Phyx 103-0, Енергія
Перше, що ми повинні зробити, це визначити наші терміни. Сила, енергія та сила пов’язані між собою дуже конкретно. Пам'ятаючи, що прискорення визначається як швидкість зміни швидкості, або a = v/t, ми отримуємо таку таблицю:
| Кількість | Визначення | Одиниці | Назва одиниці | Абревіатура |
| сили | = ма | кг м/с 2 | Ньютон | N |
| енергія | = Fd | кг м 2/с 2 | джоуль | J |
| потужність | = Е/т | кг м 2/с 3 | ват | W |
Або виразившись словами, енергія - це сила, що діє через відстань, а потужність - це енергія, витрачена в секунду. Джоуль - це кількість енергії, необхідна для дії сили одного ньютона через один метр. Наприклад, якщо ви піднімаєте кілограмову вагу на один метр, тоді вам потрібно витратити енергію:
E = Fd = (ma) d = mgd = (1 кг) (9,8 м/с 2) (1 м) = 9,8 кг м/с 2 = 9,8 джоулів .
Альтернативне визначення енергії, калорійність, визначається як кількість теплової енергії, необхідної для підвищення температури 1 г води на 1 С °. (Були часи, коли люди не усвідомлювали, що теплова енергія та механічна енергія - це насправді одне і те ж, тому вони створили для них окремі визначення.) Термодинамічні вимірювання говорять нам, що одна калорія = 4,186 джоуля.
Замість використання джоулів, "кіловат-година" зазвичай використовується в електротехнічній промисловості як одиниця енергії. (КВт-год НЕ є одиницею потужності. Незважаючи на те, що в назві є термін потужності "ват", кВт-год є одиницею енергії. Оскільки потужність = енергія/час, також вірно, що енергія = потужність X час.) КВт-год - це зручна величина в електричній промисловості, оскільки це енергетичний еквівалент роботи однокіловатного приладу протягом однієї години. Перетворення кіловат-години в джоулі - це просто:
кіловат-година = (1000 Дж/с) (1 год) X (60 хв/год) (60 сек/хв) = 3600000 Дж
Таємнича форма чужорідної енергії?
Форми енергії
Енергія - загадкове поняття, не в останню чергу тому, що воно має багато видів. Ось список загальних форм:
кінетична енергія - енергія рухомих тіл. Формула кінетичної енергії:
де K = константа пружини (одиниці Н/м), x 0 = положення рівноваги пружини, x = відстань, яку пружина розтягнула або стисла.
де m = маса молекули газу (ми припускаємо, що газ містить лише один вид молекули), v = середня швидкість молекул, k B = постійна Больцмана = і T = температура в K °.
де dQ = зміна тепла, c - питома теплоємність в кал/гм K °, а dT = зміна температури (або C °, або K °).
хімічна енергія - енергія, пов'язана з розривом або утворенням атомних зв'язків, тобто з хімічними перетвореннями.
приховане тепло - енергія, необхідна для плавлення твердих речовин або закипання рідин. Ця енергія чимось схожа на хімічну енергію, оскільки це енергія, пов'язана з розривом або утворенням молекулярних зв'язків, а не атомні зв'язки. Загальна енергія (тепло), необхідна для розплавлення твердої речовини або закипання рідини, становить лише Q = мл, де m - маса рідини або твердої речовини, а L - коефіцієнт прихованої теплоти (вказаний в J або кал на кг) плавлення або кипіння.
гравітаційна потенційна енергія - енергія, набута або втрачена тілами при переміщенні їх у межах гравітаційного поля. Для об'єктів, що знаходяться поблизу Землі, гравітаційна потенціальна енергія задається E = mgh, де m - маса об'єкта, g - прискорення сили тяжіння (9,8 м/с 2), h - висота, на яку знаходиться об'єкт піднятий.
електромагнітна енергія - енергія, що міститься в електромагнітних полях. Поширені приклади включають побутову електрику, поле навколо магніту та статичну електрику. Для побутової електроенергії енергія, що розсіюється ланцюгом, становить E = IVt, де I - струм (в амперах), V - напруга, t - час (у секундах), протягом якого струм протікає.
промениста енергія - енергія радіохвиль, мікрохвиль, інфрачервоного світла, видимого світла, УФ-світла, рентгенівських та гамма-променів. Все певною мірою віддає променисту енергію. Загальна кількість енергії, яку виділяє будь-який об'єкт як променеву енергію, становить приблизно: