Оглавление
- 1 Энергия
- 1.1 Определение энергии
- 1.2 Формы энергии
- 1.3 История энергии
- 1.4 Единицы измерения энергии
- 1.5 Научное использование энергии
- 1.6 Полная энергия системы и гамильтониан
- 1.7 Лагранжиан и его формализм
- 1.8 Энергия в химии
- 1.9 Энергия в биологии
- 1.10 Фотосинтез и его роль
- 1.11 Метаболизм и его эффективность
- 1.12 Энергетические преобразования в геологии и метеорологии
- 1.13 Энергетические преобразования в космологии
- 1.14 Теория расширения Вселенной
- 1.15 Квантовая механика
- 1.16 Относительность
- 1.17 Преобразование энергии
- 1.18 Сохранение энергии и массы
- 1.19 Примеры преобразований
- 1.20 Преобразование энергии
- 1.21 Сохранение энергии
- 1.22 Принцип неопределенности
- 1.23 Передача энергии
- 1.24 Внутренняя энергия
- 1.25 Первый закон термодинамики
- 1.26 Первый закон термодинамики
- 1.27 Равномерное распределение энергии
- 1.28 Второй закон термодинамики
- 1.29 Дополнительные ресурсы
- 1.30 Книги и журналы
- 1.31 Внешние ссылки
- 1.32 Полный текст статьи:
- 2 Энергия – Википедия
Энергия
-
Определение энергии
- Энергия — это количественное свойство, передаваемое телу или системе.
- Энергия сохраняется, не создается и не уничтожается.
- Единица измерения энергии в СИ — джоуль.
-
Формы энергии
- Кинетическая энергия связана с движением объекта.
- Потенциальная энергия связана с положением объекта в поле.
- Химическая энергия связана с химическими реакциями.
- Лучистая энергия переносится электромагнитным излучением.
- Внутренняя энергия содержится внутри термодинамической системы.
- Энергия покоя связана с массой покоя объекта.
-
История энергии
- Слово “энергия” происходит от древнегреческого “ἐνέργεια”.
- Лейбниц предложил идею “vis viva” в конце 17 века.
- Эмили дю Шатле предложила концепцию сохранения энергии в начале 18 века.
- Томас Янг использовал термин “энергия” в 1807 году.
- Закон сохранения энергии был постулирован в начале 19 века.
-
Единицы измерения энергии
- В СИ единицей измерения энергии является джоуль.
- Другие единицы измерения включают эрги, калории, киловатт-часы и килокалории.
- Единица мощности в СИ — ватт.
-
Научное использование энергии
- Энергия используется в классической механике для описания движения.
- Работа равна силе, умноженной на расстояние.
- Энергия зависит от системы отсчета.
-
Полная энергия системы и гамильтониан
- Полная энергия системы называется гамильтонианом в честь Уильяма Роуэна Гамильтона.
- Классические уравнения движения могут быть записаны в терминах гамильтониана.
- Гамильтониан имеет аналоги в нерелятивистской квантовой механике.
-
Лагранжиан и его формализм
- Лагранжиан определяется как кинетическая энергия за вычетом потенциальной энергии.
- Лагранжиан удобен для неконсервативных систем.
- Теорема Нетер утверждает, что любая дифференцируемая симметрия действия имеет соответствующий закон сохранения.
-
Энергия в химии
- Энергия в химии обусловлена атомной, молекулярной или агрегатной структурой вещества.
- Химические реакции могут быть экзотермическими или эндотермическими.
- Энергия активации необходима для химических реакций.
-
Энергия в биологии
- Энергия является атрибутом всех биологических систем.
- Энергия используется для роста и развития клеток и организмов.
- Человеческий эквивалент помогает понять энергетические потоки.
-
Фотосинтез и его роль
- Растения улавливают энергию солнечного света для фотосинтеза.
- Энергия фотосинтеза может быть высвобождена в виде тепла или света.
- Все живые существа зависят от внешнего источника энергии.
-
Метаболизм и его эффективность
- Живые организмы преобразуют пищу в АТФ и тепло.
- АТФ используется для других метаболических процессов.
- Живые организмы могут быть неэффективны в использовании энергии.
-
Энергетические преобразования в геологии и метеорологии
- Дрейф континентов, извержения вулканов и землетрясения объясняются энергетическими преобразованиями.
- Солнечный свет является основным источником энергии на Земле.
- Ураганы возникают из-за внезапного высвобождения тепловой энергии.
-
Энергетические преобразования в космологии
- Звездные явления обусловлены различными видами энергетических преобразований.
- Энергия образуется в результате гравитационного коллапса или ядерного синтеза.
