Kapalı Bir Sistemde Enerji Nasıl Korunur?

Enerjinin korunumu yasası önemli bir fizik yasasıdır. Temel olarak, enerji bir türden diğerine dönüşebilirken, toplam enerji miktarının değişmediğini söylüyor. Bu yasa sadece kapalı sistemler için geçerlidir, yani çevreleriyle enerji alışverişi yapamayan sistemler. Örneğin evren kapalı bir sistemdir, tezgâhta yavaş yavaş soğuyan bir kahve fincanı değildir.

Bir sistem çevresiyle enerji alışverişi yapabiliyorsa, kapalı bir sistem değildir ve enerjinin korunumu uygulanmaz. Örneğin Dünya kapalı bir sistem değildir çünkü hem güneşten ısı alabilir hem de ısıyı uzaya yayabilir. Açık bir sistem olduğu için toplam enerjisi değişebilir. Evren bir bütün olarak kapalı bir sistemdir çünkü bildiğimiz kadarıyla başka hiçbir sistem veya evrenle temas halinde değildir. Sonuç olarak, evrenin toplam enerjisi değişmeden kalır.

Enerji çok farklı biçimler alabilir. Örneğin hareket eden bir nesnenin kinetik enerjisi veya hareket enerjisi vardır. Yerden yükseğe kaldırılan bir nesne, yerçekimi potansiyel enerjisine sahiptir, çünkü yerçekimi nesneyi çeker ve onun düşmesini "istemesine" neden olur. Güneşten gelen ışık, radyasyon şeklinde bir enerjidir. Yiyeceklerinizdeki moleküller, sindirim yoluyla çıkarabileceğiniz kimyasal potansiyel enerjiye sahiptir ve vücudunuz, enerjinin en bariz biçimi olan ısıya sahiptir.

Bir bütün olarak evrende, enerji asla yok olmaz - sadece form değiştirir. Örneğin bir kaya düştüğünde yüksekliğinden dolayı sahip olduğu yerçekimi potansiyeli kinetik enerjiye, yere çarptığında ise kinetik enerji ısıya dönüşür. Bitkiler radyasyon alır ve içerdiği enerjiyi, yemeğinizi yediğinizde elde ettiğiniz kimyasal potansiyel enerjiye dönüştürür. Bir elektrik santrali, kömürdeki kimyasal potansiyel enerjiyi alır ve elektrik enerjisine dönüştürür. Tüm bu senaryolarda, enerji sadece form değiştiriyor.

Termodinamiğin Birinci Yasası, enerjinin korunumu yasasını ifade etmenin başka bir yoludur. Herhangi bir sistem için, toplam enerjisindeki değişimin, yaptığı iş miktarından kendisine ısı olarak aktarılan enerji miktarına eşit olduğunu söylüyor. Bu, aynı fikri açıklamanın başka bir yoludur, çünkü sistemin enerjisi, iş veya ısı şeklinde enerji almadıkça sabit kalır.