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エネルギーは...ポテンシャルと運動エネルギーです。物理学のエネルギーとは何ですか?

エネルギーは生命を存在させるものです私たちの惑星だけでなく、宇宙でも。ただし、それは非常に異なる場合があります。したがって、熱、音、光、電気、マイクロ波、カロリーはさまざまな種類のエネルギーです。私たちの周りで起こっているすべてのプロセスにとって、この物質は必要です。地球上に存在するものはすべて、そのエネルギーの大部分を太陽から受け取りますが、他のエネルギー源もあります。太陽はそれを私たちの惑星に移し、同時に1億もの最も強力な発電所が生産したであろう。

エネルギーは

エネルギーとは何ですか?

アルバート・アインシュタインが提唱した理論では、物質とエネルギーの関係が研究されています。この偉大な科学者は、ある物質が別の物質に変化する能力を証明することができました。同時に、エネルギーは身体の存在において最も重要な要素であり、物質は二次的であることが判明しました。

エネルギーは、概して、能力ですいくつかの作業を行います。体を動かしたり、新しい性質を与えたりすることができる力の概念の背後に立つのは彼女です。 「エネルギー」という用語はどういう意味ですか?物理学は基礎科学であり、さまざまな時代や国の多くの科学者が人生を捧げてきました。アリストテレスでさえ、人間の活動を指すために「エネルギー」という言葉を使用しました。ギリシャ語から翻訳された「エネルギー」は「活動」、「力」、「行動」、「力」です。この言葉がギリシャの科学者Physicsによる論文に初めて登場したとき。

現在一般的に受け入れられている意味では、この用語はイギリスの物理学者トーマス・ユングによって使用に導入されました。この重要なイベントは1807年に起こりました。 19世紀の50年代。イギリスの機械工ウィリアム・トムソンは最初に「運動エネルギー」の概念を使用し、1853年にスコットランドの物理学者ウィリアム・ランキンは「位置エネルギー」という用語を導入しました。

今日、このスカラーはに存在します物理学のすべてのセクション。これは、さまざまな形の運動と物質の相互作用の単一の尺度です。言い換えれば、それはいくつかの形式から他の形式への変換の尺度です。

エネルギー(物理学)

測定単位と記号

エネルギー量はジュール(J)で測定されます。この特別なユニットは、エネルギーのタイプに応じて、次のように異なる指定を持つことができます。

  • Wはシステムの総エネルギーです。
  • Q-サーマル。
  • Uは潜在的です。

エネルギーの種類

自然界にはさまざまな種類のエネルギーがあります。主なものは次のとおりです。

  • 機械的;
  • 電磁;
  • 電気;
  • 化学;
  • 熱の;
  • 核(原子)。

他の種類のエネルギーがあります:光、音、磁気。近年、ますます多くの物理学者がいわゆる「ダーク」エネルギーの存在の仮説に傾倒しています。この物質の前述のタイプのそれぞれは、独自の特徴を持っています。たとえば、音響エネルギーは波を使って伝達することができます。それらは人や動物の耳の鼓膜の振動に寄与し、そのおかげで音が聞こえます。さまざまな化学反応の過程で、すべての生物の生命に必要なエネルギーが放出されます。あらゆる燃料、食品、蓄電池、バッテリーがこのエネルギーの貯蔵庫です。

私たちの著名人は地球にエネルギーを与えます電磁波。この方法でのみ、彼女は宇宙の広大さを克服することができます。ソーラーパネルなどの最新技術のおかげで、私たちはそれを最大限に活用することができます。余剰の未使用エネルギーは、特殊なエネルギー貯蔵施設に蓄積されます。上記の種類のエネルギーに加えて、温泉、川、海の干満、そしてバイオ燃料がよく使われます。

エネルギー法

力学的エネルギー

このタイプのエネルギーは、物理学のセクションで研究されています。「力学」と呼ばれます。文字Eで示されます。ジュール(J)で測定されます。このエネルギーは何ですか?力学の物理学は、物体の動きと、それらの相互作用または外部場との相互作用を研究します。この場合、物体の動きによるエネルギーは運動エネルギー(Ekで表される)と呼ばれ、物体または外部場の相互作用によるエネルギーはポテンシャル(En)と呼ばれます。運動と相互作用の合計は、システムの総力学的エネルギーを表します。

両方のタイプを計算するための一般的なルールがあります。エネルギー量を決定するには、体をゼロ状態からこの状態に移行するために必要な仕事を計算する必要があります。さらに、仕事が多ければ多いほど、この状態で体はより多くのエネルギーを持ちます。

異なる特性による種の分離

エネルギー分離にはいくつかの種類があります。さまざまな基準に従って、外部(運動およびポテンシャル)と内部(機械的、熱的、電磁気的、核的、重力的)に分けられます。次に、電磁エネルギーは磁気と電気に細分され、核エネルギーは弱い相互作用と強い相互作用のエネルギーに細分されます。

キネティック

移動体は存在によって区別されます運動エネルギー。それはしばしばそれと呼ばれます-運転。動いている体のエネルギーは、減速すると失われます。したがって、速度が速いほど、運動エネルギーは大きくなります。

エネルギーの変化

移動体が静止物体と接触すると、静止物体は運動の一部に移動し、静止物体も動き始めます。運動エネルギーの式は次のとおりです。

  • E = mv2: 2,
    ここで、mは物体の質量、vは物体の移動速度です。

つまり、この式は次のように表すことができます。オブジェクトの運動エネルギーは、質量と速度の2乗の積の半分に等しくなります。

潜在的

このタイプのエネルギーは、あらゆる力の場にいます。したがって、磁気は、物体が磁場の影響下にあるときに発生します。地球上のすべての物体には潜在的な重力エネルギーがあります。

研究対象の性質に応じて、さまざまな種類の位置エネルギーを持つことができます。したがって、伸ばすことができる弾性体と弾性体には、弾性または張力の位置エネルギーがあります。以前は動かなかった落下体は、ポテンシャルを失い、運動能力を獲得します。さらに、これら2つのタイプの大きさは同等になります。私たちの惑星の重力場では、位置エネルギーの公式は次の形式になります。

  • En = mhg、
    ここで、mは体重です。 hは、ゼロレベルより上の体の重心の高さです。 gは重力加速度です。

つまり、この式は次のように表すことができます。地球と相互作用するオブジェクトの位置エネルギーは、その質量、自由落下の加速度、およびオブジェクトが配置されている高さの積に等しくなります。

このスカラーは特徴です潜在的な力場に位置し、力場の働きによる運動エネルギーの獲得に向かう質点(物体)のエネルギー予備力。座標関数と呼ばれることもあります。これは、システムのラグランジュ系の用語です(動的システムのラグランジュ関数)。このシステムは、それらの相互作用を記述します。

位置エネルギーは、空間に配置されたボディの特定の構成。構成の選択は、さらなる計算の利便性によって決定され、「位置エネルギーの正規化」と呼ばれます。

ガスエネルギー

エネルギー保存の法則

物理学の最も基本的な信条の1つはエネルギー保存の法則です。それによれば、エネルギーはどこからも発生せず、どこからも消えることはありません。それは常にある形式から別の形式に変化します。言い換えれば、エネルギーの変化だけが起こります。したがって、たとえば、懐中電灯のバッテリーの化学エネルギーは電気エネルギーに変換され、そこから光と熱に変換されます。さまざまな家電製品が電気エネルギーを光、熱、または音に変換します。ほとんどの場合、変更の最終結果は熱と光です。その後、エネルギーは周囲の空間に入ります。

エネルギーの法則は多くのことを説明できます物理現象。科学者たちは、宇宙の総体積は常に一定であると主張しています。誰もエネルギーを再現したり破壊したりすることはできません。そのタイプの1つを生産することにより、人々は燃料、落水荘、および原子のエネルギーを使用します。この場合、そのタイプの1つが別のタイプに変わります。

1918年にg。科学者たちは、エネルギー保存の法則が時間の並進対称性、つまり共役エネルギーの大きさの数学的結果であることを証明することができました。言い換えれば、物理法則が異なる時期に異ならないという事実により、エネルギーが保存されます。

エネルギー式

エネルギー機能

エネルギーは仕事をする体の能力です。閉じた物理システムでは、それは(システムが閉じている限り)全時間にわたって持続し、運動中の大きさを保存する運動の3つの加法積分の1つです。これらには、エネルギー、角運動量、運動量が含まれます。 「エネルギー」という概念の導入は、物理システムが時間的に均一である場合に便利です。

体の内部エネルギー

それは分子のエネルギーの合計ですそれを構成する分子の相互作用と熱運動。システムの状態の明確な関数であるため、直接測定することはできません。システムが特定の状態にあるときはいつでも、システムの存在の履歴に関係なく、その内部エネルギーには固有の意味があります。ある物理的状態から別の物理的状態への移行中の内部エネルギーの変化は、常に最終状態と初期状態の値の差に等しくなります。

エネルギー使用

ガスの内部エネルギー

固体に加えて、ガスにもエネルギーがあります。これは、原子、分子、電子、原子核を含むシステムの粒子の熱(カオス)運動の運動エネルギーを表します。理想気体(気体の数学モデル)の内部エネルギーは、その粒子の運動エネルギーの合計です。これは、空間内の分子の位置を決定する独立変数の数である自由度の数を考慮に入れています。

エネルギー使用

人類は毎年すべてを消費しますより多くのエネルギー資源。ほとんどの場合、石炭、石油、ガスなどの化石炭化水素は、家の照明や暖房、車両の操作、さまざまなメカニズムに必要なエネルギーを得るために使用されます。それらは再生不可能な資源です。

残念ながら、エネルギーのごく一部しかありません水、風、太陽などの再生可能な資源を使用して地球上で採掘されています。今日、エネルギー部門における彼らのシェアはわずか5%です。さらに3%の人が、原子力発電所で生産された原子力エネルギーの形で利用しています。

再生不可能な資源には、次の埋蔵量があります(ジュール単位)。

  • 原子力-2x 1024;
  • ガスと石油のエネルギー-2x 10 23;
  • 惑星の内部熱-5x 1020.

地球の再生可能資源の年間価値:

  • 太陽のエネルギー-2x 1024;
  • 風-6x 1021;
  • 河川-6.5x 1019;
  • 海の潮汐-2.5x 1023.

からのタイムリーな移行でのみ地球の再生不可能なエネルギーの蓄えを再生可能な人類に利用することは、私たちの地球上に長く幸せな存在をもたらすチャンスがあります。世界中の科学者は、最先端の開発を具体化するために、エネルギーのさまざまな特性を注意深く研究し続けています。

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