Меню Закрыть

Что является мерой изменения энергии систем тел – «Какие бывают способы изменения внутренней энергии?» – Яндекс.Знатоки

A. Изменение энергии — PhysBook

Изменение внутренней энергии

Внутренняя энергия тела может изменяться двумя способами:

  1. При совершении механической работы.
    а) Если внешняя сила вызывает деформацию тела, то при этом изменяются расстояния между частицами, из которых оно состоит, а следовательно, изменяется потенциальная энергия взаимодействия частиц. При неупругих деформациях, кроме того, изменяется температура тела, т.е. изменяется кинетическая энергия теплового движения частиц. Но при деформации тела совершается работа, которая и является мерой изменения внутренней энергии тела.
    б) Внутренняя энергия тела изменяется также при его неупругом соударении с другим телом. Как мы видели раньше, при неупругом соударении тел их кинетическая энергия уменьшается, она превращается во внутреннюю (например, если ударить несколько раз молотком по проволоке, лежащей на наковальне, — проволока нагреется). Мерой изменения кинетической энергии тела является, согласно теореме о кинетической энергии, работа действующих сил. Эта работа может служить и мерой изменения внутренней энергии.
    в) Изменение внутренней энергии тела происходит под действием силы трения, поскольку, как известно из опыта, трение всегда сопровождается изменением температуры трущихся тел. Работа силы трения может служить мерой изменения внутренней энергии.
  2. Существует еще способ изменения энергии тела, не связанный с работой сил. Так, если тело поместить в пламя горелки, его температура изменится, следовательно, изменится и его внутренняя энергия. Однако никакая работа здесь не совершалась, ибо не происходило видимого перемещения ни самого тела, ни его частей.
    Изменение внутренней энергии системы без совершения работы называется теплообменом (теплопередачей).
    Существует три вида теплообмена: теплопроводность, конвекция и излучение.
    а) Теплопроводностью называется процесс теплообмена между телами (или частями тела) при их непосредственном контакте, обусловленный тепловым хаотическим движением частиц тела. Амплитуда колебаний молекул твердого тела тем больше, чем выше его температура. Теплопроводность газов обусловлена обменом энергией между молекулами газа при их столкновениях. В случае жидкостей работают оба механизма. Теплопроводность вещества максимальна в твердом и минимальна в газообразном состоянии.
    б) Конвекция представляет собой теплопередачу нагретыми потоками жидкости или газа от одних участков занимаемого ими объема в другие.
    в) Теплообмен при излучении осуществляется на расстоянии посредством электромагнитных волн.

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. — Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. — C. 153-154.

www.physbook.ru

она характеризует способность физических тел или систем совершить движение.

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 28Следующая ⇒

Существуют различные виды энергии, такие как механическая, внутренняя, ядерная и т.д. В процессе взаимодействия тел формы движения материи, и тем самым вид энергии, могут изменяться, но во всех случаях энергия, отданная (в той или иной форме) одним телом другому телу, равна энергии, полученной последним.

Работа является количественной мерой изменения энергии тела (системы тел) при переходе его из одного энергетического состояния в другое.Поэтому можно сказать, что энергия тела (системы тел) характеризует его способность совершить работу (энергия тела – это его

работоспособность).

Изменение механического движения тела вызывается силами, действующими на него со стороны других тел, поэтому в механике вводится понятие работы силы.

Работа и энергия – различные физические величины, несмотря на то, что они имеют одинаковые единицы измерения.

Для прямолинейно движущегося тела и постоянной силы F (рис. 15) работа , где угол между и .

Но может измениться как по модулю, так и по направлению. Тогда вводится понятие элементарной работы как dA= = ; где − угол между и

, — проекция на , и предполагается, что на пути ds (при элементарных перемещениях) сила остается постоянной:

Тогда на участке траектории от точки 1 до точки 2 полная работа:

или графически представляется площадью заштрихованной фигуры на рис.16.

Таким образом, работа dA= или − скалярная величина, которая представляет собой скалярное произведение двух векторов.

В системе СИ единицей энергии (работы) является джоуль (Дж).

1 Дж − это такая работа, которую совершает сила 1 Ньютон, передвигая тело по направлению воздействия силы на расстояние

1 метр (1Дж=1Н. 1м)[4].

Скорость совершения работы характеризуется мощностью (N), которая представляет собой первую производную работы по времени и равняется работе, совершаемой за единицу времени.

