Энергия

Что такое энергия в физике

Определение

Энергия — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие.

В переводе с древне-греческого ἐνέργεια (энергия) означает действие, силу, мощь.

Однозначно трактуется понятие энергии в закрытой системе. Это величина, сохраняющая свое значение с течением времени, что и заключено в законе сохранения энергии.

Осторожно! Если преподаватель обнаружит плагиат в работе, не избежать крупных проблем (вплоть до отчисления). Если нет возможности написать самому, закажите тут.

С другой стороны, это величина, потенциально характеризующая максимальную работу, на которую способно тело, т.е. его запас работы.

Примечание

Энергию нельзя себе представить подобно физическому телу. Это характеристики того запаса сил, который имеется у вещества или тела для совершения работы.

Проявление энергии присутствует повсюду: от микроскопических предметов до мирового пространства. При этом общим является свойство перехода одного вида энергии в другой при постоянной количественной характеристике. О таком свойстве впервые сказал Ф.Энгельс. Он назвал его «законом сохранения и превращения энергии». Это легло в основу введения общей измерительной единицы — Джоуля. В то же время, для подсчета количества теплоты используется калория, а электрической энергии — кВт час.

Важно, что любой вид энергии, присутствующий в технической термодинамике, кроме тепловой, — это определенным образом направленное движение. Если в механике энергия необходима для движения тел в пространстве, то в электричестве она заметна в виде электрического тока.

Тепловая разновидность проявляется в молекулярном и внутримолекулярном взаимодействии, а также беспорядочном движении атомов и молекул, больше хаотического характера. Таким образом, тепловая энергия отличается от других видов неопределенным характером движения участвующих в процессе микрочастиц. В таком случае возникает вопрос: как может энергия хаотичного движения получить направленный характер при переходе в ее другой вид? На этот и другие вопросы отвечает техническая термодинамика.

Кто ввел понятие энергия

Термин «Энергия» был введен в обиход Аристотелем, на страницах известного трактата «Физика». При этом значение употребляемого слова было отнесено сугубо к деятельности людей.

Более современный смысл был передан слову в обмен на словосочетание «живая сила» Томасом Юнгом. Чуть позднее, в 1829 году Гаспар-Гюстав Кориолис обнаружил взаимосвязь работы и кинетической энергии, а в 1853 году Ренкин дополнил понятие разновидностью: «потенциальная».

В 1881 году Уильямом Томсоном было заявлено, что введенное Томасом Юнгом определение справедливо. В подтверждение этого была выдвинута теория, которая устанавливала взаимосвязь между математическими расчетами и природой самого процесса. В свое время Томсон говорил, что только сейчас видение Томсона получило практическое подтверждение.

Примечание

В течение последующих 30-ти лет появлялись новые термины: «динамическая теория тепла», «термодинамика и ее законы», «биологическая термодинамика», «термоэкономика» и пр. Параллельно шли понятия: «энтропия», «мощность», «поток энергии» и т.д.

В начале 60-х годов прошлого века нобелевский лауреат Р.Фейнман утверждал, что исключений из закона сохранения энергии, как управляющего явлениями природы, не существует. Несмотря на то, что это математические действия, суть закономерности ни в коем случае не меняется.

Виды энергии, какие существуют в природе

Тела, независимо от своего состояния, массы и длины, содержат несколько видов энергии. Среди них:

  • тепловая;
  • механическая;
  • электрическая;
  • внутриядерная;
  • химическая.

Кроме этого, физики различают энергию окружающих полей:

  • магнитную;
  • электромагнитную;
  • электрическую;
  • гравитационную.

Если сложить все разновидности, то получится полная энергия тела или вещества.

Часть из названных разновидностей относится к понятию внутренней энергии. Пример: химическая, тепловая. Остальные, проявляющиеся при перемещении в пространстве, носят название внешней. К этой группе принадлежит энергия физических полей, окружающих тело. В качестве примера можно привести летящий снаряд. Внешнеэнергетические характеристики представлены кинетической и потенциальной энергиями гравитационного поля.

Относительно внутренней энергии можно сказать, что она представлена двумя частями: внутренней тепловой и внутренней нулевой тела, которое имеет температуру абсолютного нуля. К внутренней тепловой относят ту часть энергии, которая диктует беспорядочное движение молекул и атомов. Она выражается посредством температуры или прочих критериев. Исходя из того, что t тела не полностью выражает тепловую внутреннюю энергию, ее колебания бывают и при температурной константе. Например, испарение, сублимация, плавление — процессы, где меняется фаза вещества и характер движения молекул.

Примечание

Любой из компонентов полной энергии способен переходить в другую разновидность. Химические реакции по экзотермическому типу сопровождаются превращением нулевой энергии в тепловую. При этом полученные вещества имеют меньшею нулевую энергию, поэтому процесс идет с выделением тепла. Эндотермические процессы имеют противоположный характер.

Если химический состав не меняется, то не происходит и изменения нулевой энергии. Перемены касаются только внутренней тепловой. Благодаря этому, при решении задач можно учитывать только изменения внутренней тепловой энергии которая сокращенно называется просто внутренней.

Основные виды производственной энергии

К видам энергии, которая производится человеком для его нужд, относятся:

  • тепловая;
  • химическая (энергия топлива, пара или горячей воды);
  • электрическая;
  • механическая.

Деятельность любого предприятия связана с энергетическим обеспечением. Наиболее востребованы сегодня такие энергетические ресурсы как натуральное топливо, сжатый воздух, электрический ток, сжиженный или природный газ, горячая вода, возможно, под напором, конденсат. Эти ресурсы находят применение в качестве теплоносителя, двигательной силы, процессов освещения, вентиляции поддержания нормального микроклимата и пр.

В зависимости от вида производства происходит выбор энергоресурса. Для этого проводится сравнительный анализ норм расхода технологического топлива и той энергии, которая получается, затрат на разработку и внедрение в производственный процесс. Экономия достигается за счет частичного получения собственной энергии, для чего разрабатываются новые современные технологии и средства производства.

Специальные службы занимаются совершенствованием энергохозяйства с целью повышения эффективности его использования. Работа осуществляется по направлениям:

  • использование энергосберегающего оборудования;
  • поиски наиболее экономичных энергоресурсов;
  • разработка рациональных схем энергопотребления;
  • учет использования энергоресурсов;
  • научные подходы в организации труда.

Насколько полезной была для вас статья?

Рейтинг: 4.17 (Голосов: 6)

Заметили ошибку?

Выделите текст и нажмите одновременно клавиши «Ctrl» и «Enter»