Trots energiprincipen behöver vi producera energi varför
Energiprincipen
Energiprincipen (eller lagen ifall energins bevarande) existerar termodynamikens inledande huvudsats samt innebär för att energi ej kunna skapas alternativt förstöra, utan endast omvandlas ifrån enstaka struktur mot enstaka ytterligare. en modell existerar en objekt likt faller ifrån ett höjd; mot ett start äger detta enstaka viss lägesenergi, medan detta faller omvandlas lägesenergin mot kinetisk energi samt då föremålet träffar marken omvandlas rörelseenergin mot framförallt värmeenergi (temperaturen ökar) genom yttre samt inre friktion.
Föremålet (och även nedslagsplatsen) deformeras samt denna deformation existerar vilket såsom återstår från processen sedan värmen avklingat, enstaka möjlig tillämpning från "teknik" (avsiktlig inom stället till ej avsiktlig deformation) detta önskar yttra transaktion från energi.
Huvuddragen inom energiprincipen
[redigera | redigera wikitext]Energipincipen existerar ett empiriskt grundad fysikalisk team såsom postulerar för att energi varken är kapabel skapas alternativt skada, den är kapabel bara omvandlas ifrån ett struktur mot enstaka ytterligare.
på grund av en slutet struktur innebär detta för att den totala energin existerar oförändrad tillsammans med tiden, medan detta inom en öppet struktur innebär för att summan från till- samt bortförd energi existerar noggrant lika massiv såsom förändringen inom systemets inre energi. Energiprincipen är kapabel ej bevisas utan baseras vid oräkneliga experiment samt insamling liksom varenda pekar vid för att den totala energin förblir konstant.
enstaka maskin liksom hypotetiskt bryter mot denna naturlag brukar kallas perpetuum mobile från inledande slaget.
Energiprincipen formuleras såväl på papper eller digitalt likt matematiskt inom en flertal naturvetenskapliga discipliner. Termodynamikens inledande huvudsats existerar en formulering till energiprincipen likt postulerar för att kvantiteten tillfört värme existerar lika massiv vilket kvantiteten utfört sysselsättning inom termodynamisk tvåhjulig.
Inom mekaniken säger Noethers sats för att energiprincipen motsvarar naturlagarnas tidsinvarians.
Historik
[redigera | redigera wikitext]Den grekiske filosofen Thales ifrån Miletos (635 f.Kr.–543 f.Kr.) är kapabel nog anses artikel ett från dem inledande vilket föreställde sig för att naturen äger någon struktur från bevarande. denne plats den förste kände såsom försökte förklara naturens diversitet tillsammans med någonting inuti naturen samt ej utanför.
dock energiprincipen formulerades inledningsvis från den tyske läkarenJulius Robert von Mayer (1814-1878) inom artikeln "Bemerkungen über die Kräfte der unbelebten Natur" inom tidskriften Annalen der Chemie und Pharmacie, 43, 233 (1842). Upptäckten gjordes då denne plats vid ett sjöresa, då han fann för att vissa patienter ägde rödare blod, eftersom dem konsumerade mindre syre, på grund av för att hålla högre kroppstemperatur inom varmare klimat.
denne insåg för att värme samt sysselsättning existerar båda varianter från energi, samt kunde senare beräkna kvantitiva förhållanden då han ägde börjat sätta sig in inom fysiken. Året därefter, 1843, presenterade James Prescott Joule sina experiment var denne kommit fram mot identisk slutsatser.
Klassisk mekanik
[redigera | redigera wikitext]I klassisk mekanik existerar kinetisk energiEkin = ½mv2, var m existerar enstaka kropps massa samt v dess hastighet.
nära ett elastisk stöt mellan numeriskt värde alternativt fler kroppar existerar summan från varenda kinetiska energier bevarad. inom kraftfält finns detta även potentiell energi. Nära jordytan kunna denna lägesenergi beskrivas tillsammans Epot = mgh, var g existerar tyngdaccelerationen samt h höjden ovan ett referensyta.
nära fritt fall existerar summan från kinetisk energi samt lägesenergi konstant. ett mekanisk pendel oscillerar mellan tillåtelse tillsammans med upphöjd potentiell energi samt en tillåtelse tillsammans med upphöjd kinetisk energi. ett ytterligare form eller gestalt från potentiell energi existerar elastisk energi, liksom inom enstaka fjäder. enstaka kraft F utför mekaniskt sysselsättning vid enstaka lekamen, betecknat likt ett energi W = F·s, var s existerar sträckan liksom kroppen förflyttades.
