Chúng tôi giải thích Nguyên tắc Bảo toàn Năng lượng là gì, cách thức hoạt động của nó và một số ví dụ thực tế về định luật vật lý này.
Nguyên tắc bảo toàn năng lượng là gì?
Nguyên tắc Bảo toàn Năng lượng hoặc Định luật bảo toàn năng lượng, còn được gọi là Nguyên lý đầu tiên của Nhiệt động lực học, phát biểu rằng tổng lượng Năng lượng trong một hệ thống vật chất biệt lập (nghĩa là không có bất kỳ tương tác nào với các hệ thống khác), nó sẽ luôn giữ nguyên, ngoại trừ khi nó được chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác.
Điều này được tóm tắt trong nguyên tắc rằng năng lượng trong vũ trụ Nó không thể được tạo ra cũng không bị phá hủy, chỉ được chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác, chẳng hạn như năng lượng điện trong năng lượng calo (đây là cách hoạt động của điện trở) hoặc trong năng lượng ánh sáng (đây là cách hoạt động của bóng đèn). Do đó, khi thực hiện một số công việc hoặc trong sự hiện diện của một số phản ứng hóa học nhất định, lượng năng lượng ban đầu và năng lượng cuối cùng sẽ thay đổi nếu không tính đến các chuyển hóa của nó.
Theo nguyên lý bảo toàn năng lượng, khi đưa một lượng nhiệt (Q) nhất định vào một hệ, nó sẽ luôn bằng hiệu giữa mức tăng của nội năng (ΔU) cộng với Công việc (W) do said hệ thống. Theo cách đó, chúng ta có công thức: Q = ΔU + W, từ đó nó theo sau đó ΔU = Q - W.
Nguyên tắc này cũng áp dụng cho lĩnh vựchóa học, vì năng lượng tham gia vào một phản ứng hóa học sẽ có xu hướng luôn được bảo toàn, giống nhưkhối lượng, ngoại trừ trường hợp sau này được chuyển hóa thành năng lượng, như được chỉ ra bởi công thức nổi tiếng của Albert Einstein về E = m.c2, trong đó E là năng lượng, m là khối lượng và c làtốc độ ánh sáng. Phương trình này có tầm quan trọng hàng đầu trong lý thuyết tương đối tính.
Do đó, năng lượng không bị mất đi, như đã nói ở trên, nhưng nó có thể không còn hữu ích để thực hiện công việc, theo Định luật Nhiệt động lực học thứ hai:Sự hỗn loạn (rối loạn) của một hệ thống có xu hướng tăng lên khithời tiếtNói cách khác, các hệ thống chắc chắn có xu hướng rối loạn.
Hành động của định luật thứ hai này phù hợp với định luật thứ nhất là điều ngăn cản sự tồn tại của các hệ thống cô lập giữ cho năng lượng của chúng nguyên vẹn mãi mãi (chẳng hạn như sự chuyển động vĩnh viễn, hoặc chất chứa nóng của phích nước). Năng lượng đó không thể được tạo ra hoặc bị phá hủy không có nghĩa là nó không thay đổi.
Ví dụ về Nguyên tắc bảo toàn năng lượng
Giả sử có một cô gái trên một chiếc cầu trượt, đang nghỉ ngơi. Chỉ có một hành động trên nó thế năng hấp dẫnDo đó, động năng của nó là 0 J. Mặt khác, khi nó trượt xuống dưới, tốc độ của nó tăng lên và do đó Động năng, nhưng khi giảm độ cao, thế năng trọng trường của nó cũng giảm theo. Cuối cùng, nó đạt tốc độ tối đa ngay khi kết thúc đường trượt, với động năng cực đại. Nhưng chiều cao của anh ấy sẽ giảm và năng lượng tiềm năng năng lượng hấp dẫn sẽ là 0 J. Một năng lượng được biến đổi thành năng lượng khác, nhưng tổng của cả hai sẽ luôn mang lại cùng một lượng trong hệ được mô tả.
Một ví dụ có thể khác là hoạt động của bóng đèn, bóng đèn nhận được một lượng nhất định điện bằng cách kích hoạt công tắc và biến nó thành năng lượng ánh sáng và nhiệt năng, khi bóng đèn nóng lên. Tổng năng lượng điện, nhiệt và năng lượng ánh sáng là như nhau, nhưng nó đã được biến đổi từ điện năng thành ánh sáng và nhiệt năng.