Selgitame, mis on energiasäästu põhimõte, kuidas see toimib ja mõned praktilised näited selle füüsikalise seaduse kohta.
Mis on energiasäästu põhimõte?
Energiasäästu põhimõte või Energiasäästu seadus, tuntud ka kui termodünaamika esimene põhimõte, väidab, et kogusumma Energia isoleeritud füüsilises süsteemis (st ilma igasuguse vastasmõjuta teiste süsteemidega) jääb see alati samaks, välja arvatud siis, kui see muundatakse teist tüüpi energiaks.
See on kokku võetud põhimõttes, et energia universum Seda ei saa luua ega hävitada, vaid muundada muudeks energialiikideks, näiteks elektrienergiaks kalorienergia (nii töötavad takistid) või valgusenergias (nii töötavad lambipirnid). Seega näib, et teatud tööde tegemisel või teatud keemiliste reaktsioonide juuresolekul on alg- ja lõppenergia hulk varieerunud, kui selle muundumisi ei võeta arvesse.
Energiasäästu põhimõtte kohaselt on teatud koguse soojuse (Q) sisestamisel süsteemi alati võrdne siseenergia hulga suurenemise (ΔU) pluss töö (W) tehtud nimetatud süsteem. Sel viisil on meil valem: Q = ΔU + W, millest järeldub, et ΔU = Q - W.
See põhimõte kehtib ka valdkonna kohtakeemia, kuna keemilises reaktsioonis osalev energia kipub alati säilima, nagu kamass, välja arvatud juhtudel, kui viimane muundatakse energiaks, nagu näitab Albert Einsteini kuulus valem E = m.c2, kus E on energia, m on mass ja c onvalguse kiirus. See võrrand on relativistlikes teooriates ülimalt oluline.
Energia ei lähe seega kaotsi, nagu juba öeldud, kuid see võib vastavalt termodünaamika teisele seadusele lakata olemast töö tegemiseks:entroopia süsteemi (häire) kipub suurenemailmTeisisõnu kipuvad süsteemid paratamatult häiretesse minema.
Selle teise seaduse toimimine kooskõlas esimesega takistab isoleeritud süsteemide olemasolu, mis hoiavad oma energia igavesti puutumatuna (nagu liikumine perpetual või termose kuum sisu). See, et energiat ei saa luua ega hävitada, ei tähenda, et see jääb muutumatuks.
Näited energiasäästu põhimõttest
Oletame, et liumäel on puhkeseisundis tüdruk. Ainult üks tegutseb selle järgi gravitatsiooni potentsiaalne energiaSeetõttu on selle kineetiline energia 0 J. Teisest küljest, kui see liumäest alla libiseb, suureneb selle kiirus ja ka selle kiirus Kineetiline energia, kuid kõrguse kaotamisel väheneb ka selle gravitatsioonipotentsiaalne energia. Lõpuks saavutab see oma maksimaalse kineetilise energiaga täiskiiruse kohe slaidi lõpus. Kuid tema pikkus on vähenenud ja tema potentsiaalne energia gravitatsioonienergia on 0 J. Üks energia muundatakse teiseks, kuid mõlema summa annab kirjeldatud süsteemis alati sama koguse.
Teine võimalik näide on lambipirni töö, mis saab teatud koguse elektrienergia aktiveerides lüliti ja teisendab selle valguse energia ja soojusenergias, kuna pirn soojeneb. Elektri-, soojus- ja valgusenergia koguhulk on sama, kuid see on muudetud elektrilisest valgus- ja soojusenergiaks.