, или как скалярное произведение векторов силы и скорости

Единица мощности ватт (Вт).

1 Вт − это такая мощность, при которой за время 1с совершается работа 1 Дж (1Вт = 1Дж/1с).

Если силу, как ускорение, разложить на тангенциальную и нормальную составляющие ( и ), то не совершает работу, так как для нее и поэтому работа силы

(рис.12).

В механике различают два вида энергии: кинетическую энергию Wк (энергию механического движения системы) и потенциальную энергию Wр (энергия взаимодействия). В некоторых книгах потенциальную энергию обозначают буквой Т, а потенциальную − П.

Полная механическая энергия Е=Wк +Wр.

Полная механическая энергия лишь часть полной энергии, о которой поговорим при рассмотрении теории относительности (см. далее).

Если под воздействием результирующей силы происходит элементарное изменение скорости

тел от до , то совершается положительная работа, которая равна приращению кинетической энергии тела : dA=d Wк .

Тогда, используя второй закон Ньютона (1) и учитывая, что = и , получаем для элементарной работы:

, а полная работа

; (так как , )

если υ1=0, υ2=υ, то . (5)

Кинетическая энергия системы зависит только от m и υ, т.е. Wк системы есть функция состояния ее движения, и так как в разных инерциальных системах отсчета υ разное, то

Wк тоже зависит от выбора системы отсчета.

Wквсегда положительна!

Потенциальная энергия – это механическая энергия системы тел, определяемая их взаимным расположением (или взаимным расположением различных частей физического тела) и характером сил взаимодействия между ними. Она зависит от конфигурации тел системы и тесно связана с существованием силовых полей (гравитационных, электрических и др.).

Количество потенциальной энергии, определяемой взаимным расположением тел, демонстрируют опыты поднимания груза на различной высоте в гравитационном поле Земли. Изменение потенциальной энергии, определяемой взаимным расположением различных частей физического тела, можно показать на примере сжатия пружины.

Если работа, совершаемая силами поля при перемещении тела из одного положения в другое, не зависит от траектории, а зависит только от начального и конечного положения перемещенного тела, то такие поля называются потенциальными, а силы − консервативными. Примером потенциальных полей могут служить гравитационные, электрические поля зарядов, упругие и др. поля. Если же такая работа зависит от траектории, то такие силы называются диссипативные или неконсервативные (например, силы трения).




infopedia.su

Механическая энергия. Закон изменения (сохранения) механической энергии

В начале этого раздела мы с вами отмечали то, что энергия, подобно импульсу, – величина сохраняющаяся. Однако на предыдущих уроках мы с вами убедились, что работа всех сил, действующих на тело, приводит к изменению кинетической и потенциальной энергии тела, однако не получили закон сохранения энергии. На этом уроке мы выведем закон сохранения полной механической энергии, а также поговорим о том, при каких условиях он справедлив.

Итак, давайте рассмотрим совокупность тел, которые взаимодействуют только друг с другом. Такая совокупность тел называется замкнутой системой. Такая система может обладать как кинетической, так и потенциальной энергией. Кинетической – потому, что тела могут двигаться, потенциальной – поскольку тела взаимодействуют друг с другом.

Пусть  – потенциальная энергия системы в какой-то момент времени, а

 – общая кинетическая энергия системы тел в тот же момент времени. Потенциальную и кинетическую энергии этих же тел в какой-нибудь другой момент времени обозначим соответственно через  и .

На предыдущих уроках мы установили, что, когда тела взаимодействуют друг с другом силами тяжести или упругости (другими словами потенциальными или консервативными силами), совершенная этими силами работа равна взятому с противоположным знаком изменению потенциальной энергии тел системы:

.

С другой стороны, согласно теореме о кинетической энергии, эта же работа равна изменению кинетической энергии:

В левых частях этих равенств стоит одна и та же величина – работа сил взаимодействия тел системы. Значит, и правые части равны друг другу:

.

Теперь, если перенести в левую сторону кинетическую и потенциальную энергии тел в первый момент времени, а в правую часть, соответственно, энергии во второй момент времени, получим выражение, которое, по сути, и является законом сохранения полной механической энергии:

.

Из этого выражения видно, что со временем сохраняется величина, равная сумме кинетической и потенциальной энергии. Эта величина называется полной механической энергией. Итак, мы получили один из самых важных законов механики – закон сохранения полной механической энергии:

Полная механическая энергия замкнутой системы тел, взаимодействующих потенциальными силами, остается неизменной при любых движениях тел системы.

