Vrste kinetičke energije. Kinetička energija i njena promjena – Hipermarket znanja

Energija je ono što čini život mogućim ne samo na našoj planeti, već iu Univerzumu. Međutim, može biti veoma različito. Dakle, toplota, zvuk, svjetlost, struja, mikrovalne pećnice, kalorije su različite vrste energije. Ova supstanca je neophodna za sve procese koji se odvijaju oko nas. Sve na Zemlji većinu svoje energije prima od Sunca, ali postoje i drugi izvori. Sunce ga prenosi na našu planetu čak 100 miliona najmoćnijih elektrana koje bi proizvele u isto vrijeme.

Šta je energija?

Teorija koju je iznio Albert Einstein ispituje odnos između materije i energije. Ovaj veliki naučnik je bio u stanju da dokaže sposobnost jedne supstance da se transformiše u drugu. Ispostavilo se da je energija najvažniji faktor u postojanju tijela, a materija sekundarna.

Energija je, uglavnom, sposobnost obavljanja neke vrste posla. Ona je ta koja stoji iza koncepta sile koja može pomjeriti tijelo ili mu dati nova svojstva. Šta znači pojam "energija"? Fizika je kojoj su živote posvetili mnogi naučnici iz različitih epoha i zemalja. Aristotel je također koristio riječ "energija" da označi ljudsku aktivnost. U prevodu sa grčkog, "energija" je "aktivnost", "snaga", "akcija", "moć". Prvi put se ova riječ pojavila u raspravi grčkog naučnika pod nazivom “Fizika”.

U sada opšteprihvaćenom smislu, ovaj termin je uveo u upotrebu engleski fizičar. Ovaj značajan događaj dogodio se još 1807. U 50-im godinama XIX vijeka. Engleski mehaničar William Thomson prvi je koristio koncept "kinetičke energije", a 1853. godine škotski fizičar William Rankine uveo je termin "potencijalna energija".

Danas je ova skalarna veličina prisutna u svim granama fizike. To je jedinstvena mjera raznih oblika kretanja i interakcije materije. Drugim riječima, predstavlja mjeru transformacije jednog oblika u drugi.

Mjerne jedinice i simboli

Količina energije se mjeri Ova posebna jedinica, ovisno o vrsti energije, može imati različite oznake, na primjer:

  • W je ukupna energija sistema.
  • Q - termalni.
  • U - potencijal.

Vrste energije

U prirodi postoji mnogo različitih vrsta energije. Glavni su:

  • mehanički;
  • elektromagnetski;
  • električni;
  • hemijski;
  • termalni;
  • nuklearna (atomska).

Postoje i druge vrste energije: svjetlosna, zvučna, magnetska. Poslednjih godina sve je veći broj fizičara sklon hipotezi o postojanju takozvane “tamne” energije. Svaka od prethodno navedenih vrsta ove supstance ima svoje karakteristike. Na primjer, zvučna energija se može prenijeti pomoću valova. Oni doprinose vibracijama bubnih opna u ušima ljudi i životinja, zahvaljujući kojima se mogu čuti zvukovi. Tokom raznih hemijskih reakcija oslobađa se energija neophodna za život svih organizama. Svako gorivo, hrana, baterije, baterije su skladište ove energije.

Naša zvijezda daje Zemlji energiju u obliku elektromagnetnih valova. To je jedini način na koji može savladati prostranstvo Svemira. Zahvaljujući modernim tehnologijama kao što su solarni paneli, možemo to iskoristiti na najbolji mogući način. Višak neiskorištene energije akumulira se u posebnim skladištima energije. Uz gore navedene vrste energije, često se koriste termalni izvori, rijeke, okeani i biogoriva.

Mehanička energija

Ova vrsta energije proučava se u grani fizike koja se zove “Mehanika”. Označen je slovom E. Mjeri se u džulima (J). Šta je ovo energija? Mehanička fizika proučava kretanje tijela i njihovu interakciju jedno s drugim ili sa vanjskim poljima. U ovom slučaju, energija zbog kretanja tijela naziva se kinetička (označena sa Ek), a energija uzrokovana ili vanjskim poljima naziva se potencijalna (Ep). Zbir kretanja i interakcije predstavlja ukupnu mehaničku energiju sistema.