Friktion fullfölja för att mekanisk energi ej existerar bevarad, utan förändras inom termisk energi.
En formel till energiprincipen förmå enkelt sammanfattas i enlighet med följande;
rörelseenergi + lägesenergi + fjäderkraft + tillförd energi = rörelseenergi2 + lägesenergi2 + fjäderkraft2
eller matematiskt,
där m existerar massa, v existerar hastigheten, g existerar tyngdacceleration, k existerar fjäderkonstanten, x existerar längdförändring hos ett fjäder, F existerar kraft (exempelvis friktionskraft, var F = μ·m·g, var μ existerar friktionskonstant), s existerar sträcka (som kraften verkar under).
På vänstra sidan från likhetstecknet beskrivs detta inledande läget inom en händelseförlopp, vid högra sidan beskrivs detta andra läget. mot modell då ett tramp sparkar ett fotboll överförs energin mot fotbollen.
Energi, värme samt arbete
[redigera | redigera wikitext]På senare tidsperiod brukar man yttra för att olika former från energi existerar identisk sak.
Man besitter valt för att definiera krafter utifrån för att partiklar växelverkar tillsammans med varandra. Krafter uppstår genom utbyte från små energikvanta, exempelvis via fotoner alternativt ett variant från fotoner, kallat fononer. dock tidigare besitter man, åtminstone inom termodynamik, via experiment valt för att indela överföringen från energimängder inom storheterna värme samt sysselsättning.
Denna kategorisering existerar tekniskt användbar, eftersom den anger vad såsom blir värme samt vilket vilket går för att nyttja.
Värme motsvarar enstaka oordnad energimängd, representerad från exempelvis gasmolekyler vilket rör sig inom slumpvisa riktningar. Värme överförs naturligt ifrån detta varmare mediet mot detta kallare, inom enlighet tillsammans med termodynamikens andra huvudsats.
inom flera tekniska tillämpningar existerar detta önskvärt för att minimera överföringen från värme. Samtidigt önskar man maximera arbetet, eftersom denna energimängd översätts mot rörelse inom motorer, elektricitet inom kraftverk samt därför vidare. sysselsättning förmå sägas uppstå då molekyler samverkar genom för att mot modell förflytta enstaka pistong inom ett kolv, således för att molekylerna tillsammans fullfölja ett nettoförflyttning.
Matematiskt formuleras ofta energiprincipen
- (energiprincipen vid differentialform)
Här representerar dU enstaka infinitesimal förändring från systemets inre energi, framkallad genom enstaka infinitesimal mängd från tillfört alternativt uträttat jobb samt ett infinitesimal värmeöverföring . Symbolerna samt brukar denna plats användas på grund av för att märka för att U existerar ett tillståndsfunktion medan både Q samt W ej existerar detta.
Från den statistiska mekaniken inser man för att ändrar systemets fördelning från sin energi mellan molekylernas olika energinivåer medan förändrar energinivåerna själva. mot modell orsakar ett volymändring (som ju innebär en tryck-volymarbete) för att avståndet mellan energinivåerna till molekylernas translationsrörelse ändras (se partikeln inom lådan) medan tillförd värme ökar andelen molekyler liksom äger upphöjd translationsenergi.
Aspekter
[redigera | redigera wikitext]I en värmeaggregat alternativt kakelugnar existerar syftet för att förvandla sålunda många likt möjligt från elden mot värme, istället till sysselsättning vilket går åt för att lyfta upp röken genom skorstenen. dock däremot ett glödlampa bör optimeras inom motsats: var önskar man minimera således för att lampan nyttjar därför många vilket möjligt från elektriciteten inom för att exciteraelektronerna, såsom sedan sänder ut ljus (än på grund av för att värme inom glödtråden existerar huvudorsaken mot för att ljus genereras).