Objašnjavamo što je načelo održanja energije, kako funkcionira i neke praktične primjere ovog fizikalnog zakona.
Koji je princip očuvanja energije?
Načelo očuvanja energije odn Zakon o očuvanju energije, također poznat kao Prvi princip termodinamike, navodi da je ukupna količina Energija u izoliranom fizičkom sustavu (tj. bez ikakve interakcije s drugim sustavima) uvijek će ostati isti, osim kada se transformira u druge vrste energije.
To je sažeto u načelu da energija u svemir Ne može se stvoriti niti uništiti, samo se može transformirati u druge oblike energije, kao što je električna energija kalorijska energija (ovako rade otpornici) ili u svjetlosnoj energiji (ovako rade žarulje). Stoga će se pri obavljanju određenih poslova ili u prisutnosti određenih kemijskih reakcija činiti da je količina početne i konačne energije varirala ako se njezine transformacije ne uzmu u obzir.
Prema Načelu očuvanja energije, prilikom uvođenja određene količine topline (Q) u sustav, ona će uvijek biti jednaka razlici između povećanja količine unutarnje energije (ΔU) plus posao (W) napravio je rekao sustav. Na taj način imamo formulu: Q = ΔU + W, iz čega proizlazi da ΔU = Q - W.
Ovo načelo vrijedi i za područjekemija, budući da će energija uključena u kemijsku reakciju uvijek biti očuvana, baš kao imasa, osim u slučajevima kada se potonja transformira u energiju, na što ukazuje poznata formula Alberta Einsteina E = m.c2, gdje je E energija, m masa, a c jebrzina svjetlosti. Ova je jednadžba od najveće važnosti u relativističkim teorijama.
Energija se, dakle, ne gubi, kao što je već rečeno, ali može prestati biti korisna za obavljanje posla, prema Drugom zakonu termodinamike:entropija (poremećaj) sustava ima tendenciju povećanja kako sevrijemeDrugim riječima, sustavi neizbježno teže neredu.
Djelovanje ovog drugog zakona u skladu s prvim je ono što sprječava postojanje izoliranih sustava koji svoju energiju zauvijek održavaju netaknutom (kao npr. pokret perpetual, ili vrući sadržaj termosice). To što se energija ne može stvoriti ili uništiti ne znači da ostaje nepromijenjena.
Primjeri načela očuvanja energije
Pretpostavimo da je djevojka na toboganu, u mirovanju. Samo jedan djeluje na to gravitacijska potencijalna energijaStoga je njegova kinetička energija 0 J. S druge strane, kako klizi niz tobogan, njegova se brzina povećava, a samim time i njegova Kinetička energija, ali kada gubi visinu, smanjuje se i njegova gravitacijska potencijalna energija. Konačno, postiže punu brzinu odmah na kraju tobogana, sa svojom maksimalnom kinetičkom energijom. Ali njegova visina će se smanjiti i njegova potencijalna energija gravitacijska energija bit će 0 J. Jedna energija se pretvara u drugu, ali zbroj obje će uvijek dati istu količinu u opisanom sustavu.
Drugi mogući primjer je rad žarulje koja prima određenu količinu električna energija aktiviranjem prekidača i pretvara ga u svjetlosna energija i u toplinskoj energiji, kako se žarulja zagrijava. Ukupna količina električne, toplinske i svjetlosne energije je ista, ali je transformirana iz električne u svjetlosnu i toplinsku.