Energia é o que torna a vida possível não só no nosso planeta, mas também no Universo. No entanto, pode ser muito diferente. Então, calor, som, luz, eletricidade, microondas, calorias são diferentes tipos de energia. Para todos os processos que ocorrem ao nosso redor, essa substância é necessária. A maior parte da energia que existe na Terra recebe do Sol, mas existem outras fontes dela. O sol a transfere para o nosso planeta tanto quanto 100 milhões das usinas de energia mais poderosas produziriam ao mesmo tempo.
O que é energia?
A teoria apresentada por Albert Einstein estuda a relação entre matéria e energia. Este grande cientista foi capaz de provar a capacidade de uma substância se transformar em outra. Ao mesmo tempo, descobriu-se que a energia é o fator mais importante na existência dos corpos, e a matéria é secundária.
Energia é, em geral, a capacidade de fazer algum trabalho. Ela é quem defendeo conceito de uma força capaz de mover um corpo ou dar-lhe novas propriedades. O que significa o termo "energia"? A física é uma ciência fundamental à qual muitos cientistas de diferentes épocas e países dedicaram suas vidas. Até mesmo Aristóteles usou a palavra "energia" para se referir à atividade humana. Traduzido da língua grega, "energia" é "atividade", "força", "ação", "poder". A primeira vez que esta palavra apareceu em um tratado de um cientista grego chamado "Física".
No sentido agora geralmente aceito, este termo foi cunhado pelo físico inglês Thomas Young. Este evento importante ocorreu em 1807. Nos anos 50 do século XIX. o mecânico inglês William Thomson foi o primeiro a usar o conceito de "energia cinética", e em 1853 o físico escocês William Rankin introduziu o termo "energia potencial".
Hoje essa grandeza escalar está presente em todos os ramos da física. É uma medida única de várias formas de movimento e interação da matéria. Em outras palavras, é uma medida da transformação de uma forma em outra.
Medidas e designações
A quantidade de energia é medida em joules (J). Esta unidade especial, dependendo do tipo de energia, pode ter diferentes designações, por exemplo:
- W é a energia total do sistema.
- Q - térmica.
- U – potencial.
Tipos de energia
Existem muitos tipos diferentes de energia na natureza. Os principais são:
- mecânico;
- eletromagnético;
- elétrica;
- químico;
- térmica;
- nuclear (atômica).
Existem outros tipos de energia: luminosa, sonora, magnética. Nos últimos anos, um número crescente de físicos está inclinado à hipótese da existência da chamada energia "escura". Cada um dos tipos listados anteriormente desta substância tem suas próprias características. Por exemplo, a energia sonora pode ser transmitida usando ondas. Eles contribuem para a vibração dos tímpanos no ouvido de pessoas e animais, graças aos quais os sons podem ser ouvidos. No curso de várias reações químicas, a energia necessária para a vida de todos os organismos é liberada. Qualquer combustível, comida, acumuladores, baterias são o armazenamento dessa energia.
Nossa estrela dá à Terra energia na forma de ondas eletromagnéticas. Só assim pode superar as extensões do Cosmos. Graças à tecnologia moderna, como os painéis solares, podemos usá-lo com o maior efeito. O excesso de energia não utilizada é acumulado em instalações especiais de armazenamento de energia. Juntamente com os tipos de energia acima, fontes termais, rios, fluxos e refluxos oceânicos, os biocombustíveis são frequentemente usados.
Energia Mecânica
Este tipo de energia é estudado no ramo da física chamado "Mecânica". É indicado pela letra E. É medido em joules (J). O que é essa energia? A física da mecânica estuda o movimento dos corpos e sua interação entre si ou com campos externos. Neste caso, a energia devido ao movimento dos corpos é chamada decinética (denotada por Ek), e a energia devido à interação de corpos ou campos externos é chamada de potencial (Ep). A soma do movimento e da interação é a energia mecânica total do sistema.
Existe uma regra geral para calcular os dois tipos. Para determinar a quantidade de energia, é necessário calcular o trabalho necessário para transferir o corpo do estado zero para este estado. Além disso, quanto mais trabalho, mais energia o corpo terá nesse estado.
Separação de espécies de acordo com diferentes critérios
Existem vários tipos de compartilhamento de energia. De acordo com vários critérios, ela é dividida em: externa (cinética e potencial) e interna (mecânica, térmica, eletromagnética, nuclear, gravitacional). A energia eletromagnética, por sua vez, é dividida em magnética e elétrica, e a energia nuclear é dividida em energia de interações fracas e fortes.
Cinética
Quaisquer corpos em movimento são distinguidos pela presença de energia cinética. Muitas vezes é chamado assim - dirigir. A energia de um corpo em movimento é perdida quando ele desacelera. Assim, quanto maior a velocidade, maior a energia cinética.
Quando um corpo em movimento entra em contato com um objeto estacionário, uma parte do corpo cinético é transferida para este último, colocando-o em movimento. A fórmula da energia cinética é a seguinte:
Em palavras, esta fórmula pode ser expressa da seguinte forma: a energia cinética de um objeto émetade do produto de sua massa vezes o quadrado de sua velocidade.
Potencial
Este tipo de energia é possuído por corpos que estão em algum tipo de campo de força. Assim, magnético ocorre quando um objeto está sob a influência de um campo magnético. Todos os corpos na Terra têm energia gravitacional potencial.
Dependendo das propriedades dos objetos de estudo, eles podem ter diferentes tipos de energia potencial. Assim, corpos elásticos e elásticos que são capazes de esticar, têm a energia potencial de elasticidade ou tensão. Qualquer corpo em queda que antes estava imóvel perde potencial e adquire cinética. Nesse caso, o valor desses dois tipos será equivalente. No campo gravitacional do nosso planeta, a fórmula da energia potencial ficará assim:
Em palavras, esta fórmula pode ser expressa da seguinte forma: a energia potencial de um objeto interagindo com a Terra é igual ao produto de sua massa, aceleração da gravidade e a altura em que está localizado.
Esse valor escalar é uma característica da reserva de energia de um ponto material (corpo) localizado em um campo de força potencial e utilizado para adquirir energia cinética devido ao trabalho das forças de campo. Às vezes, é chamada de função coordenada, que é um termo no Langrangiano do sistema (a função Lagrange de um sistema dinâmico). Este sistema descreve sua interação.
A energia potencial é igual a zero parauma certa configuração de corpos localizados no espaço. A escolha da configuração é determinada pela conveniência de cálculos adicionais e é chamada de "normalização da energia potencial".
A lei da conservação da energia
Um dos postulados mais básicos da física é a lei da conservação da energia. Segundo ele, a energia não surge de lugar nenhum e não desaparece em lugar nenhum. Ele muda constantemente de uma forma para outra. Em outras palavras, há apenas uma mudança na energia. Assim, por exemplo, a energia química de uma bateria de lanterna é convertida em energia elétrica e, a partir dela, em luz e calor. Vários eletrodomésticos transformam energia elétrica em luz, calor ou som. Na maioria das vezes, o resultado final da mudança é calor e luz. Depois disso, a energia vai para o espaço circundante.
A lei da energia pode explicar muitos fenômenos físicos. Os cientistas argumentam que seu volume total no universo permanece constantemente in alterado. Ninguém pode criar energia de novo ou destruí-la. Desenvolvendo um de seus tipos, as pessoas usam a energia do combustível, a água caindo, um átomo. Ao mesmo tempo, uma de suas formas se transforma em outra.
Em 1918, os cientistas conseguiram provar que a lei da conservação da energia é uma consequência matemática da simetria translacional do tempo - o valor da energia conjugada. Em outras palavras, a energia é conservada devido ao fato de que as leis da física não diferem em momentos diferentes.
Recursos Energéticos
Energia é a capacidade de um corpo realizar trabalho. Em fechadosistemas físicos, ele é preservado durante todo o tempo (desde que o sistema esteja fechado) e é uma das três integrais aditivas do movimento que preservam o valor durante o movimento. Estes incluem: energia, momento angular, momento. A introdução do conceito de "energia" é apropriada quando o sistema físico é homogêneo no tempo.
Energia interna dos corpos
É a soma das energias das interações moleculares e dos movimentos térmicos das moléculas que a compõem. Não pode ser medido diretamente porque é uma função inequívoca do estado do sistema. Sempre que um sistema se encontra em um determinado estado, sua energia interna tem seu valor inerente, independentemente do histórico de existência do sistema. A mudança na energia interna durante a transição de um estado físico para outro é sempre igual à diferença entre seus valores nos estados final e inicial.
Energia interna do gás
Além dos sólidos, os gases também possuem energia. Representa a energia cinética do movimento térmico (caótico) das partículas do sistema, que incluem átomos, moléculas, elétrons, núcleos. A energia interna de um gás ideal (um modelo matemático de um gás) é a soma das energias cinéticas de suas partículas. Isso leva em consideração o número de graus de liberdade, que é o número de variáveis independentes que determinam a posição da molécula no espaço.
Uso de energia
A cada ano a humanidade consome mais e mais recursos energéticos. Na maioria das vezes para energia,necessários para a iluminação e aquecimento de nossas casas, o funcionamento de veículos e diversos mecanismos, são utilizados hidrocarbonetos fósseis como carvão, petróleo e gás. São recursos não renováveis.
Infelizmente, apenas uma pequena fração da energia do nosso planeta vem de recursos renováveis, como água, vento e sol. Até o momento, sua participação no setor de energia é de apenas 5%. Outros 3% das pessoas recebem na forma de energia nuclear produzida em usinas nucleares.
Os recursos não renováveis possuem as seguintes reservas (em joules):
- energia nuclear - 2 x 1024;
- energia de gás e petróleo – 2 x 10 23;
- calor interno do planeta - 5 x 1020.
Valor anual dos recursos renováveis da Terra:
- energia solar - 2 x 1024;
- vento - 6 x 1021;
- rios - 6, 5 x 1019;
- marés - 2,5 x 1023.
Somente com uma transição oportuna do uso das reservas de energia não renováveis da Terra para as renováveis, a humanidade tem a chance de uma existência longa e feliz em nosso planeta. Para implementar desenvolvimentos de ponta, cientistas de todo o mundo continuam a estudar cuidadosamente as várias propriedades da energia.
