From Wikipedia, the free encyclopedia
Енергията (на старогръцки: ἐνέργεια – активност, работа[1]) е скаларна физична величина, която характеризира способността на дадена система да променя състоянието на заобикалящата среда или да извършва работа. Често се среща опростената дефиниция, че енергията на дадена система е способността ѝ да върши работа. Тази опростена дефиниция е удобна в класическата механика. Енергията е величина, която може да бъде приписана на всяка частица, предмет или система от тела. Съществуват различни форми на енергия, които често носят името на съответната сила.
| Серия статии на тема Класическа механика |
 |
| Импулс · Сила · Енергия · Работа · Мощност · Скорост · Ускорение · Инерционен момент · Момент на сила · Момент на импулса
Основни понятия
Формулировки
Раздели
Закони за запазване
|
Немският физик Херман фон Хелмхолц установява, че всички форми на енергия са еквивалентни и само се превръщат една в друга.[2] При всички тези трансформации цялата енергия остава непроменена. Енергията не може да бъде създавана или унищожавана. Този принцип е известен като Закон за запазване на енергията, валиден е за всяка изолирана система и е директно следствие от това, че физичните закони не се променят с времето.[3] Възможно е обаче енергията да зависи от отправната система.
Мерната единица в SI е джаул, но в някои други системи се ползват киловатчас или килокалория.
.jpg)
Eнергия идва от старогръцката дума (ενέργεια) и означава действие, активност, сила в действие.[4] Едни от най-ранните ѝ появи са в трудовете на Аристотел, без неговото авторството да може да се приема със сигурност, тъй като са били многократно преписвани и редактирани.
През латинския език, (energia), думата е преминала във френския, където най-често е употребявана в стилистичен смисъл (като „енергичен“).
В класическата механика понятието за енергия е развито първо от Готфрид Лайбниц и Йохан Бернули, които го описват като жива сила, vis viva. Холандецът Уилем Джейкъб Гравезанд (Willem 's Gravesande) прави експерименти, като пуска предмети с различно тегло от различни височини и определя, че проникването им в глинено блокче зависи от квадрата на скоростта. Маркиза Емили дьо Шатле в Уроци по физика (Institutions de Physique), книга публикувана през 1740 година, обединява идеите на Лайбниц с практическите наблюдения на Гравезанд и развива по-нататък идеята, че енергията на движещо се тяло е пропорционална на произведението на неговата маса и квадрата на скоростта, E ∝ mv².[5]
През 1808 година, Томас Янг е първият, който употребява думата в съвременния ѝ смисъл.[6] Густав Гаспар Кориолис описва кинетичната енергия през 1829 година, а Уилям Ранкин въвежда понятието потенциална енергия. През следващите години възникват нови понятия за различни форми на енергията – електрическа, химична, топлинна, атомна и т.н.
В химията това е енергията, която се свързва с атомите и молекулите и се дефинира като работата, извършена от електрическите сили при преподреждане на електрическите заряди. Ако химическата енергия при дадена химична реакция намалява, това означава, че е предадена на заобикалящата среда (най-често във формата на топлина). Ако химическата енергия се увеличава, това означава, че енергия от заобикалящата среда е превърната в химическа.
По време на метаболитни процеси химичните връзки се разкъсват и свързаните с това промени в енергията се изучават от биоенергетиката. Енергия често е съхранена в клетките във формата на химични връзки в молекулите.
Изригването на вулкани, земетресения, урагани, мълнии, всички те могат да се обяснят чрез трансформиране на един вид енергия в друга. Енергията за някои от тези явления идва от слънцето.
Тук могат да се видят едни от най-грандиозните трансформации на един вид енергия в друга (супернова, черна дупка) и еквивалентността на маса и енергия.