Другими словами, если работа какой-либо силы увеличивает потенциальную энергию системы на какую-либо величину, она же уменьшает кинетическую энергию этой системы, причем, на такую же величину.

Рассмотрим несколько примеров замкнутых систем, взаимодействующих между собой потенциальными силами. Во-первых, рассмотрим тела, взаимодействующие силами тяжести, например систему «Земля – падающее тело». Для такой системы, полная механическая энергия:

interneturok.ru

Мера — изменение — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Мера — изменение

Cтраница 1

Мера изменения их зависит от плотности исходного раствора, подачи насосов, тангенциальной скорости выхода раствора из устройства и др. и может составлять от нескольких до нескольких десятков процентов.  [1]

Мера изменения скорости точки, равная производной по времени от скорости этой точки в рассматриваемой системе отсчета.  [2]

Мера изменения угловой скорости тела, равная производной от угловой скорости по времени.  [3]

Мерой изменения e2Qq при малых TJ служат, как показано в гл. I, частоты ЯКР, имеющие для различных элементов значения от нескольких килогерц до 1000 Мгц, в зависимости от квадрупольных моментов ядер, состояния валентных электронов и типа химической связи, в которой участвует исследуемый атом. Причины, обусловливающие сдвиг частот ЯКР, могут быть классифицированы по мере убывания эффекта следующим образом.  [4]

Мерой изменения концентрации является сила тока в цепи двух измерительных электродов, к которым приложено поляризующее напряжение U от внешнего источника.  [5]

Мерой изменения концентрации является сила тока, протекающего в цепи двух измерительных электродов, к которым приложено поляризующее напряжение от внешнего источника.  [7]

Мерой изменения энергии при взаимодействиях тел является работа.  [8]

Мерой изменения напряжения служит отношение числа витков обмотки высшего напряжения к числу витков обмотки низшего напряжения. Это отношение витков обозначают буквой А-и называют коэффициентом тр ансформации.  [9]

Мерой изменения внутренней энергии, тела при теплопередаче служит физическая величина, называемая количеством теплоты.  [10]

Мерой изменения массы исследуемого образца служит напряжение, питающее мост, так как плечи моста выбраны так, что основной ток протекает через ту ветвь, в которой находится катушка. Сила взаимодействия между этими катушками, доходящая до нескольких десятых грамма, пропорциональна квадрату напряжения питания моста, или, более точно, напряжения, питающего неподвижную катушку. Дальнейшего распространения эта система не получила из-за того, что необходимая сильная индуктивная связь между катушками приводит к тому, что подвижная катушка находится в резко неоднородном магнитном поле неподвижной катушки, а такие системы склонны к автоколебательному режиму. Следовательно, система требует очень надежных дополнительных демпфирующих устройств.  [11]

Мерой изменения потенциальной энергии системы при ее переходе из одного состояния в другое является работа потенциальных сил, осуществляющих взаимодействие между элементами системы.  [12]

Мерой изменения внутренней энергии тел, происходящего при теплопередаче, является количество теплоты Q. Если в процессе теплопередачи внутренняя энергия тела увеличивается, то говорят, что тело получило количество теплоты, а при уменьшении внутренней энергии тела — тело отдало количество теплоты. Следовательно, количество теплоты должно измеряться в тех же единицах, что и энергия.  [13]

Мерой изменения ТС объектов МН в условиях эксплуатации может служить изменение их напряженного сосояния, которое в произвольный момент времени формируется под действием внутренних и внешних сил.  [14]

Первичной мерой изменения энергии системы всегда является механическая работа.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

1.3.9. Полная механическая энергия тела. Законы сохранения и изменения энергии

Если частица массы m движется со скоростью v, то ее кинетическая энергия может быть представлена в виде

. (1.3.57)

Кинетическая энергия системы частиц – величина аддитивная и представляет собой сумму кинетических энергий всех частиц системы:

,

где N – число частиц в системе, mi – масса i-той частицы, vi – скорость i-той частицы.

* Сила, работа которой не зависит от формы и длины пути (от траектории точки приложения силы), называется консервативной силой. Математически условие консервативности силы выражается в виде:

,

что означает:

* циркуляция консервативной силы по любому замкнутому контуру равна нулю.

