Tenaga adalah yang membolehkan kehidupan bukan sahaja di planet kita, tetapi juga di Alam Semesta. Walau bagaimanapun, ia boleh menjadi sangat berbeza. Jadi, haba, bunyi, cahaya, elektrik, gelombang mikro, kalori adalah jenis tenaga yang berbeza. Untuk semua proses yang berlaku di sekeliling kita, bahan ini diperlukan. Kebanyakan tenaga yang wujud di Bumi menerima daripada Matahari, tetapi terdapat sumber lain daripadanya. Matahari memindahkannya ke planet kita sebanyak 100 juta loji kuasa paling berkuasa akan menghasilkan pada masa yang sama.
Apakah itu tenaga?
Teori yang dikemukakan oleh Albert Einstein mengkaji hubungan antara jirim dan tenaga. Ahli sains yang hebat ini dapat membuktikan keupayaan satu bahan untuk bertukar menjadi bahan yang lain. Pada masa yang sama, ternyata tenaga adalah faktor terpenting dalam kewujudan jasad, dan jirim adalah sekunder.
Tenaga adalah, pada umumnya, kebolehan untuk melakukan sesuatu kerja. Dia adalah orang yang berdiri untukkonsep daya yang mampu menggerakkan jasad atau memberikan sifat baharu. Apakah maksud istilah "tenaga"? Fizik ialah sains asas yang mana ramai saintis dari era dan negara yang berbeza menumpukan kehidupan mereka. Malah Aristotle menggunakan perkataan "tenaga" untuk merujuk kepada aktiviti manusia. Diterjemahkan daripada bahasa Yunani, "tenaga" ialah "aktiviti", "kekuatan", "tindakan", "kuasa". Kali pertama perkataan ini muncul dalam risalah oleh saintis Yunani bernama "Fizik".
Dalam pengertian yang diterima umum sekarang, istilah ini dicipta oleh ahli fizik Inggeris Thomas Young. Peristiwa penting ini berlaku pada tahun 1807. Pada 50-an abad XIX. mekanik Inggeris William Thomson adalah yang pertama menggunakan konsep "tenaga kinetik", dan pada tahun 1853 ahli fizik Scotland William Rankin memperkenalkan istilah "tenaga potensi".
Hari ini kuantiti skalar ini terdapat dalam semua cabang fizik. Ia adalah ukuran tunggal pelbagai bentuk gerakan dan interaksi jirim. Dalam erti kata lain, ia adalah ukuran perubahan satu bentuk kepada bentuk yang lain.
Ukuran dan sebutan
Jumlah tenaga diukur dalam joule (J). Unit khas ini, bergantung pada jenis tenaga, mungkin mempunyai sebutan yang berbeza, contohnya:
- W ialah jumlah tenaga sistem.
- Q - terma.
- U – potensi.
Jenis tenaga
Terdapat pelbagai jenis tenaga dalam alam semula jadi. Yang utama ialah:
- mekanikal;
- elektromagnet;
- elektrik;
- kimia;
- termal;
- nuklear (atom).
Terdapat jenis tenaga lain: cahaya, bunyi, magnet. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, semakin ramai ahli fizik cenderung kepada hipotesis kewujudan apa yang dipanggil tenaga "gelap". Setiap jenis bahan ini yang disenaraikan sebelum ini mempunyai ciri tersendiri. Sebagai contoh, tenaga bunyi boleh dihantar menggunakan gelombang. Mereka menyumbang kepada getaran gegendang telinga di telinga manusia dan haiwan, berkat bunyi yang boleh didengari. Dalam perjalanan pelbagai tindak balas kimia, tenaga yang diperlukan untuk kehidupan semua organisma dibebaskan. Sebarang bahan api, makanan, penumpuk, bateri adalah simpanan tenaga ini.
Bintang kita memberikan tenaga Bumi dalam bentuk gelombang elektromagnet. Hanya dengan cara ini ia boleh mengatasi hamparan Kosmos. Terima kasih kepada teknologi moden, seperti panel solar, kita boleh menggunakannya untuk kesan yang terbaik. Lebihan tenaga yang tidak digunakan terkumpul dalam kemudahan simpanan tenaga khas. Bersama-sama dengan jenis tenaga di atas, mata air terma, sungai, pasang surut lautan, biofuel sering digunakan.