...| Видове енергия: | |
|---|---|
 | Механична енергия |
 | Електрическа енергия |
 | Електромагнитна енергия |
 | Химична енергия |
 | Ядрена енергия |
| ‹♦› | Топлинна енергия |
| Енергия на вакуума | |
| Хипотетична: | |
| Тъмна енергия | |
Механична енергия (в класическата механика) е сумата от кинетичната и потенциалната енергия на една система. Потенциалната енергия може да бъде гравитационна или еластична и е свързана с позицията на едно тяло в силово поле. За нея се използва символ Ep, V или Φ и се дефинира като работата, извършена срещу дадена сила при промяна на позицията на тялото спрямо отправна позиция. Потенциалната енергия може да се превърне в кинетична, която е наречена енергия на движението и най-често се означава със символа Ek.
Обобщение:
Вътрешната енергия на дадена термодинамична система се дефинира от Първия закон на термодинамиката. В по-простите термодинамични системи, като газ, разредена плазма и други, вътрешната енергия е кинетичната енергия на микроскопичното случайно движение на частиците от средата. При други по-сложни термодинамични системи, като течност, твърди тела, плазма и други, се отчита и потенциалната енергия на взаимодействие между тях.
Електромагнитна енергия е енергията на електромагнитното поле или транспортираната от електрическия ток. Енергията се дефинира като способността да се извършва работа и електромагнитната енергия е просто един от типовете енергия. Примери на електромагнитна енергия:
Ядрена енергия (използва се често и като атомна енергия) е енергията, освобождаваща се при разпадането на атомното ядро и намираща приложение в енергетиката за получаване на електричество в резултат на контролирана верижна реакция.
Превръщането на масата в енергия се описва с уравнението за еквивалентност на маса и енергия, изведено от Алберт Айнщайн през 1905 година.
Кинетичната енергия е енергия на система, която се дължи на движението на елементите ѝ. В Нютоновата механика тази енергия на частица с маса и скорост се определя с формулата
Ако системата е затворена, то върху нея не въздействат никакви външни сили. Следователно по втория закон на Нютон, нейното ускорение е нула, което означава, че тя може да се движи само с постоянна скорост.
За система от тела кинетичната енергия е сумата от кинетичните енергии на съставящите я тела. Затова при преместване на едно твърдо тяло, масата е общата, а скоростта е общата скорост на всички елементи от това тяло.
Сила приложена и действаща на системата отвън е пропорционална на масата и ускорението:
Съгласно Закона за запазване на енергията и Втория закон на Нютон за една механична система, ако на дадено тяло действа външна сила F, то работата A, извършена от тази сила, е равна на промяната в кинетичната енергия и е равна на силата умножена с изминатия от тялото път S:
Ако заместим кинетичната енергия със съответната формула, за работата получаваме:
С други думи механичната работа, извършена от външна сила F, е пропорционална на масата и на квадрата на промяната в скоростта на тялото.
Мерната единица за кинетичната енергия е Джаул (J) – същата, като мерната единица за работа.
Законът за запазване на енергията гласи:[9]
| Единица | Еквивалент в | |||
|---|---|---|---|---|
| джаул | ерг | калория | eV | |
| 1 джаул | 1 | 107 | 0,238846 | 0,624146•1019 |
| 1 ерг | 10-7 | 1 | 2,38846•10-8 | 0,624146•1012 |
| 1 международен джаул | 1,00019 | 1,00019•107 | 0,238891 | 0,624332•1019 |
| 1 килограм-сила·метър | 9,80665 | 9,80665•107 | 2,34227 | 6,12078•1019 |
| 1 киловатчас | 3,60000•106 | 3,60000•1013 | 8,5985•105 | 2,24693•1025 |
| 1 л•атмосфера | 101,3278 | 1,013278•109 | 24,2017 | 63,24333•1019 |
| 1 калория | 4,1868 | 4,1868•107 | 1 | 2,58287•1019 |
| 1 термохимична калория | 4,18400 | 4,18400•107 | 0,99933 | 2,58143•1019 |
| 1 електронволт | 1,60219•10-19 | 1,60219•10-12 | 3,92677•10-20 | 1 |
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