Из определения консервативной силы следует:

работу консервативной силы можно представить как убыль некоторой скалярной функции , зависящей только от положения тела (частицы), которая называется потенциальной энергией:

Последняя формула является определением потенциальной энергии:

* Потенциальная энергия определена с точностью до произвольной постоянной.

Так как определена только разность потенциальной энергии, то к выражению для потенциальной энергии можно добавить или вычесть любую постоянную величину. Поэтому в каждом конкретном случае договариваются о начале отсчета потенциальной энергии (в какой именно точке считают U = 0).

Полная механическая энергия частицы – это сумма ее кинетической и потенциальной энергий:

Если на частицу действуют только консервативные силы, то с одной стороны dA = – dU , с другой (из второго закона Ньютона): dA = dK dU = dK,

d(K + U) = dE=0

Е = const (1.3.58)

Выражение (1.3.58) – это закон сохранения полной механической энергии, который гласит:

* механическая энергия частицы, подверженной действию только консервативных сил, сохраняется.

Неконсервативные силы – силы, работа которых зависит от длины и формы пути. То есть, работа неконсервативных сил на замкнутом пути не равна нулю, с ними не связана потенциальная энергия.

Примеры: сила трения скольжения, сила вязкого трения.

Работа силы трения скольжения зависит не от перемещения тела, а от длины пути: Aтр = – Nl, и не равна нулю при возвращении тела в исходную точку.

Если на частицу действуют как консервативные, так и неконсервативные силы, то полная механическая энергия этой частицы сохраняться не будет:

dE = d(K + U) = dAнеконс. (1.3.59)

Выражение (1.3.59) является математическим выражением закона изменения полной механической энергии:

* Изменение полной механической энергии частицы равно работе всех действующих на нее неконсервативных сил:

Потенциальная энергия системы частиц складывается из собственной потенциальной энергии Uсоб (энергия взаимодействия частиц системы между собой) и внешней потенциальной энергии Uвнешн:

Uсист = Uсоб + Uвнешн,

где

.

Здесь Uij – потенциальная энергия взаимодействия i-той и j-той частиц системы; коэффициент 1/2 учитывает тот факт, что каждое слагаемое в двойной сумме учитывается дважды.

Если на каждую частицу системы действуют, кроме внутренних, также внешние силы, пусть тоже консервативные, то их работа равна убыли внешней энергии dA = – dUвнешн,

где .

Здесь Ui – потенциальная энергия i-той частицы во внешнем поле. Она зависит от положений всех частиц во внешнем поле и является аддитивной (в отличие от собственной энергии Uсоб).

В таком случае, полная механическая энергия системы частиц запишется так:

E = Kсист+ Uсоб + Uвнешн.

* Консервативной называется система, полная механическая энергия которой сохраняется: Eсист = сonst. В такой системе отсутствуют любые неконсервативные силы (и внешние, и внутренние).

Заметим, что консервативность системы и закон сохранения энергии никак не связаны с замкнутостью системы.

Закон изменения полной механической энергии системы:

* Изменение полной механической энергии системы равно суммарной работе всех неконсервативных сил:

dEсист = dAнеконс.

Кинетическая энергия вращающегося вокруг закрепленной оси твердого тела:

, (1.3.60)

где mi – масса i-той частицы, Ri – радиус окружности, по которой вращается i-тая частица, – угловая скорость вращения тела.

Продифференцируем по времени формулу (1.3.60) и получим закон изменения кинетической энергии вращающегося вокруг закрепленной оси твердого тела:

.

то есть,

* скорость изменения кинетической энергии вращательного движения равна мощности результирующего момента сил относительно оси вращения.

Отсюда

dKвращ = Mzdt = Mzd K K2K1 = Mzd ,

то есть,

* изменение кинетической энергии вращательного движения равно работе момента сил.

Движение твердого тела, при котором центр масс перемещается в фиксированной плоскости, а ось вращения тела, проходящая через его центр масс, остается перпендикулярной к этой плоскости, называется плоским движением. Типичным примером такого движения является качение симметричного тела.

Это движение можно свести к совокупности поступательного движения и вращения вокруг неподвижной (закрепленной) оси.

Кинетическая энергия тела, совершающего плоское движение, запишется в виде

. (1.3.61)

Здесь VС – скорость движения центра масс тела.