Postoji opće pravilo za izračunavanje oba tipa. Da bi se odredila količina energije, potrebno je izračunati rad potreban za prelazak tijela iz nultog stanja u dato stanje. Štaviše, što je više posla, to će tijelo imati više energije u datom stanju.

Razdvajanje vrsta prema različitim karakteristikama

Postoji nekoliko vrsta dijeljenja energije. Prema različitim kriterijima dijeli se na: eksternu (kinetičku i potencijalnu) i unutarnju (mehaničku, termičku, elektromagnetnu, nuklearnu, gravitacionu). Elektromagnetna energija se pak dijeli na magnetsku i električnu, a nuklearna energija na energiju slabih i jakih interakcija.

Kinetic

Svako pokretno tijelo karakterizira prisustvo kinetičke energije. Često se naziva pokretačkom snagom. Energija tijela koje se kreće gubi se kada usporava. Dakle, što je brzina veća, veća je kinetička energija.

Kada tijelo u pokretu dođe u kontakt sa nepokretnim objektom, kinetički dio se prenosi na potonji, uzrokujući njegovo kretanje. Formula za kinetičku energiju je sljedeća:

  • E k = mv 2: 2,
    gdje je m masa tijela, v je brzina kretanja tijela.

Riječima se ova formula može izraziti na sljedeći način: kinetička energija objekta jednaka je polovini umnoška njegove mase na kvadrat njegove brzine.

Potencijal

Ovu vrstu energije posjeduju tijela koja se nalaze u nekoj vrsti polja sila. Dakle, magnet se javlja kada je predmet izložen magnetnom polju. Sva tijela na Zemlji imaju potencijalnu gravitacijsku energiju.

Ovisno o svojstvima predmeta proučavanja, oni mogu imati različite vrste potencijalne energije. Dakle, elastična i elastična tijela koja se mogu istezati imaju potencijalnu energiju elastičnosti ili napetosti. Svako padajuće tijelo koje je prethodno bilo nepomično gubi potencijal i postaje kinetičko. U ovom slučaju, veličina ova dva tipa će biti ekvivalentna. U gravitacionom polju naše planete, formula za potencijalnu energiju imat će sljedeći oblik:

  • E str = mhg,
    gdje je m tjelesna težina; h je visina centra mase tijela iznad nultog nivoa; g je ubrzanje slobodnog pada.

Riječima se ova formula može izraziti na sljedeći način: potencijalna energija objekta koji stupa u interakciju sa Zemljom jednaka je proizvodu njegove mase, ubrzanja gravitacije i visine na kojoj se nalazi.

Ova skalarna veličina je karakteristika rezerve energije materijalne tačke (tijela) koja se nalazi u polju potencijalne sile i koja se koristi za stjecanje kinetičke energije uslijed rada sila polja. Ponekad se naziva i koordinatna funkcija, što je pojam u Langranžianu sistema (Lagrangeova funkcija dinamičkog sistema). Ovaj sistem opisuje njihovu interakciju.

Potencijalna energija je jednaka nuli za određenu konfiguraciju tijela koja se nalaze u prostoru. Izbor konfiguracije određen je pogodnošću daljih proračuna i naziva se "normalizacija potencijalne energije".

Zakon o održanju energije

Jedan od najosnovnijih postulata fizike je zakon održanja energije. Prema njegovim riječima, energija se ne pojavljuje niotkuda i nigdje ne nestaje. Stalno se mijenja iz jednog oblika u drugi. Drugim riječima, dolazi samo do promjene energije. Na primjer, hemijska energija baterije baterijske lampe pretvara se u električnu energiju, a iz nje u svjetlost i toplinu. Razni kućni aparati pretvaraju električnu energiju u svjetlost, toplinu ili zvuk. Najčešće su krajnji rezultat promjene toplina i svjetlost. Nakon toga energija odlazi u okolni prostor.

Zakon energije je u stanju da objasni mnogi naučnici tvrde da ukupna zapremina energije u Univerzumu konstantno ostaje nepromenjena. Niko ne može ponovo stvoriti energiju ili je uništiti. Prilikom proizvodnje jednog od njegovih tipova ljudi koriste energiju goriva, padajuće vode i atoma. U ovom slučaju, jedna vrsta se pretvara u drugu.

1918. godine naučnici su uspjeli dokazati da je zakon održanja energije matematička posljedica translacijske simetrije vremena - vrijednosti konjugirane energije. Drugim riječima, energija se čuva jer se zakoni fizike ne razlikuju u različitim vremenima.

Energetske karakteristike

Energija je sposobnost tijela da obavlja rad. U zatvorenim fizičkim sistemima on se čuva tokom čitavog vremena (sve dok je sistem zatvoren) i predstavlja jedan od tri aditivna integrala kretanja koji zadržavaju svoju vrednost tokom kretanja. To uključuje: energiju, trenutak. Uvođenje koncepta „energije“ je prikladno kada je fizički sistem homogen u vremenu.

Unutrašnja energija tela

To je zbir energija molekularnih interakcija i toplinskih kretanja molekula koji ga čine. Ne može se direktno mjeriti jer je to jedinstvena funkcija stanja sistema. Kad god se sistem nađe u datom stanju, njegova unutrašnja energija ima inherentnu vrijednost, bez obzira na historiju postojanja sistema. Promjena unutrašnje energije prilikom prijelaza iz jednog fizičkog stanja u drugo uvijek je jednaka razlici njenih vrijednosti u konačnom i početnom stanju.

Unutrašnja energija gasa

Pored čvrstih materija, energiju imaju i gasovi. Predstavlja kinetičku energiju toplotnog (haotičnog) kretanja čestica sistema, koje uključuju atome, molekule, elektrone i jezgra. Unutrašnja energija idealnog gasa (matematički model gasa) je zbir kinetičkih energija njegovih čestica. U ovom slučaju se uzima u obzir broj stupnjeva slobode, a to je broj nezavisnih varijabli koje određuju položaj molekula u prostoru.

Svake godine čovječanstvo troši sve više energetskih resursa. Najčešće se fosilni ugljovodonici poput uglja, nafte i plina koriste za dobivanje energije potrebne za osvjetljenje i grijanje naših domova, rad vozila i raznih mehanizama. Oni se pozivaju na

Nažalost, samo mali dio energije naše planete dolazi iz obnovljivih izvora kao što su voda, vjetar i sunce. Danas njihov udio u energetskom sektoru iznosi samo 5%. Ljudi dobijaju još 3% u obliku nuklearne energije proizvedene u nuklearnim elektranama.

Neobnovljivi resursi imaju sljedeće rezerve (u džulima):

  • nuklearna energija - 2 x 10 24;
  • energija gasa i nafte - 2 x 10 23;
  • unutrašnja toplota planete je 5 x 10 20.

Godišnja vrijednost obnovljivih resursa Zemlje:

  • solarna energija - 2 x 10 24;
  • vjetar - 6 x 10 21;
  • rijeke - 6,5 x 10 19;
  • morske oseke - 2,5 x 10 23.

Samo blagovremenim prelaskom sa korišćenja neobnovljivih energetskih rezervi Zemlje na obnovljive, čovečanstvo ima šansu za dugo i srećno postojanje na našoj planeti. Kako bi implementirali napredni razvoj, naučnici širom svijeta nastavljaju pažljivo proučavati različita svojstva energije.

Uslovljeno kretanjem.

Jednostavno rečeno, kinetička energija je energija koju tijelo ima samo kada se kreće. Kada se tijelo ne kreće, kinetička energija je nula.

Enciklopedijski YouTube

  • 1 / 5

    Koncept kinetičke energije je prvi put uveden u radovima Gottfrieda Leibniza (1695), posvećenih konceptu „žive sile“.

