Wolna encyklopedia

Uderzenia pioruna jest przykładem przemian energii
Uderzenia pioruna jest przykładem przemian energii

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:

Energię we wzorach fizycznych zapisuje się najczęściej za pomocą symbolu E.

Jednostką energii w układzie SI jest dżul (1J).

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 E0 = mc2.

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.

Eksplozja bomby jądrowej (Grzyb atomowy nad Nagasaki, 1945)
Eksplozja bomby jądrowej (Grzyb atomowy nad Nagasaki, 1945)

Największą ilość energii człowiek może wyzwolić podczas eksplozji bomby atomowej, kiedy to w wyniku oddziaływań jądrowych związanych z przemianami promieniotwórczymi część masy Δm materiału promieniotwórczego zamienia się w ciągu bardzo krótkiego czasu w inne łatwo rozpraszające się rodzaje energii. Gwałtowne wyzwolenie się energii w ilości równej E0 = Δmc2 powoduje zniszczenia na niespotykaną skalę. Przykładowo: całkowita przemiana 1 kg materii w energię poprzez wzór E0 = Δmc2 daje 1 kg pomnożony razy kwadrat prędkości światła czyli 1 kg razy 89875517873681764 \left[ \mathrm{\frac{m^2}{s^2}} \right] czyli 89875517873681764 \left[ \mathrm{\frac{kg\cdot m^2}{s^2}} \right] = 89875517873681764 J

Parę wzorów na energię:

E=kT
E=mc2
E=hν
E = h\cdot \nu\, ,

Inne jednostki:

Zobacz też