Пример 22. Однородный диск массы 1 кг и радиуса 1 м катится без трения и проскальзывания. Скорость центра масс диска составляет 1 м/с. Найти кинетическую энергию диска.

Дано: m = 1 кг;

R = 1 м;

VC = 1 м/с.

Найти: Кплоск.

Решение. Данное движение диска является плоским, поэтому для кинетической энергии диска запишем формулу (1.3.61):

.

Найдем момент инерции диска, вращающегося относительно оси, проходящей через его центр масс из (1.3.52):

IC = (1/2) mR2,

а угловую скорость вращения диска из (5.17): v = R.

Имеем:

= =

= 0,75 (Дж).

Ответ: 0,75 Дж.

Пример 23. Небольшая шайба массы 1 кг, имея начальную скорость 10 м/с, останавливается, пройдя путь, равный 5 м. Найти силу трения, действующую на шайбу.

Дано: m = 1 кг;

V0 = 1 м/с;

S = 5 м.

Найти: Fтр.

Решение. В силу того, что во время движения на шайбу действует сила трения, полная механическая энергия шайбы изменяется, причем из (1.3.59) имеем:

dE = d(K + U) = dAнеконс или в интегральной форме, расшифровывая работу силы трения,

Е = Aнеконс = Fтр Scos = – Fтр S, (1.3.62)

так как вектор силы трения противонаправлен перемещению шайбы, то есть = 180, cos180 = – 1.

Запишем, чему равно изменение полной механической энергии шайбы, используя (1.3.62):

, откуда

= 10 (Н).

Ответ: 10 Н.

Пример 24. Резиновая шайба массы 1 кг, двигаясь со скоростью 1 м/с, соскальзывает с горки высотой 1 м и приобретает скорость V у подножия горки. Во время движения над шайбой была совершена работа сил трения Атр = 1 Дж. Считая, что ускорение свободного падения составляет 10 м/с2, найти скорость шайбы V.

Дано: m = 1 кг;

V0 = 1 м/с;

Атр = 1 Дж;

g = 10 м/с2.

Найти: V.

Решение. Поскольку во время движения шайбы на нее по условию задачи действует сила трения, полная механическая энергия шайбы изменяется. Запишем закон изменения полной механической энергии в интегральной форме:

E = Е2Е1= Aтр.

Изменение полной механической энергии:

, откуда выразим скорость, которую приобретает шайба у подножия горки:

= 4,36 (м/с).

Ответ: 4,36 м/с.

studfile.net

Работа, энергия и мощность — вспоминаем физику

Работа и мощностьВ текстах, публикуемых на этом сайте, часто встречаются различные термины, которые являются названиями физических величин. Многое мы изучали еще в школьном курсе физике, но знания имеют свойство забываться без постоянного употребления. В серии заметок, объединенных под общим заголовком «Вспоминаем физику» (можно было бы назвать «Снова в школу») мы постараемся напомнить вам, что означают основные термины, какие физические величины за этими терминами скрываются, как они связаны между собой, в каких величинах они измеряются. В общем, дать те основы, которые нужны для понимания публикуемых материалов.

Сайт нас в целом посвящен методам и технологиям получения энергии (конкретно, из возобновляемых источников). Энергия нужна людям для отопления и освещения собственных жилищ, для того, чтобы приводить в движение различные механизмы, которые совершают полезную для людей работу. То есть нам нужно получить в конечном итоге один из трех видов энергии — тепловую, механическую и энергию света. Как будет сказано ниже, в физике различают еще несколько видов энергии, но для нас важны в первую очередь эти три вида. Закончу с предисловиями и приведу те определения энергии, которые приняты в физике.

Работа и энергия

Еще из школьного курса физики (а школу я окончил 50 лет назад) я помню утверждение «Энергия является мерой способности физической системы совершить работу». Википедия дает менее понятное определение, утверждая, что

«Эне́ргия — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие. Введение понятия энергии удобно тем, что в случае, если физическая система является замкнутой, то её энергия сохраняется в этой системе на протяжении времени, в течение которого система будет являться замкнутой. Это утверждение носит название закона сохранения энергии.»

Энергия является скалярной величиной, для измерения которой применяются несколько разных единиц. Нам наиболее интересны джоуль и киловатт-час.

Джо́уль (русское обозначение: Дж; международное: J) — единица измерения работы, энергии и количества теплоты в Международной системе единиц (СИ). Джоуль равен работе, совершаемой при перемещении точки приложения силы, равной одному ньютону, на расстояние одного метра в направлении действия силы. В электричестве джоуль означает работу, которую совершают силы электрического поля за 1 секунду при напряжении в 1 вольт для поддержания силы тока в 1 ампер.

Впрочем, мы не будем углубляться в основы физики, выясняя, что такое сила и что такое один ньютон, просто примем понятие «энергия» за основу и запомним, что некое количество джоулей характеризует энергию, работу и количество теплоты. Еще одной величиной, с помощью которой измеряют количество энергии, является киловатт-час.

Килова́тт-час (кВт⋅ч) — внесистемная единица измерения количества произведенной или потреблённой энергии, а также выполненной работы. Используется преимущественно для измерения потребления электроэнергии в быту, народном хозяйстве и для измерения выработки электроэнергии в электроэнергетике.

Следует заметить, что правильно писать именно «кВт⋅ч» (мощность, умноженная на время). Написание «кВт/ч» (киловатт в час), часто употребляемое во многих СМИ и даже иногда в официальных документах, неправильно. Такое обозначение соответствует изменению мощности в единицу времени (что обычно никого не интересует), но никак не количеству энергии. Столь же распространённая ошибка — использовать «киловатт» (единицу мощности) вместо «киловатт-час».

В последующих статьях мы будем использовать джоуль и киловатт-час как единицы для оценки количества энергии или работы, имея в виду, что один киловатт-час равен 3,6·106 джоулей.

С точки зрения интересующих нас тем именно свойство энергии совершать работу является основополагающим. Мы не будем выяснять, как физика трактует понятие «работа», будем считать, что это понятие является первоначальным и не определяемым. Только еще раз подчеркнем, что количественно энергия и работа выражаются в одних единицах.

В зависимости от вида энергии или работы величина энергии рассчитывается разными способами:

В механике: сила, умноженная на длину E ~ F·l
В термодинамике: давление, умноженное на объём E ~ P·V
Импульс, умноженный на скорость E ~ p·v
Масса, умноженная на квадрат скорости E ~ m·v²
В электростатике: заряд, умноженный на напряжение E ~ q·U
Мощность, умноженная на время E ~ N·t

Формы и виды энергии

Поскольку энергия, как сказано выше, является только мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие, различные формы энергии выделяются в соответствии с различными формами движения материи. Таким образом, в зависимости от уровня проявления, мож­но выделить следующие формы энергии:

  • энергия макромира — гравитационная или энергия притяжения тел,
  • энергия взаимодействия тел — механическая,
  • энергия молекулярных взаимодействий — тепловая,
  • энергия атомных взаимодей­ствий — химическая,
  • энергия излучения — электромагнит­ная,
  • энергия, заключенную в ядрах атомов, — ядерная.

Гравитационная энергия — энергия системы тел (частиц), обусловленная их взаимным гравитационным тяготением. В земных условиях, это, например, энергия, «запасенная» телом, поднятым на опреде­ленную высоту над поверхностью Земли — энергия силы тя­жести. Таким образом, энергию, запасенную в водохранилищах гидроэлектростанций, можно отнести к гравитационной энергии.

Механическая энергия — проявляется при взаимодей­ствии, движении отдельных тел или частиц. К ней относят энергию движения или вращения тела, энер­гию деформации при сгибании, растяжении, закручивании, сжатии упругих тел (пружин). Эта энергия наиболее широко используется в различных машинах — транспортных и техно­логических.

Тепловая энергия — энергия неупорядоченного (хаотичес­кого) движения и взаимодействия молекул веществ. Тепловая энергия, получаемая чаще всего при сжигании различных видов топлива, широко применяется для отопле­ния, проведения многочисленных технологических процес­сов (нагревания, плавления, сушки, выпаривания, перегон­ки и т. д.).

Химическая энергия — это энергия, «запасенная» в атомах веществ, которая высвобождается или поглощается при хими­ческих реакциях между веществами. Химическая энергия либо выделяется в виде тепловой при проведении экзотермических реакций (например, горении топлива), либо преобразуется в электрическую в гальваничес­ких элементах и аккумуляторах. Эти источники энергии ха­рактеризуются высоким КПД (до 98 %), но низкой емкостью.

Электромагнитная энергия — это энергия, порождаемая взаимодействием электрического и магнитного по­лей. Ее подразделяют на электрическую и магнитную энергии. Электрическая энергия — энергия движущихся по элек­трической цепи электронов (электрического тока).