    Fizičko značenje

    Razmotrimo sistem koji se sastoji od jedne materijalne tačke i zapišemo drugi Newtonov zakon:

    m a → = F → , (\displaystyle m(\vec (a))=(\vec (F)),)

    Gdje F → (\displaystyle (\vec (F)))- je rezultanta svih sila koje djeluju na tijelo. Hajde da skalarno pomnožimo jednačinu sa pomakom materijalne tačke d s → = v → d t (\displaystyle (\rm (d))(\vec (s))=(\vec (v))(\rm (d))t). S obzirom na to

    a → = d v → d t , (\displaystyle (\vec (a))=(\frac ((\rm (d))(\vec (v)))((\rm (d))t)),) d (m v 2 2) = F → d s → .

    (\displaystyle (\rm (d))\left(((mv^(2)) \preko (2))\desno)=(\vec (F))(\rm (d))(\vec (s )).)

    Ako je sistem zatvoren, odnosno ne postoje sile van sistema, ili je rezultanta svih sila nula, tada

    d (m v 2 2) = 0 , (\displaystyle d\left(((mv^(2)) \preko (2))\desno)=0,)

    i magnituda

    T = m v 2 2 (\displaystyle T=((mv^(2)) \preko 2)) ostaje konstantan. Ova količina se zove kinetička energija

    materijalna tačka. Ako je sistem izolovan, tada je kinetička energija integral kretanja.

    - moment inercije tijelaω → (\displaystyle (\vec (\omega )))

    - ugaona brzina tela.

    Fizički smisao rada

    A 12 = T 2 − T 1 .

    (\displaystyle \A_(12)=T_(2)-T_(1).)

    Kinetička energija rotacionog kretanja

    Kinetička energija u hidrodinamici

    Relativizam Ova formula se može prepisati na sljedeći način. Usko povezan sa konceptom rada je još jedan fundamentalni fizički koncept – koncept energije. Budući da mehanika proučava, prvo, kretanje tijela, a drugo, interakciju tijela jedno s drugim, uobičajeno je razlikovati dvije vrste mehaničke energije: kinetička energija, uzrokovano kretanjem tijela, i

    potencijalna energija , uzrokovana interakcijom tijela sa drugim tijelima. Kinetička energijamehanički sistem

    zove energija

    zavisno od brzine kretanja tačaka ovog sistema.
    Izraz za kinetičku energiju može se naći određivanjem rada rezultantne sile primijenjene na materijalnu tačku. Na osnovu (2.24) pišemo formulu za elementarni rad rezultantne sile:

    Jer

    (2.26)

    , tada je dA = mυdυ.

    (2.25) Da bismo pronašli rad rezultujuće sile kada se brzina tijela promijeni sa υ 1 na υ 2, integriramo izraz (2.29):

    Pošto je rad mjera prijenosa energije s jednog tijela na drugo, onda
    Na osnovu (2.30) pišemo da je veličina

    (2.27)

    postoji kinetička energija tijelo: odakle umjesto (1.44) dobijamo

    Teorema izražena formulom (2.30) se obično naziva teorema kinetičke energije : . U skladu s njim, rad sila koje djeluju na tijelo (ili sistem tijela) jednak je promjeni kinetičke energije ovog tijela (ili sistema tijela). Iz teoreme kinetičke energije slijedi

    Kinetička energija sistema jednaka je zbiru kinetičkih energija materijalnih tačaka od kojih se ovaj sistem sastoji:

    (2.28)

    Ako je rad svih sila koje djeluju na tijelo pozitivan, tada se kinetička energija tijela povećava ako je rad negativan, tada se kinetička energija smanjuje.

    Očigledno je da će elementarni rad rezultante svih sila primijenjenih na tijelo biti jednak elementarnoj promjeni kinetičke energije tijela:

    dA = dE k (2,29)

    U zaključku, napominjemo da je kinetička energija, kao i brzina kretanja, relativna. Na primjer, kinetička energija putnika koji sjedi u vozu bit će drugačija ako uzmemo u obzir kretanje u odnosu na površinu puta ili u odnosu na vagon.