Tenaga Mekanikal
Tenaga jenis ini dikaji dalam cabang fizik yang dipanggil "Mekanik". Ia dilambangkan dengan huruf E. Ia diukur dalam joule (J). Apakah tenaga ini? Fizik mekanik mengkaji pergerakan badan dan interaksinya antara satu sama lain atau dengan medan luaran. Dalam kes ini, tenaga yang disebabkan oleh pergerakan badan dipanggilkinetik (ditandakan dengan Ek), dan tenaga akibat interaksi jasad atau medan luar dipanggil potensi (Ep). Jumlah pergerakan dan interaksi ialah jumlah tenaga mekanikal sistem.
Terdapat peraturan am untuk mengira kedua-dua jenis. Untuk menentukan jumlah tenaga, adalah perlu untuk mengira kerja yang diperlukan untuk memindahkan badan dari keadaan sifar ke keadaan ini. Lebih-lebih lagi, lebih banyak kerja, lebih banyak tenaga yang badan akan ada dalam keadaan ini.
Pemisahan spesies mengikut kriteria berbeza
Terdapat beberapa jenis perkongsian tenaga. Mengikut pelbagai kriteria, ia dibahagikan kepada: luaran (kinetik dan potensi) dan dalaman (mekanikal, haba, elektromagnet, nuklear, graviti). Tenaga elektromagnet pula dibahagikan kepada magnet dan elektrik, dan tenaga nuklear dibahagikan kepada tenaga interaksi lemah dan kuat.
Kinetik
Sebarang jasad yang bergerak dibezakan dengan kehadiran tenaga kinetik. Ia sering dipanggil itu - memandu. Tenaga badan yang bergerak hilang apabila ia perlahan. Oleh itu, lebih cepat kelajuan, lebih besar tenaga kinetik.
Apabila jasad yang bergerak bersentuhan dengan objek pegun, bahagian kinetik dipindahkan ke objek yang terakhir, menjadikannya bergerak. Formula tenaga kinetik adalah seperti berikut:
Dalam perkataan, formula ini boleh dinyatakan seperti berikut: tenaga kinetik objek ialahseparuh hasil darab jisimnya darab kuasa dua kelajuannya.
Potensi
Tenaga jenis ini dimiliki oleh badan yang berada dalam beberapa jenis medan daya. Jadi, magnet berlaku apabila objek berada di bawah pengaruh medan magnet. Semua jasad di bumi mempunyai potensi tenaga graviti.
Bergantung pada sifat objek kajian, mereka boleh mempunyai pelbagai jenis tenaga potensi. Jadi, badan elastik dan elastik yang mampu meregang, mempunyai potensi tenaga keanjalan atau ketegangan. Mana-mana jasad jatuh yang sebelum ini tidak bergerak kehilangan potensi dan memperoleh kinetik. Dalam kes ini, nilai kedua-dua jenis ini akan menjadi setara. Dalam medan graviti planet kita, formula tenaga berpotensi akan kelihatan seperti ini:
Dalam perkataan, formula ini boleh dinyatakan seperti berikut: tenaga keupayaan objek yang berinteraksi dengan Bumi adalah sama dengan hasil jisimnya, pecutan graviti dan ketinggian di mana ia berada.
Nilai skalar ini ialah ciri rizab tenaga bagi titik bahan (jasad) yang terletak dalam medan daya berpotensi dan digunakan untuk memperoleh tenaga kinetik akibat kerja daya medan. Kadangkala ia dipanggil fungsi koordinat, yang merupakan istilah dalam Langrangian sistem (fungsi Lagrange bagi sistem dinamik). Sistem ini menerangkan interaksi mereka.
Tenaga potensi disamakan dengan sifar untukkonfigurasi badan tertentu yang terletak di angkasa. Pilihan konfigurasi ditentukan oleh kemudahan pengiraan selanjutnya dan dipanggil "penormalan tenaga berpotensi".
Hukum pengekalan tenaga
Salah satu postulat fizik yang paling asas ialah hukum pemuliharaan tenaga. Menurutnya, tenaga tidak muncul dari mana-mana dan tidak hilang ke mana-mana. Ia sentiasa berubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Dalam erti kata lain, hanya terdapat perubahan dalam tenaga. Jadi, sebagai contoh, tenaga kimia bateri lampu suluh ditukar kepada tenaga elektrik, dan daripadanya menjadi cahaya dan haba. Pelbagai perkakas rumah menukar tenaga elektrik kepada cahaya, haba atau bunyi. Selalunya, hasil akhir perubahan adalah haba dan cahaya. Selepas itu, tenaga masuk ke ruang sekeliling.