Электромагнитная энергия проявляется также в виде электромагнит­ных волн, то есть в виде излучения, включающего видимый свет, инфракрасные, ультрафио­летовые, рентгеновские лучи и радиоволны. Таким образом, один из видов электромагнитной энергии — это энергия излучения. Излучение переносит энергию в форме энергии электромагнитной волны. Когда излучение поглощается, его энергия преобразуется в другие формы, чаще всего в теплоту.

Ядерная энергия — энергия, локализованная в ядрах ато­мов так называемых радиоактивных веществ. Она высвобож­дается при делении тяжелых ядер (ядерная реакция) или син­тезе легких ядер (термоядерная реакция).

В эту классификацию несколько не укладываются известные нам со школы понятия потенциальной и кинетической энергии. Современная физика считает, что понятия кинетической и потенциальной энергий (а также энергии диссипации) это не формы, а виды энергии:

Кинетическая энергия — энергия, которой обладают тела вследствие своего движения. Более строго, кинетическая энергия есть разность между полной энергией системы и её энергией покоя; таким образом, кинетическая энергия — часть полной энергии, обусловленная движением. Когда тело не движется, кинетическая энергия равна нулю.

Потенциальная энергия — энергия, обусловленная взаимодействием различных тел или частей одного и того же тела. Потенциальная энергия всегда определяется положением тела относительно некоторого источника силы (силового поля).

Энергия диссипации (то есть рассеяния) — переход части энергии упорядоченных процессов в энергию неупорядоченных процессов, в конечном счёте — в теплоту.

Дело в том, что каждая из перечисленных выше форм энергии может проявляться в виде потенциальной и кинетической энергии. То есть виды энергии должны трактоваться в обобщенном смысле, ибо они относятся к любой форме движения и, следовательно, к любой форме энергии. Например, имеется кинетическая электрическая энергия, и это не то же самое, что кинетическая механическая энергия. Это кинетическая энергия движения электронов, а не кинетическая энергия механического движения тела. Точно так же потенциальная электрическая энергия это не то же самое, что потенциальная механическая энергия. А химическая энергия складывается из кинетической энергии движения электронов и электрической энергии их взаимодействия друг с другом и с атомными ядрами.

Вообще, насколько я понял при подготовке этого материала, пока не существует общепринятой классификации форм и видов энергии. Впрочем, возможно нам и не нужно до конца разбираться в этих физических понятиях. Важно только помнить, что энергия — это не какая-то реальная материальная субстанция, а только мера, предназначенная для оценки перемещения некоторых форм материи или преобразования одной формы материи в другую.

С понятием энергии и работы неразрывно связано понятие мощности.

Мощность

Мо́щность — физическая величина, равная в общем случае скорости изменения, преобразования, передачи или потребления энергии системы. В более узком смысле мощность равна отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени.

В Международной системе единиц (СИ) единицей измерения мощности является ватт, равный одному джоулю, делённому на секунду.

МощностьМощность характеризует способность того или иного устройства совершать работу или производить энергию в течение определенного промежутка времени. Связь между мощностью, энергией и временем выражается следующим соотношением:

Киловатт-час (напомним, что это единица измерения энергии) равен количеству энергии, потребляемой (производимой) устройством мощностью один киловатт (единица мощности) в течение одного часа (единица времени).

Отсюда и уже упомянутое выше равенство 1 кВт⋅ч = 1000 Вт ⋅ 3600 с = 3,6·106 Дж = 3,6 МДж.

Из трех рассмотренных на этой странице единиц именно мощность представляет для нас наибольший интерес, поскольку эта величина будет нам встречаться при рассмотрении и сравнении различных ветро- или гидро-генераторов и солнечных панелей. В этих случаях мощность характеризует способность этих устройств производить энергию. И наоборот, указание мощности на многих бытовых электроприборах характеризует потребление энергии этими приборами. Если мы хотим обеспечить некоторую совокупность бытовых приборов энергией, мы должны сопоставить суммарную потребляемую этими приборами мощность с суммарной мощностью, которую можем получить от производителей энергии.

Но подробнее о мощности мы поговорим в следующих статьях, посвященных конкретным видам энергии.  И начнем с электрической энергии, рассмотрим, какими величинами характеризуется электричество и в каких единицах оно измеряется.

altenergiya.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о