    §2.7 Potencijalna energija

    Druga vrsta mehaničke energije je potencijalna energija – energija usled interakcije tela.

    Potencijalna energija ne karakterizira nikakvu interakciju tijela, već samo onu koju opisuju sile neovisne o brzini. Većina sila (gravitacija, elastičnost, gravitacione sile, itd.) je ovakva; jedini izuzetak su sile trenja. Rad razmatranih sila ne zavisi od oblika putanje, već je određen samo njenim početnim i konačnim položajem. Rad koji obavljaju takve sile na zatvorenoj putanji je nula.

    Sile čiji rad ne zavisi od oblika putanje, već zavisi samo od početnog i konačnog položaja materijalne tačke (tijela) nazivaju se potencijalne ili konzervativne snage .

    Ako tijelo stupa u interakciju sa svojom okolinom putem potencijalnih sila, onda se koncept potencijalne energije može uvesti da okarakterizira ovu interakciju.

    Potencijal je energija uzrokovana interakcijom tijela i ovisno o njihovom relativnom položaju.

    Nađimo potencijalnu energiju tijela podignutog iznad tla. Neka se tijelo mase m ravnomjerno kreće u gravitacionom polju od položaja 1 do položaja 2 duž površine čiji je poprečni presjek ravninom crteža prikazan na sl. 2.8. Ova sekcija je putanja materijalne tačke (tijela). Ako nema trenja, tada na tačku djeluju tri sile:

    1) sila N sa površine je normalna na površinu, rad ove sile je nula;

    2) gravitacija mg, rad ove sile A 12;

    3) vučna sila F od nekog pogonskog tela (motor sa unutrašnjim sagorevanjem, elektromotor, osoba itd.); Označimo rad ove sile sa A T.

    Razmotrimo rad gravitacije pri kretanju tijela duž nagnute ravni dužine ℓ (slika 2.9). Kao što se vidi iz ove slike, rad je jednak

    A" = mgℓ cosα = mgℓ cos(90° + α) = - mgℓ sinα

    Iz trougla VSD imamo ℓ sinα = h, pa iz posljednje formule slijedi:

    Putanja tijela (vidi sliku 2.8) može se shematski prikazati malim dijelovima nagnute ravni, stoga za rad gravitacije na cijeloj putanji 1 -2 vrijedi sljedeći izraz:

    A 12 =mg (h 1 -h 2) =-(mg h 2 - mg h 1) (2.30)

    dakle, rad gravitacije ne zavisi od putanje tela, već zavisi od razlike u visinama početne i krajnje tačke putanje.

    Veličina

    e n = mg h (2,31)

    pozvao potencijalna energija materijalna tačka (tijelo) mase m podignuta iznad tla na visinu h. Stoga se formula (2.30) može prepisati na sljedeći način:

    A 12 = =-(En 2 - En 1) ili A 12 = =-ΔEn (2.32)

    Rad gravitacije jednak je promjeni potencijalne energije tijela uzetih sa suprotnim predznakom, odnosno razlici između njegove konačne i početnevrijednosti (teorema potencijalne energije ).

    Slično se može dati i za elastično deformirano tijelo.

    (2.33)

    Imajte na umu da razlika u potencijalnim energijama ima fizičko značenje kao veličina koja određuje rad konzervativnih sila. U tom smislu, nije važno kojoj poziciji, konfiguraciji, nultu potencijalnu energiju treba pripisati.

    Jedan vrlo važan zaključak može se dobiti iz teoreme potencijalne energije: Konzervativne sile su uvijek usmjerene na smanjenje potencijalne energije. Utemeljeni obrazac se manifestuje u tome da bilo koji sistem prepušten sam sebi uvijek teži da pređe u stanje u kojem njegova potencijalna energija ima najmanju vrijednost. Ovo je princip minimalne potencijalne energije .

    Ako sistem u datom stanju nema minimalnu potencijalnu energiju, onda se ovo stanje naziva energetski nepovoljan.

