. = 0


    общая энергия шара, помещенного на высоте "h", равна
    Полная энергия Т.E. = потенциальная энергия P.E. + кинетический энергия К.Е.
    Общая энергия T.E. = mgh + 0
    Общая энергия T.E. знак равно mgh

    Случай 2: Когда мяч падает с высоты h и достигает земли

    Когда мяч падает с высоты "h", мяч движется свободно вниз из-за силы тяжести.Следовательно, постепенно его потенциальная энергия уменьшается, а кинетическая энергия увеличение. В заключение, мяч достигает земли.

    в на уровне земли высота мяча равна нулю. Следовательно, потенциальная энергия мяча равна нулю. потенциальная энергия мяча на уровне земли равна

    Потенциальная энергия P.E. = mgh
    = мг (0) (высота «h» = 0)
    Потенциальная энергия P.E. = 0

    Однако мяч достигает земли со скоростью "v". скорость шара из-за ускорения свободного падения равна задано как

    v 2 = u 2 + 2gh
    Где v = конечная скорость,
    u = начальная скорость,
    g = ускорение свободного падения,
    h = высота

    Первоначально мяч неподвижен. позиция.Следовательно, u = 0

    v 2 = (0) 2 + 2gh (где u = 0)
    v 2 = 2gh

    Кинетическая энергия мяча при уровень земли задан как

    Кинетическая энергия К.E. = ½ мв 2
    = ½ м (2gh) (где v 2 = 2gh)
    Кинетическая энергия К.E. = mgh

    Полная энергия шара при уровень земли задан как

    Полная энергия T.E = потенциальная энергия P.E + кинетическая энергия K.E
    = 0 + mgh
    Полная энергия Т.E = mgh

    Приведенные выше уравнения ясно показывают, что полная энергия (mgh) мяча одинаковы на высоте «h» и на уровне земли. Только он меняется с одной формы (P.E) на другую форму (K.E). Таким образом, закон сохранения энергии доказан.

    ,

    Закон сохранения энергии

    Закон сохранения энергии гласит, что энергия не может быть ни создана, ни уничтожена - она ​​только преобразована из одной формы энергии в другую. Это означает, что система всегда имеет одинаковое количество энергии, если она не добавляется извне. Это особенно сбивает с толку в случае неконсервативных сил, когда энергия преобразуется из механической энергии в тепловую, но общая энергия остается неизменной. Единственный способ использовать энергию - это преобразовывать энергию из одной формы в другую.

    Таким образом, количество энергии в любой системе определяется по следующему уравнению:

    [математика] U_ {T} = U_ {i} + W + Q [/ математика]

    • [math] U_T [/ math] - это полная внутренняя энергия системы.
    • [math] U_i [/ ​​math] - начальная внутренняя энергия системы.
    • [математика] W [/ математика] - это работа, выполняемая системой или в ней.
    • [math] Q [/ math] - тепло, добавляемое к системе или удаляемое из нее.

    Также можно определить изменение внутренней энергии системы с помощью уравнения: [математика] \ Дельта U = W + Q [/ математика]

    Это также утверждение первого закона термодинамики.

    Хотя эти уравнения чрезвычайно эффективны, они могут затруднить понимание силы утверждения. Вывод состоит в том, что энергию нельзя создать из ничего. Общество должно откуда-то получать энергию, хотя есть много секретных мест, откуда можно получить ее (некоторые источники являются первичным топливом, а некоторые источники - потоками первичной энергии).

    В начале 20-го -го и -го века Эйнштейн понял, что даже масса является формой энергии (это называется эквивалентностью массы и энергии).8 м / с [/ математика].

    Для дальнейшего чтения

    Чтобы узнать больше о физике закона сохранения энергии, см. Раздел «Гиперфизика», а о том, как это связано с химией, см. Вики-страницу UC Davis по химии.

    ,

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

    2015-2019 © Игровая комната «Волшебный лес», Челябинск
    тел.:+7 351 724-05-51, +7 351 777-22-55 игровая комната челябинск, праздник детям челябинск