Энергия в физике: какая бывает, формулы, единицы измерения

Что такое энергия в физике

Энергия необходима как живым существам, для того чтобы жить и развиваться, так и различным механизмам для их работы. Так, автомобили и самолеты работают от двигателей, а те, в свою очередь, получают нужную им энергию для работы от топлива. Какое значение имеет термин «энергия» в физике?

Слово «энергия» произошло от греческого слова «деятельность». В физике величина обозначается латинской большой буквой Е. Единицей измерения энергии и работы в физической системе единиц является 1 Джоуль (1 Дж).

Измерить изменения энергии помогает работа, которую совершило тело. Энергия тела уменьшается ровно на ту же величину, на которую это тело совершает работу.

Виды энергии

От источника энергии зависит ее физическая природа. 

Так, энергия может быть:

• тепловой; 
• химической; 
• ядерной; 
• электромагнитной; 
• гравитационной и т.д. 

Особняком стоят понятие кинетической и потенциальной энергии. Два эти понятия характеризуют два основных вида энергии: энергия состояния — она же потенциальная энергия и энергия действия — она же кинетическая энергия. Оба эти вида являются частью других видов энергии и могут переходить друг в друга.

Источник: cloud.prezentacii.org

Кинетическая

Кинетическая энергия — это энергия, получаемая во время движения. Эта энергия зависит от массы тела и его скорости. 

Шар в боулинге сбивает кегли благодаря кинетической энергии и потому, что он имеет гораздо большую массу, чем кегли. Также на результат игры влияет скорость, с которой шар был брошен. Быстрый шар всегда несет большую эффективность, чем медленный. 

В последнее время человек старается более активно использовать кинетическую энергию природы. Например, ветрогенераторы использует движение воздуха или ветер, чтобы производить электроэнергию.

Потенциальная

Потенциальная энергия связана с состоянием тела по отношению к другому телу. Это энергия положения. Она увеличивается, когда тела притягиваются или отдаляются друг от друга. 

Примером такого поля может быть магнитное поле или гравитационное поле нашей планеты. 

Потенциальная энергия может быть преобразована в кинетическую. Также она всегда находится в других видах энергии в виде потенциальной гравитационной энергии или упругой потенциальной энергии.

Электромагнитная

Электричество — это вид энергии, который возникает от движения электрических зарядов. В электробатареях происходит превращение химической энергии в электрическую. Это возможно благодаря реакции, которая возникает между электродами и электролитом. 

Энергия магнитного поля — это способность объекта выполнять работу благодаря своему положению в магнитном поле. Все магниты имеют не только магнитное поле, но и магнитные полюса. Одинаковые полюса отталкиваются, разные притягиваются. По этому принципу работают многие механизмы, изобретенные человеком, например, микрофон.

Наглядным примером использования электромагнитной энергии является современная железная дорога.

Источник: physik.ucoz.ru

Гравитационная

В связи с гравитационной силой потенциальная энергия будет называться гравитационной энергией. 

Вокруг нашей планеты Земля существует сильное гравитационное поле, которое притягивает все объекты к центру планеты. Когда эти объекты отдаляются от Земли, они увеличивают свою гравитационную энергию. Этот вид энергии существует между всеми планетами и Солнцем в нашей солнечной системе, а также между планетами и их спутниками. Такое природное явление, как приливы, — это результат земного притяжения, который естественный спутник нашей планеты создает на водоемах Земли.

Источник: theslide.ru

Ядерная

Ядерная энергия — это один из видов потенциальной энергии, которая находится в ядре атома и возможна благодаря удерживающим силам субатомных частиц.

Ядерные реакции чем-то похожи на химические реакции, благодаря которым реагенты превращаются в другие продукты. От химической они отличаются тем, что при ядерной реакции происходит превращение одного атома в другой.

Есть три вида ядерной реакции: 

• деление; 
• слияние;
• радиоактивный распад.

При радиоактивном распаде ядро атома выделяет энергию самопроизвольно. При реакции деления ядро бомбардируется нейтронами, и это приводит к появлению двух новых атомов. Благодаря ядерному синтезу происходит объединение более легких ядер в более тяжелые.

Ядерные реакции деления используют в ядерных реакторах, преобразуя таким образом ядерную энергию в тепловую, а затем в электрическую.

А та энергия, которая исходит от Солнца, — это продукт ядерного синтеза.

Источник: cloud.prezentacii.org

Внутренняя

Тепловая или внутренняя энергия — это вид кинетической энергии, которая является результатом движения или вибрации частиц внутри тела.

При измерении температуры объекта мы измеряем именно движение молекул и атомов, из которых состоит тело. Чем выше температура, тем больше движение и тем больше тепловая энергия.

Внутренняя энергия перемещается между телами через тепло. По этому принципу устроены простые для нас вещи, такие, как охлаждение и нагревание продуктов. Передача энергии от горячего к холодному и наоборот происходит ровно до той точки, где оба предмета имеют одинаковую температуру. Тепло может передаваться и через инфракрасное излучение, а также через движение горячих газов или жидкостей.

Источник:cf.ppt-online.org

Химический потенциал

В связях между атомами тел в результате действующих внутри атома сил притяжения существует химическая энергия. Когда происходит химическая реакция, один реагент превращается в соединении с другим в новый продукт. Это превращение возможно благодаря образованию новых химических связей и разрыву старых, что приводит к изменению в химической энергии реагента. 

Высвобождение энергии происходит всегда во время химических реакций. 

1. Когда происходит разрушение химических связей, этот процесс получил название экзотермической реакции. Такая реакция происходит в автомобилях, когда химическая энергия бензина превращается в тепловую энергию, которая приводит двигатель в движение. 
2. Когда происходит соединение химических веществ, образуется эндотермическая реакция. Примером такого вида реакции является фотосинтез.

Источник: cf.ppt-online.org

Энергия взрыва

Взрыв — это быстрое выделение энергии.

Выделяют несколько типов взрывов:

1. Химические. Обычно применяются в промышленности и при добыче горных ископаемых. 
2. Электромагнитные. Происходят при замыкании электросетей. 
3. Кинетические. К ним относятся падение комет и других небесных тел. 
4. Ядерные. Энергия ядерных взрывов имеет самую большую мощность, которая составляет от килотонн до десятков мегатонн в тротиловом эквиваленте.

Кто ввел понятие

Физический термин «энергия» впервые использовал в одной из своих статей английский физик Томас Юнг в начале XIX века. Чуть позже, в 1853 году, шотландец Ранкин впервые упомянул такое словосочетание как «потенциальная энергия». Однако в современном понимании это термин упомянули только в 1870 году. Термин «кинетическая энергия» ввел английский физик У.Томсон.

Одним из самых главных достижений стало открытие закона сохранения энергии. Его авторство приписывают трем людям: 

• Дж.П. Джоулю, который проводил соответствующие эксперименты;
• фон Майеру, который обосновал этот закон с точки зрения познания; 
• фон Гельмгольцу, которому принадлежит математическое обоснование закона.

Но история и предыстории этого важного в физике закона обязаны еще одному английскому физику М. Фарадею.

Источник: labequip.ru