    Ako se lopta nalazi na dnu konkavne posude (slika 2.10, a), gdje je njena potencijalna energija minimalna (u poređenju sa vrijednostima na susjednim pozicijama), tada je njeno stanje povoljnije. Ravnoteža lopte u ovom slučaju je održivo: Ako pomaknete loptu u stranu i pustite je, ona će se vratiti u prvobitni položaj.

    Na primjer, položaj lopte na vrhu konveksne površine je energetski nepovoljan (slika 2.10, b). Zbir sila koje djeluju na loptu je nula, pa će stoga ova lopta biti u ravnoteži. Međutim, ova ravnoteža jeste nestabilan: dovoljan je i najmanji udar da se otkotrlja i time pređe u energetski povoljnije stanje, tj. imati manje

    n potencijalna energija.

    At indiferentan U ravnoteži (slika 2.10, c), potencijalna energija tijela jednaka je potencijalnoj energiji svih njegovih mogućih najbližih stanja.

    Na slici 2.11 možete naznačiti neko ograničeno područje prostora (na primjer cd), u kojem je potencijalna energija manja nego izvan njega. Ovo područje je dobilo ime potencijalni bunar .

    Kakve veze s tim imaju “uslovi za pretvaranje jedne vrste energije u drugu” i “očuvanje zakona tokom vremena”?

    Postoji takva Noetherova teorema. To je u matematici, čak ni u fizici, striktno govoreći. Ona kaže da ako određeni sistem jednačina ima neku vrstu simetrije, onda će postojati i nešto što se ne mijenja tokom transformacija u okviru te simetrije.

    Pa, ako se nešto ne promijeni, onda je „spašeno“. Svi fizički “zakoni održanja” nečega posljedica su jedne ili druge simetrije fizičkih jednačina.

    Zakon održanja energije samo je jedan od mnogih fizičkih zakona održanja, od kojih neke i znate (na primjer, zakon održanja količine gibanja, zakon održanja ugaone količine gibanja, zakon održanja električnog naboja). I svaki od zakona fizičkog održanja odražava jednu od simetrija fizičkih jednačina.

    Na primjer, paralelni transport u prostoru ne mijenja fizičke zakone i oblik fizičkih jednačina koje odražavaju ove zakone. Posljedica ove činjenice je očuvanje impulsa bilo kojeg zatvorenog sistema. A da su se fizički zakoni i jednačine koje ih opisuju promijenili tokom takvog prijenosa, ne bismo sačuvali ukupni impuls.

    Slična je situacija i sa prenosom vremena. Pošto se i sve dok se fizički zakoni ne mijenjaju tokom vremena, ukupna energija zatvorenog sistema se ne mijenja. Shodno tome, činjenica nepromjenjivosti fizičkih zakona „dopušta“ da se pojedine „vrste energije“ mijenjaju samo na način da se očuva ukupna (ukupna) energija zatvorenog sistema. Shodno tome, povećanje jedne vrste energije, htjeli-ne htjeli, UVIJEK je praćeno smanjenjem druge, tako da se količina ne mijenja. A ako ukupna energija zatvorenog sistema počne da se menja tokom vremena, onda su se fizički zakoni počeli menjati. Do sada takav fenomen nije registrovan, ali ko zna šta se, na primer, dogodilo u trenutku nastanka našeg Univerzuma? Ili šta će se dogoditi tokom milijardi godina.

    Dakle, GLOBALNO očuvanje energije je sinonim (posljedica, ekvivalent) postojanosti fizičkih zakona u vremenu. Uvjet očuvanja je univerzalni korijenski uzrok prijelaza jedne "vrste energije" u drugu. Pošto se zbir ne menja, onda se uslovi mogu menjati samo na štetu jedni drugih. Pa, specifičniji fizički mehanizmi implementacije bit će različiti u različitim slučajevima.

    Sa očuvanjem momenta i drugim zakonima očuvanja, potpuno je ista priča.