- Ядерный синтез водорода на Солнце высвобождает потенциальную энергию.
-
Теория расширения Вселенной
- Вселенная расширялась слишком быстро для полного превращения водорода в более тяжелые элементы.
- Водород представляет собой запас потенциальной энергии, высвобождаемой в результате термоядерного синтеза.
-
Квантовая механика
- Энергия определяется через энергетический оператор (Гамильтониан).
- Уравнение Шредингера связывает энергетический оператор с полной энергией частицы.
- Решение уравнения Шредингера для связанных систем дискретно, что приводит к понятию квантов.
-
Относительность
- Эйнштейн обнаружил энергию покоя, пропорциональную массе тела.
- Энергия покоя преобразуется в энергию излучения при аннигиляции частиц.
- Энергия и масса — проявления одного и того же физического свойства системы.
-
Преобразование энергии
- Энергия может быть преобразована из одной формы в другую.
- Примеры преобразователей: аккумулятор, плотина, тепловой двигатель.
- Солнце преобразует ядерную энергию в другие формы, уменьшая свою массу.
-
Сохранение энергии и массы
- Энергия и масса не могут быть созданы или уничтожены.
- Энергия создает вес и эквивалентна массе.
- Формула E = mc2 определяет соотношение между массой и энергией.
-
Примеры преобразований
- Нуклеосинтез и ядерный распад высвобождают энергию.
- Химический взрыв преобразует химическую энергию в кинетическую и тепловую.
- Маятник демонстрирует сохранение энергии.
-
Преобразование энергии
- Термодинамика делит процессы на обратимые и необратимые.
- Необратимые процессы рассеивают энергию в пустые состояния, из которых она не может быть восстановлена.
- Обратимые процессы не приводят к рассеиванию энергии.
-
Сохранение энергии
- Энергия не может быть создана или уничтожена.
- Первый закон термодинамики утверждает, что энергия замкнутой системы постоянна.
- Второй закон термодинамики ограничивает доступную энергию в циклических процессах.
-
Принцип неопределенности
- Энергия канонически сопряжена со временем.
- Невозможно определить точное количество энергии в течение определенного интервала времени.
-
Передача энергии
- Энергия передается между системами различными способами, включая электромагнитную энергию и физические столкновения.
- В замкнутых системах энергия сохраняется, а в открытых системах может изменяться.
-
Внутренняя энергия
- Внутренняя энергия – это сумма всех микроскопических форм энергии системы.
- Термодинамика связана с изменениями внутренней энергии, а не с ее абсолютной величиной.
-
Первый закон термодинамики
- Полная энергия системы и ее окружения всегда сохраняется.
- Тепловой поток является формой передачи энергии.
-
Первый закон термодинамики
- Тепло, передаваемое в систему, выражается через температуру T и энтропию S.
- Работа, проделанная в системе, обозначается через давление P и объем V.
- Уравнение не учитывает химические, электрические, ядерные и гравитационные взаимодействия.
-
Равномерное распределение энергии
- Энергия механического гармонического генератора распределяется поровну между кинетической и потенциальной энергией.
- Полная энергия системы со многими степенями свободы распределяется поровну между всеми доступными степенями свободы.
- Энтропия – мера равномерности распределения энергии между частями системы.
-
Второй закон термодинамики
- Изолированной системе с новыми степенями свободы энергия распределяется одинаково между всеми степенями.
- Второй закон термодинамики прост для систем в состоянии физического равновесия.
- Для неравновесных систем действует принцип максимального производства энтропии.
-
Дополнительные ресурсы
- Энергетический портал
- Физический портал
- Портал по возобновляемым источникам энергии
- Сгорание
- Эффективное использование энергии
- Энергетическая демократия
- Энергетический кризис
- Рекуперация энергии
- Переработка энергии
- Индекс энергетических статей
- Индекс статей wave
- Список низкоэнергетических строительных технологий
- Порядки величины (энергия)
- Электростанция
- Устойчивая энергетика
- Передача энергии
- Преобразование отходов в энергию
- Установка по переработке отходов в энергию
- Здание с нулевым потреблением энергии
-
Книги и журналы
- “Биосфера” (книга Scientific American)
- “Энергия и могущество” (книга Scientific American)
- “Энергетика в Бразилии: исторический обзор” (статья)
- Журнал по истории энергетики / Revue d’histoire de l’energie (JEHRHE)
-
Внешние ссылки
- Определения из Викисловаря
- Средства массовой информации из общего пользования
- Новости из Викиновостей
- Цитаты из викицитатника
- Тексты из Викиисточника
- Учебники из викиучебников
- Ресурсы из Викиверситета
- Данные из Викиданных
- Различия между теплом и тепловой энергией