Закон сохранения энергии - важный закон физики. По сути, это говорит о том, что, хотя энергия может превращаться из одного вида в другой, общее количество энергии не меняется. Этот закон применяется только к закрытым системам, то есть к системам, которые не могут обмениваться энергией с окружающей средой. Например, Вселенная - это замкнутая система, а чашка кофе, медленно остывающая на столешнице, - нет.
Системы
Если система может обмениваться энергией со своим окружением, это не закрытая система, и сохранение энергии не применяется. Земля, например, не является закрытой системой, потому что она может как получать тепло от Солнца, так и излучать тепло в космос. Поскольку это открытая система, ее общая энергия может изменяться. Вселенная в целом является замкнутой системой, поскольку, насколько нам известно, она не контактирует ни с какими другими системами или вселенными. Следовательно, полная энергия Вселенной остается неизменной.
Формы энергии
Энергия может принимать разные формы. Например, движущийся объект обладает кинетической энергией или энергией движения. Объект, поднятый высоко над землей, обладает потенциальной гравитационной энергией, потому что гравитация притягивает объект и заставляет его «хотеть» упасть. Свет от солнца - это энергия в форме излучения. Молекулы в вашей пище обладают химической потенциальной энергией, которую вы можете извлечь через пищеварение, а ваше тело обладает энергией в самой очевидной форме - тепла.
Преобразование энергии
Во Вселенной в целом энергия никогда не разрушается - она просто меняет формы. Когда, например, камень падает, гравитационный потенциал, которым он обладает благодаря своей высоте, превращается в кинетическую энергию, а когда он ударяется о землю, кинетическая энергия превращается в тепло. Растения принимают радиацию и преобразуют содержащуюся в ней энергию в потенциальную химическую энергию, которую вы, в свою очередь, извлекаете, когда едите пищу. Электростанция использует химическую потенциальную энергию угля и превращает ее в электрическую энергию. Во всех этих сценариях энергия просто меняет формы.
Первый Закон
Первый закон термодинамики - это еще один способ сформулировать закон сохранения энергии. В нем говорится, что для любой системы изменение общей энергии равно количеству выполняемой ею работы за вычетом количества энергии, переданной ей в виде тепла. Это просто еще один способ объяснить ту же идею, потому что энергия системы остается постоянной, если она не получает энергию в виде работы или тепла.