    Jasno je da su elektroni i njihove komponente direktno uključeni u konverziju energije, ali šta se tačno dešava?

    Atom ili grupa atoma u interakciji imaju određene energetske nivoe koji odgovaraju njihovom stabilnom stanju. Tačnije, ovi nivoi odgovaraju ne toliko stanju atoma ili atoma u cjelini, koliko stanju njegovih/njihovih elektrona.

    Odakle potiču ovi nivoi energije i njihova odgovarajuća stanja? Stanja su stacionarna rješenja jednadžbi kvantne mehanike, a nivo energije je karakterističan broj (ili, ako želite, parametar sistema) na kojem se može naći stacionarno rješenje. Atom ili sistem atoma može imati bilo koju drugu energiju samo za vrlo kratko vrijeme (stanje nije stacionarno) i sigurno će preći u jedno od stacionarnih stanja.

    Sada razmotrite situaciju u kojoj su 1) dva atoma bila udaljena jedan od drugog i 2) bili su vrlo blizu. U drugom slučaju, električna polja naelektrisanih jezgara će se preklapati. Elektroni u takvom zajedničkom polju će imati drugačija stacionarna stanja nego u situaciji dva atoma udaljena jedan od drugog. I druge države imaju druge (svoje) energije.

    Sada uspoređujemo najniže vrijednosti stacionarnih nivoa energije u prvom i drugom slučaju. Ako je u drugom slučaju energija niža, tada je "korisno" da se atomi ujedine u molekulu i emituju višak energije (tada će emitirani foton odletjeti negdje daleko, ili, obrnuto, mnogo puta će stupiti u interakciju, ponovo emitiran sa drugim atomima i njegova energija će se pretvoriti u kinetičku energiju haotičnog kretanja atoma, odnosno u toplotu). Ovdje imate formiranje dvoatomske molekule sa oslobađanjem energije tokom hemijske reakcije.

    U suprotnom slučaju, minimalna unutrašnja energija molekula je veća od zbira minimalnih energija dva atoma. Mogu li takvi atomi formirati molekule? Da, ako prvo odnekud dobiju razliku u energiji. Na primjer, jedan atom može imati ne najmanju moguću energiju, već višu. Zašto? Pa, apsorbovao je foton, ali nije imao vremena da ga emituje nazad. Ili se sudario sa drugim atomom i bio uzbuđen zbog energije sudara (kinetička energija toplotnog vida pretvorila se u unutrašnju energiju atoma i još nije emitovana). A budući da energija jednog od atoma nije minimalna, onda bi moglo biti "isplativo" stvoriti molekul i "pasti" na njegovu minimalnu energiju. Evo primjera kemijske reakcije s apsorpcijom energije: nešto pobuđuje atom trošeći njegovu energiju, i samo zbog toga atom je mogao reagirati sa svojim susjedom. A energija apsorbirana prije reakcije ostala je unutar molekula. Ova unutrašnja energija će se osloboditi tek nakon uništenja molekula.

    I samo elektroni su uključeni u ovo?

    Elektroni i električna polja jezgara sa kojima elektroni komuniciraju. Svaka hemijska reakcija je promena stanja elektronskih školjki.

    Zašto jezgra nisu uključena? Jer su jezgra neuporedivo teža od elektrona. I Sunce će teško reagovati na približavanje ili udaljenost Zemlje - preteško je da bi se bilo primjetno trznulo zbog takve sitnice. Dakle, atomska jezgra ne obraćaju mnogo pažnje na ono što se dešava sa njihovim elektronima

    Sama jezgra se također ne raspadaju zbog električnog polja elektrona. Unutrašnje sile koje drže kvarkove u jezgri neuporedivo su moćnije od električnih polja u atomu.

    Iz tog razloga, kvantna mehanika rješava problem kontrole elektrona u polju jezgara, ali je ne zanima ponašanje jezgara u polju elektrona - ovo je tako mala korekcija da se ne može izmjeriti. Prema tome, sva hemija je ponašanje elektronskih ljuski u poljima jednog ili više jezgara. A kada je u pitanju ponašanje samog jezgra, nema vremena za hemiju.

