Περιεχόμενο
Ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας είναι ένας σημαντικός νόμος της φυσικής. Βασικά, λέει ότι ενώ η ενέργεια μπορεί να μετατραπεί από το ένα είδος στο άλλο, η συνολική ποσότητα ενέργειας δεν αλλάζει. Αυτός ο νόμος ισχύει μόνο για κλειστά συστήματα, δηλαδή συστήματα που δεν μπορούν να ανταλλάξουν ενέργεια με το περιβάλλον τους. Το σύμπαν, για παράδειγμα, είναι ένα κλειστό σύστημα, ενώ ένα φλιτζάνι καφέ που ψύχεται αργά σε έναν πάγκο δεν είναι.
Συστήματα
Εάν ένα σύστημα μπορεί να ανταλλάξει ενέργεια με το περιβάλλον του, δεν είναι κλειστό σύστημα και η διατήρηση της ενέργειας δεν ισχύει. Η γη, για παράδειγμα, δεν είναι κλειστό σύστημα επειδή μπορεί να δέχεται θερμότητα από τον ήλιο και να εκπέμπει θερμότητα στο διάστημα. Από το ανοιχτό του σύστημα, η συνολική του ενέργεια μπορεί να αλλάξει. Το σύμπαν ως σύνολο είναι ένα κλειστό σύστημα, διότι όσο γνωρίζουμε, δεν είναι σε επαφή με άλλα συστήματα ή σύμπαντα. Κατά συνέπεια η συνολική ενέργεια του σύμπαντος παραμένει αμετάβλητη.
Μορφές Ενέργειας
Η ενέργεια μπορεί να πάρει πολλές διαφορετικές μορφές. Ένα αντικείμενο που κινείται, για παράδειγμα, έχει κινητική ενέργεια ή ενέργεια κίνησης. Ένα αντικείμενο που ανεβαίνει ψηλά πάνω από το έδαφος έχει πιθανή ενέργεια βαρύτητας επειδή η βαρύτητα τραβάει το αντικείμενο και προκαλεί την πτώση του. Το φως από τον ήλιο είναι ενέργεια με τη μορφή ακτινοβολίας. Τα μόρια στο φαγητό σας έχουν χημική δυναμική που μπορείτε να εξαγάγετε μέσω της πέψης και το σώμα σας έχει ενέργεια στην πιο προφανή μορφή όλων - θερμότητα.
Μετατροπή ενέργειας
Στο σύμπαν στο σύνολό του, η ενέργεια δεν καταστρέφεται ποτέ - απλά αλλάζει μορφές. Όταν πέφτει ένας βράχος, για παράδειγμα, το βαρυτικό δυναμικό που κατέχει λόγω του ύψους του μετατρέπεται σε κινητική ενέργεια και όταν χτυπά στο έδαφος η κινητική ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα. Τα φυτά λαμβάνουν ακτινοβολία και μετατρέπουν την ενέργεια που περιέχει σε χημική δυνητική ενέργεια που με τη σειρά της εκχυλίζετε όταν τρώτε τα τρόφιμά σας. Ένα εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας καταναλώνει χημική ενέργεια στον άνθρακα και το μετατρέπει σε ηλεκτρική ενέργεια. Σε όλα αυτά τα σενάρια, η ενέργεια αλλάζει μόνο τις μορφές.
Πρώτος Νόμος
Ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής είναι ένας άλλος τρόπος για να δηλωθεί ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας. Λέει ότι για κάθε σύστημα, η μεταβολή της συνολικής ενέργειας είναι ίση με την ποσότητα της εργασίας που κάνει μείον την ποσότητα ενέργειας που μεταφέρεται σε αυτήν ως θερμότητα. Αυτός είναι απλώς ένας άλλος τρόπος για να εξηγήσουμε την ίδια ιδέα, επειδή η ενέργεια του συστήματος παραμένει σταθερή αν δεν λαμβάνει ενέργεια με τη μορφή εργασίας ή θερμότητας.