Αρχή διατήρησης της ενέργειας

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση

Αρχή διατήρησης της ενέργειας είναι το ότι το αλγεβρικό άθροισμα όλων των μορφών ενέργειας που εμφανίζονται σε ένα (απομονομένο) σύστημα διατηρείται σταθερό με την πάροδο του χρόνου. Σε αυτό το άθροισμα μπορεί να ληφθεί υπόψιν η ενέργεια που οφείλεται σε τυχόν έλλειμμα μάζας. Η αρχή διατήρησης της ενέργειας συμπεριλαμβάνεται στη γενικότερη Αρχή διατήρησης της ενέργειας-μάζας.

Η αρχή διατήρησης της ενέργειας είναι μια από τις θεμελιώδεις αρχές της Φυσικής, της Χημείας και γενικά των θετικών και φυσικών επιστημών. Σε αυτήν την αρχή στηρίζεται η θεωρητική πρόβλεψη των νετρίνων.

Ειδικές περιπτώσεις της αρχής διατήρησης της ενέργειας[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αρχή διατήρησης της μηχανικής ενέργειας[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Έστω ότι οι μόνες ενέργειες που μπορούν να μεταβληθούν είναι η δυναμική ενέργεια και η κινητική ενέργεια. Τότε η μηχανική ενέργεια ως το άθροισμα των δύο προηγουμένων, έπεται ότι θα διατηρείται σταθερή. Έτσι, για τις στιγμές 1 και 2 ισχύει:

U_1+K_1=U_2+K_2

όπου U_1 η συνολική δυναμική ενέργεια όλων των σωμάτων τη στιγμή 1, U_2 η συνολική δυναμική ενέργεια όλων των σωμάτων τη στιγμή 2, K_1 η συνολική κινητική ενέργεια όλων των σωμάτων τη στιγμή 1 και K_2 η συνολική κινητική ενέργεια όλων των σωμάτων τη στιγμή 2

Στην περίπτωση των ελαστικών κρούσεων η συνολική κινητική ενέργεια δε μεταβάλλεται, οπότε η παραπάνω εξίσωση γίνεται:

K_1=K_2

Αρχή διατήρησης της ενέργειας με θερμικές απώλειες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αν στο σύστημα μεταβάλλονται μόνο η δυναμική ενέργεια, η μηχανική ενέργεια και υπάρχουν τριβές, ενώ οι υπόλοιπες μορφές ενέργειας παραμένουν σταθερές, τότε η εξίσωση γίνεται:

U_1+K_1=U_2+K_2+Q

όπου Q η θερμική ενέργεια που οφείλεται στις τριβές.

Πρώτος θερμοδυναμικός νόμος[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Ο πρώτος θερμοδυναμικός νόμος είναι υποπερίπτωση της αρχής διατήρησης της ενέργειας, αν όλες οι υπόλοιπες μορφές εκτός του έργου του αερίου, της εσωτερικής ενέργειας και της θερμικής ενέργειας, διατηρούνται σταθερές.

Αρχή διατήρησης της ενέργειας στις χημικές αντιδράσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η ενέργεια γενικά του συστήματος ονομάζεται ενθαλπία. Κατά τις χημικές αντιδράσεις οι μεταφορά ενέργειας γίνεται από το σύστημα στο περιβάλλον ή αντίστροφα με τη μορφή θερμότητας, ενώ το τυχόν έργο του συστήματος συνυπολογίζεται στην ενθαλπία. Η εξίσωση είναι:

H_1=Q+H_2

όπου με H συμβολίζεται η ενθαλπία και Q η θερμότητα που αποβάλλεται στο περιβάλλον

Αρχή διατήρησης της ενέργειας σε πυρηνικές αντιδράσεις[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Στις πυρηνικές αντιδράσεις σημαντική είναι η ακτινοβολία γ και το έλλειμμα μάζας. Από την ισοδυναμία μάζας-ενέργειας προκύπτει ότι

E=\Delta mc^2

όπου Δm το έλλειμμα μάζας και E η ηλεκτρομαγνητική ενέργεια, που εκπέμπεται σε ακτινοβολία γ