    >>Fizika 10. razred >>Fizika: Kinetička energija i njena promjena

    Kinetička energija

    Kinetička energija je energija koju tijelo ima zbog svog kretanja.

    Jednostavno rečeno, pojam kinetičke energije treba da znači samo energiju koju tijelo ima pri kretanju. Ako tijelo miruje, odnosno uopće se ne kreće, tada će kinetička energija biti nula.

    Kinetička energija jednaka je radu koji mora utrošiti da se tijelo dovede iz stanja mirovanja u stanje kretanja pri određenoj brzini.

    Dakle, kinetička energija je razlika između ukupne energije sistema i njegove energije mirovanja. Drugim riječima, kinetička energija će biti dio ukupne energije koja nastaje zbog kretanja.

    Pokušajmo razumjeti pojam kinetičke energije tijela. Na primjer, uzmimo kretanje paka na ledu i pokušajmo razumjeti odnos između količine kinetičke energije i rada koji se mora obaviti da bi se pak izbacio iz stanja mirovanja i pokrenuo određenom brzinom.

    Primjer

    Hokejaš koji igra na ledu, udarajući pak štapom, daje mu brzinu i kinetičku energiju. Odmah nakon udarca štapom, pak počinje da se kreće vrlo brzo, ali postepeno se njegova brzina usporava i na kraju potpuno staje. To znači da je smanjenje brzine rezultat sile trenja između površine i paka. Tada će sila trenja biti usmjerena protiv kretanja, a djelovanje ove sile prati kretanje. Tijelo koristi dostupnu mehaničku energiju, vršeći rad protiv sile trenja.

    Iz ovog primjera vidimo da će kinetička energija biti energija koju tijelo primi kao rezultat svog kretanja.

    Prema tome, kinetička energija tijela koje ima određenu masu kretat će se brzinom jednakom radu koji mora izvršiti sila primijenjena na tijelo u mirovanju da bi mu se prenijela ova brzina:

    Kinetička energija je energija tijela koje se kreće, koja je jednaka umnošku mase tijela na kvadrat njegove brzine podijeljen na pola.


    Svojstva kinetičke energije

    Svojstva kinetičke energije uključuju: aditivnost, invarijantnost u odnosu na rotaciju referentnog okvira i očuvanje.

    Svojstvo kao što je aditivnost je kinetička energija mehaničkog sistema, koji se sastoji od materijalnih tačaka i biće jednak zbiru kinetičkih energija svih materijalnih tačaka koje su uključene u ovaj sistem.

    Svojstvo invarijantnosti u odnosu na rotaciju referentnog sistema znači da kinetička energija ne zavisi od položaja tačke i smera njene brzine. Njegova ovisnost se proteže samo od modula ili od kvadrata njegove brzine.

    Svojstvo očuvanja znači da se kinetička energija uopšte ne menja tokom interakcija koje menjaju samo mehaničke karakteristike sistema.

    Ovo svojstvo je nepromijenjeno u odnosu na Galilejeve transformacije. Svojstva održanja kinetičke energije i drugi Newtonov zakon bit će sasvim dovoljni za izvođenje matematičke formule za kinetičku energiju.

    Odnos kinetičke i unutrašnje energije

    Ali postoji tako zanimljiva dilema kao što je činjenica da kinetička energija može zavisiti od pozicije sa koje se ovaj sistem posmatra. Ako, na primjer, uzmemo predmet koji se može promatrati samo pod mikroskopom, onda je kao cjelina ovo tijelo nepomično, iako postoji i unutrašnja energija. U takvim uslovima kinetička energija se javlja samo kada se ovo telo kreće kao jedna celina.

    Isto tijelo, kada se posmatra na mikroskopskom nivou, ima unutrašnju energiju zbog kretanja atoma i molekula od kojih se sastoji. A apsolutna temperatura takvog tijela bit će proporcionalna prosječnoj kinetičkoj energiji takvog kretanja atoma i molekula.



Podijeli: