Закон сохранения энергии. Энергия – общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи

Энергия – общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи. Понятие «энергия» связывает воедино все явле­ния природы.

В соответствии с различными формами движения материи рассматривают и разные формы энергии: тепловую, механическую, внутреннюю, химическую, электромагнитную, ядерную и др. Механическая энергия подразделяется на кинетическую и потенциальную.

Внутренняя энергия равна сумме кинетических энергий хаотического движения молекул относительно центра масс и потенциальных энергий взаимодействия молекул друг с другом. Химическая энергия складывается из кинетической энергии движения электронов и электрической энергии взаимодействия электронов друг с другом и с атомными ядрами молекул химических веществ. Энергия химических связей для двухатомных молекул – это энергия, требуемая для удаления атомов на бесконечно большое расстояние друг от друга.

В атомной физике используется понятие энергии ионизации. Она равна работе, затрачиваемой на удаление одного внешнего электрона из атома, или ионизационному потенциалу.

В микрофизике широко используется понятие энергии связи. Энергия связи системы каких-либо частиц (например, атома как системы, состоящей из ядра и электронов) равна работе, которую необходимо затратить, чтобы разделить данную систему на составляющие ее частицы и удалить их друг от друга на расстояние, при котором их взаимо­действием можно пренебречь.

При переходе системы из одного состояния в другое изменение энергии не зависит от того, в результате каких взаимодействий происходит переход, т.е. энергия – функция состояния системы. Закон сохранения энергии является строгим законом природы, справедливым для всех известных взаимодействий. Согласно известной тео­рии Э. Нетер, он связан с однородностью времени, т.е. с тем фактом, что все моменты времени эквивалентны и физические законы не меняются со временем.

Французский физик и математик С. Карно впервые занялся изучением вопроса превращения теплоты в работу паровых машин. Поставив задачу, как наиболее экономно использовать топливо в паровых машинах, он нашел оптимальные условия работы тепловой машины (цикл Карно), при которых можно добиться максимального коэффициента ее полезного действия. Теорема Карно сыграла важную роль в установлении одного из фундаментальных законов природы – второго начала термодинамики – Ю. Р. Майером, Г. Гельмгольцем и Дж. Джоулем.

Дата добавления: 2014-01-03