Pag-iingat at pagbabago ng enerhiya
Ang konsepto ng pag-iingat ng enerhiya
Ang isang pangunahing batas na napagmasdan upang hawakan para sa lahat ng mga natural na penomena ay nangangailangan ng pag-iingat ng enerhiya — ibig sabihin, na ang kabuuang enerhiya ay hindi nagbabago sa lahat ng maraming mga pagbabago na nagaganap sa kalikasan. Ang pag-iingat ng enerhiya ay hindi isang paglalarawan ng anumang proseso na nangyayari sa kalikasan, ngunit sa halip ito ay isang pahayag na ang dami na tinatawag na enerhiya ay nananatiling hindi alintana kung susuriin o kung ano ang mga proseso - marahil kasama ang mga pagbabagong-anyo ng enerhiya mula sa isang form sa isa pa— magpatuloy sa pagitan ng sunud-sunod na mga pagsusuri.
Ang batas ng pag-iingat ng enerhiya ay inilalapat hindi lamang sa likas na katangian ngunit sa mga sarado o nakahiwalay na mga sistema sa loob ng kalikasan din. Kaya, kung ang mga hangganan ng isang sistema ay maaaring tukuyin sa paraang walang enerhiya na alinman ay idinagdag o tinanggal mula sa system, kung gayon ang enerhiya ay dapat na mapangalagaan sa loob ng system na iyon anuman ang mga detalye ng mga proseso na nangyayari sa loob ng mga hangganan ng system. Ang isang corollary ng closed-system na pahayag na ito ay kapag ang enerhiya ng isang sistema na tinukoy sa dalawang sunud-sunod na mga pagsusuri ay hindi pareho, ang pagkakaiba ay isang sukatan ng dami ng enerhiya na idinagdag o tinanggal mula sa system sa agwat ng oras na lumipas sa pagitan ng dalawang pagsusuri.
Ang enerhiya ay maaaring umiiral sa maraming mga form sa loob ng isang sistema at maaaring ma-convert mula sa isang form sa isa pang sa loob ng pagpilit ng batas ng pag-iingat. Ang iba't ibang mga form na ito ay kinabibilangan ng gravitational, kinetic, thermal, elastic, electrical, chemical, radiant, nuclear, at mass energy. Ito ay ang unibersal na kakayahang magamit ng konsepto ng enerhiya, pati na rin ang pagkakumpleto ng batas ng pag-iingat nito sa loob ng iba't ibang anyo, na ginagawang kaakit-akit at kapaki-pakinabang.
Pagbabago ng enerhiya
Isang mainam na sistema
Ang isang simpleng halimbawa ng isang sistema kung saan ang enerhiya ay na-convert mula sa isang form sa iba pa ay ibinibigay sa paghuhugas ng isang bola na may masa m sa hangin. Kapag ang bola ay itinapon nang patayo mula sa lupa, ang bilis nito at sa gayon ang lakas ng kinetic nito ay bumababa nang tuluy-tuloy hanggang sa ito ay magpapahinga saglit sa pinakamataas na punto nito. Pagkatapos nito ay binabaligtad ang sarili nito, at ang bilis at kinetic na enerhiya ay tumataas nang patuloy habang bumalik ito sa lupa. Ang kinetiko enerhiya E k ng bola sa instant ito pakaliwa daan (ituro 1) ay kalahati ang produkto ng mass at ang square ng mga katulinan, o 1 / 2 mv 1 2, at nabawasan steadily sa zero sa pinakamataas na punto (point 2). Habang tumataas ang bola sa hangin, nakakuha ito ng potensyal na potensyal na enerhiya E p. Ang potensyal na ito ay hindi nangangahulugan na ang enerhiya ay hindi totoo ngunit sa halip na ito ay nakaimbak sa ilang mga likas na anyo at maaaring mailapit upang gumawa ng trabaho. Ang potensyal na potensyal na enerhiya ay enerhiya na nakaimbak sa isang katawan ayon sa posisyon nito sa larangan ng gravitational. Ang potensyal na potensyal na enerhiya ng isang misa m ay sinusunod na bibigyan ng produkto ng masa, ang taas h nakakuha ng kamag-anak sa ilang taas na sanggunian, at ang pagbilis ng g ng isang katawan na nagreresulta mula sa grabidad ng Earth sa paghila nito, o mgh. Sa instant na bola ang kaliwa sa lupa sa taas h 1 ang potensyal na enerhiya E p1 ay mgh 1. Sa pinakamataas na punto nito, ang potensyal na enerhiya E p2 ay mgh 2. Ang paglalapat ng batas ng pag-iingat ng enerhiya at sa pag-aakalang walang alitan sa hangin, ang mga ito ay nagdaragdag upang mabuo ang sumusunod na mga equation:
Sa halimbawang halimbawa na ito ang kinetic enerhiya ng bola sa antas ng lupa ay na-convert sa trabaho sa pagtaas ng bola sa h 2 kung saan ang gravitational potensyal na enerhiya ay nadagdagan ng mg (h 2 - h 1). Bilang ang bola ay bumaba pabalik sa ground level h 1, ito gravitational potensyal na enerhiya ay convert na bumalik sa kinetiko enerhiya at ang kabuuang enerhiya sa h 1 ulit ay 1 / 2 mv 1 2 + mgh 1. Sa kadahilanang ito ng mga kaganapan ang kinetic enerhiya ng bola ay hindi nagbabago sa h 1; sa gayon ang gawaing ginawa sa bola sa pamamagitan ng puwersa ng grabidad na kumikilos dito sa siklo ng mga kaganapan ay zero. Ang sistemang ito ay sinasabing isang konserbatibo.
