Энергия. Основные виды энергии

Энергия есть общая мера различных форм движения и взаимодействия всех видов материи. Она проявляется во множестве разных видов. Так, например, в механике выделяют потенциальную, кинетическую энергию. Потенциальную энергию часто определяют как “запасенную”, зависящую от положения тела. В этом случае рассматривают:

 потенциальную энергию гравитации, которая пропорциональна вертикальному смещению тела и его инертной массе: E_п.гр.=M · g · h;

 потенциальную энергию упругого взаимодействия (сжатой пружины), она пропорциональна квадрату деформации E_п.пр.= ½k·x²;

 потенциальную магнитную энергию, которая обратно пропорциональна первой степени расстояния между магнитами E_п.маг.=k/x.

Кинетической энергией тела называют энергию, являющуюся мерой его механическогодвижения и измеряемую той работой, которую может совершить тело при его торможении до полной остановки.Потенциальная энергияопределяется как свойство системы материальных тел совершать работу при изменении положения или конфигурации тел в системе. Работа, совершаемая консервативными силами при изменении конфигурации системы, то есть расположения всех ее частей по отношению к системе отсчета, не зависит от того, как было осуществлено это изменение при переводе системы из начальной конфигурации в конечную, в которых система имела различные значения энергии. Значит, работа может быть определена как мера изменения энергии, а энергия – как способность тела совершать работу. Причем применительно к механическим процессам полная энергия замкнутой консервативной системы тел, равная сумме их потенциальной и кинетической энергии, остается величиной постоянной. То есть всякое изменение потенциальной и кинетической энергии есть превращение потенциальной энергии в кинетическую, а кинетической – в потенциальную. В случае механического движения передача энергии происходит в форме работы в процессе силового взаимодействия тел.

В случае, когда помимо консервативной силы, зависящей только от положения тела, в системе действуют и силы трения, то тогда любая работа, совершаемая над телом извне, равнасумме приращений кинетической, потенциальной и внутренней энергий. Значит, механическаяэнергия при трении переходит во внутреннюю энергию, что сопровождается изменениемсостояния, степени нагретости или объема тела. Величину внутренней энергии (U) можно увеличить двумя эквивалентными способами – совершая над телом механическую работу (А) или сообщая ему количество теплоты (Q): ΔU =А +Q.

Значит, количество теплоты является мерой изменения внутренней энергии тела и выражает тепловую энергию. Установлен эквивалент между количеством теплоты и работой. Теплота может передаваться от тела к телу, переходить в работу, возникать при трении, но при этом она не является сохраняющейся величиной. Механическая и тепловая энергии – это только две из многих форм энергии.

К другим формам энергии относят химическую, электрическую, магнитную, ядерную, термоядерную и т. д. Эти виды энергии подробно будут рассмотрены в других разделах курса.Преобразование одного вида энергии в другой – это основа всех процессов Вселенной.