Hukum tenaga boleh menerangkan banyak fenomena fizikal. Para saintis berpendapat bahawa jumlah isipadunya di alam semesta sentiasa kekal tidak berubah. Tiada siapa yang boleh mencipta tenaga baharu atau memusnahkannya. Membangunkan salah satu jenisnya, orang menggunakan tenaga bahan api, air yang jatuh, atom. Pada masa yang sama, satu daripada bentuknya bertukar menjadi yang lain.
Pada tahun 1918, saintis dapat membuktikan bahawa undang-undang pemuliharaan tenaga adalah akibat matematik simetri translasi masa - nilai tenaga konjugat. Dalam erti kata lain, tenaga dipelihara kerana fakta bahawa undang-undang fizik tidak berbeza pada masa yang berbeza.
Ciri Tenaga
Tenaga ialah keupayaan tubuh untuk melakukan kerja. Dalam tertutupsistem fizikal, ia dipelihara sepanjang masa (selagi sistem ditutup) dan merupakan salah satu daripada tiga kamiran tambahan bagi gerakan yang mengekalkan nilai semasa gerakan. Ini termasuk: tenaga, momentum sudut, momentum. Pengenalan konsep "tenaga" adalah sesuai apabila sistem fizikal adalah homogen dalam masa.
Tenaga dalaman badan
Ia ialah jumlah tenaga interaksi molekul dan gerakan terma molekul yang membentuknya. Ia tidak boleh diukur secara langsung kerana ia adalah fungsi yang tidak jelas bagi keadaan sistem. Setiap kali sistem mendapati dirinya dalam keadaan tertentu, tenaga dalamannya mempunyai nilai yang wujud, tanpa mengira sejarah kewujudan sistem. Perubahan dalam tenaga dalaman semasa peralihan dari satu keadaan fizikal ke keadaan fizikal yang lain sentiasa sama dengan perbezaan antara nilainya dalam keadaan akhir dan awal.
Tenaga dalaman gas
Selain pepejal, gas juga mempunyai tenaga. Ia mewakili tenaga kinetik gerakan terma (huru-hara) zarah sistem, yang termasuk atom, molekul, elektron, nukleus. Tenaga dalaman gas ideal (model matematik gas) ialah jumlah tenaga kinetik zarahnya. Ini mengambil kira bilangan darjah kebebasan, iaitu bilangan pembolehubah bebas yang menentukan kedudukan molekul dalam ruang.
Penggunaan tenaga
Setiap tahun manusia menggunakan lebih banyak sumber tenaga. Selalunya untuk tenaga,diperlukan untuk menyalakan dan memanaskan rumah kita, pengendalian kenderaan dan pelbagai mekanisme, hidrokarbon fosil seperti arang batu, minyak dan gas digunakan. Ia adalah sumber yang tidak boleh diperbaharui.
Malangnya, hanya sebahagian kecil daripada tenaga planet kita berasal daripada sumber boleh diperbaharui seperti air, angin dan matahari. Sehingga kini, bahagian mereka dalam sektor tenaga hanya 5%. 3% lagi orang menerima dalam bentuk tenaga nuklear yang dihasilkan dalam loji kuasa nuklear.
Sumber tidak boleh diperbaharui mempunyai rizab berikut (dalam joule):
- tenaga nuklear - 2 x 1024;
- tenaga gas dan minyak – 2 x 10 23;
- haba dalaman planet ini - 5 x 1020.
Nilai tahunan sumber boleh diperbaharui Bumi:
- tenaga suria - 2 x 1024;
- angin - 6 x 1021;
- sungai - 6, 5 x 1019;
- air pasang laut - 2.5 x 1023.
Hanya dengan peralihan tepat pada masanya daripada penggunaan rizab tenaga tidak boleh diperbaharui Bumi kepada yang boleh diperbaharui, manusia mempunyai peluang untuk kewujudan yang panjang dan bahagia di planet kita. Untuk melaksanakan pembangunan termaju, saintis di seluruh dunia terus mengkaji dengan teliti pelbagai sifat tenaga.
