Energia (fizyka)
Energia - skalarna wielkość fizyczna opisująca stan materii i zdolność materii do wykonania pracy lub spowodowania przepływu ciepła. Jest wielkością addytywną i zachowawczą.
Energia występuje w różnych rodzajach. Procesy fizyczne, mogą być postrzegane jako przemiany energii.
Przykłady form energii:
- energia mechaniczna
- energia cieplna
- energia elektryczna
- energia chemiczna
- energia jądrowa
- energia potencjałów termodynamicznych
Energię we wzorach fizycznych zapisuje się najczęściej za pomocą symbolu E.
Jednostką energii w układzie SI jest dżul (1J).
[edytuj] Różne właściwości i aspekty energii
Zgodnie z twierdzeniem Noether z symetrii translacji czasowej (co można interpretować jako taką właściwość świata, zgodnie z którą prawa fizyki dzisiaj są takie same jak były wczoraj) wynika zasada zachowania energii.
Według szczególnej teorii względności masa cząstki i energia są sobie równoważne. W układzie związanym z cząstką (nazywanym układem spoczynkowym) energia spoczynkowa tej cząstki jest określona wzorem
-
.
Według ogólnej teorii względności rozkład energii i pędu jest źródłem zakrzywienia czasoprzestrzeni, które to zakrzywienie, według Einsteina, opisuje grawitację.
Ze względu na zasadę zachowania energii i związek tej zasady z symetrią translacji czasowej, energia jest podstawową wielkością fizyczną.
Układy fizyczne w tak zwanych stanach stacjonarnych lub podstawowych charakteryzowane są energią, której wartość jest minimalna. W związku z rozpraszaniem się energii (dyssypacja energii) obserwuje się "samorzutne" przechodzenie układów ze stanów scharakteryzowanych dużą wartością energii do stanów podstawowych. Przykładem jest postawiony na sztorc ołówek, który "samorzutnie" się przewraca osiągając stan o najmniejszej możliwej energii.
Obserwuje się zjawiska, w których jeden rodzaj energii zamienia się w inny (np. w procesie grzania energia ładunków elektrycznych w spirali może zamienić się w energię wewnętrzną otaczającego spiralę powietrza i energię wewnętrzną samego grzejnika). Zamiany takie zachodzą tylko podczas różnego rodzaju oddziaływań. W przywołanym przykładzie odwołującym się do funkcjonowania grzejnika, jest to oddziaływanie elektronów z siecią krystaliczną spirali. Praca sił opisujących te oddziaływania jest równa ilości przemienianej energii.
Z punktu widzenia termodynamiki niektóre formy energii są funkcjami stanu i potencjałami termodynamicznymi.
Najbardziej wydajną techniką uzyskiwania energii leżącą w zasięgu możliwości technicznych ludzkości jest reakcja syntezy jądrowej. Niewiele mniejszą wydajność osiągają już istniejące elektrownie atomowe, w których wykorzystuje się energię rozpadu jąder. W przypadku obu tych reakcji znacząca część masy paliwa zamieniana jest bezpośrednio w energię. Aby obliczyć, jaka energia wyzwalana jest, gdy defekt masy wynosi 1 kg, można posłużyć się wzorem
Jeszcze skuteczniej masa zamieniana jest na energię podczas anihilacji i prawdopodobnie w procesie łączenia czarnych dziur.
Inne jednostki:
- kilogramometr (kGm)
- kilowatogodzina (kWh)
- kaloria (cal)
- elektronowolt (eV)
- erg
