Vysvetlíme, čo je princíp zachovania energie, ako funguje a niekoľko praktických príkladov tohto fyzikálneho zákona.
Aký je princíp zachovania energie?
Princíp zachovania energie resp Zákon zachovania energie, tiež známy ako Prvý princíp termodynamiky, uvádza, že celkové množstvo energie v izolovanom fyzickom systéme (teda bez akejkoľvek interakcie s inými systémami) zostane vždy rovnaký, okrem prípadu, keď sa premení na iné druhy energie.
Toto je zhrnuté v princípe, že energia v vesmír Nedá sa ani vytvoriť, ani zničiť, iba sa transformuje na iné formy energie, ako je elektrická energia v kalorická energia (takto fungujú rezistory) alebo vo svetelnej energii (takto fungujú žiarovky). Preto pri vykonávaní určitých úloh alebo v prítomnosti určitých chemických reakcií sa zdá, že množstvo počiatočnej a konečnej energie sa mení, ak sa nevezmú do úvahy jej premeny.
Podľa princípu zachovania energie sa pri zavedení určitého množstva tepla (Q) do systému bude vždy rovnať rozdielu medzi zvýšením množstva vnútornej energie (ΔU) plus prácu (W) vyrobené povedal systém. Týmto spôsobom máme vzorec: Q = ΔU + W, z čoho vyplýva, že ΔU = Q - W.
Táto zásada platí aj pre oblasťchémia, pretože energia obsiahnutá v chemickej reakcii bude mať tendenciu byť vždy zachovaná, rovnako akoomša, s výnimkou prípadov, keď sa táto energia premieňa na energiu, ako naznačuje slávny vzorec Alberta Einsteina E = m.c2, kde E je energia, m je hmotnosť a c jerýchlosť svetla. Táto rovnica je v relativistických teóriách nanajvýš dôležitá.
Energia sa teda nestráca, ako už bolo povedané, ale môže prestať byť užitočné vykonávať prácu podľa druhého zákona termodynamiky:entropia (porucha) systému má tendenciu narastaťpočasieInými slovami, systémy nevyhnutne inklinujú k poruchám.
Pôsobenie tohto druhého zákona v súlade s prvým je to, čo bráni existencii izolovaných systémov, ktoré si svoju energiu udržia navždy neporušenú (ako napr. pohyb perpetum, alebo horúci obsah termosky). To, že energiu nemožno vytvoriť alebo zničiť, neznamená, že zostane nezmenená.
Príklady princípu zachovania energie
Predpokladajme, že na šmykľavke je dievča v pokoji. Pôsobí na ňom iba jeden gravitačnú potenciálnu energiuPreto je jeho kinetická energia 0 J. Pri kĺzaní po šmykľavke sa naopak zvyšuje jeho rýchlosť a tým aj jeho Kinetická energia, no pri strate výšky klesá aj jeho gravitačná potenciálna energia. Nakoniec dosiahne plnú rýchlosť hneď na konci sklzu s maximálnou kinetickou energiou. Ale jeho výška sa zníži a jeho potenciálna energia gravitačná energia bude 0 J. Jedna energia sa premení na inú, ale súčet oboch vždy poskytne rovnaké množstvo v opísanom systéme.
Ďalším možným príkladom je prevádzka žiarovky, ktorá prijíma určité množstvo elektrická energia aktiváciou spínača a premení ho na svetelná energia a v tepelnej energii, keď sa žiarovka zahrieva. Celkové množstvo elektrickej, tepelnej a svetelnej energie je rovnaké, ale transformovalo sa z elektrickej na svetelnú a tepelnú.