Энергоинформ / Об Энергии, Информации и Технологиях / Энергия
Энергия
Понятие
ЭНЕРГИЯ происходит от греческого enérgeia, что означает действие,
деятельность. В современной науке под ЭНЕРГИЕЙ понимается общая количественная мера
движения и взаимодействия всех видов материи. Понятие ЭНЕРГИИ связывает воедино
все явления природы. Энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает, она
только может переходить из одной формы в другую, что отражено в законе сохранения
энергии.
В соответствии с различными формами движения материи рассматривают и различные формы
энергии: механическую, электромагнитную, ядерную и др. Это деление до известной
степени условно. Так, химическая энергия складывается из кинетической энергии движения
электронов и электрической энергии взаимодействия электронов друг с другом и с атомными
ядрами. Внутренняя энергия равна сумме кинетической энергии хаотического движения
молекул относительно центра масс тел и потенциальных энергий взаимодействия молекул
друг с другом.
Энергия системы зависит от параметров, характеризующих состояние системы. В случае
непрерывной среды или поля вводятся понятия плотности энергии (т. е. энергии в единице
объема), и плотности потока энергии, равной произведению плотности энергии на скорость
ее перемещения.
Теория относительности показывает, что энергия (Е) тела неразрывно связана
с его массой (т) соотношением Е = тс2, где с -
скорость света в вакууме.
Любое тело обладает
энергией. Если то - масса покоящегося тела, то его энергия покоя
Eo = тос2 . Эта энергия может переходить
в другие виды энергии при превращениях частиц (распадах, ядерных реакциях и т. д.).
Согласно классической физике, энергия любой системы меняется непрерывно и может
принимать любые значения. Согласно квантовой теории, энергия микрочастиц, движение
которых происходит в ограниченной области пространства (например, электронов в атомах),
принимает дискретный ряд значений.
Атомы излучают электромагнитную энергию в виде дискретных порций - световых квантов,
или фотонов. Такая энергия является предметом изучения квантовой механики.
Энергия измеряется в тех же единицах, что и работа: в системе СГС - в эргах, в Международной
системе единиц (СИ) – в джоулях, в атомной и ядерной физике и в физике элементарных
частиц обычно применяется внесистемная единица - электронвольт.
Закон сохранения
энергии - один из наиболее фундаментальных законов, согласно которому важнейшая
физическая величина - энергия - сохраняется в изолированной системе. Этому закону
подчиняются все без исключения известные процессы в природе. В изолированной системе
энергия может только превращаться из одной формы в другую, но ее количество остается
постоянным. Если система не изолирована, то ее энергия может измениться либо при
одновременном изменении энергии окружающих систему тел на такую же величину, либо
за счет изменения энергии взаимодействия системы с окружающими телами. При переходе
системы из одного состояния в другое изменение энергии не зависит от того, каким
способом (в результате каких взаимодействий) осуществляется переход. Причина этого
заключается в том, что энергия - однозначная функция состояния системы. Изменение
энергии в системе происходит при совершении работы и при передаче системе некоторого
количества теплоты.
Сохранение энергии связано с однородностью времени, т. е. с тем фактом, что все
моменты времени эквивалентны и физические законы не меняются со временем. Закон
сохранения механической энергии установлен Г. В. Лейбницем (1686), а закон сохранения
энергии. для немеханических явлений - Ю. Р.Майером (1845), Дж. П. Джоулем (1843-50)
и Г. Л.Гельмгольцем (1847).
В термодинамике закон сохранения энергии носит название первого начала термодинамики.
До создания А.Эйнштейном специальной теории относительности (1905) законы сохранения
массы и энергии существовали как два независимых закона. В теории относительности
они были слиты воедино в закон сохранения энергии.
