Jaké jsou zákony energie?
Zákony energie, které řídí interakce mezi hmotou a energií, jako je přenos tepla z jednoho těla do druhého ve fyzickém vesmíru, jsou nejdůležitějšími třemi zákony termodynamiky a objevem jeho zvláštních a obecných teorií relativity Alberta Einsteina. Samotná fyzika je postavena na těchto zákonech, jakož i na základních třech zákonech pohybu definované Isaacem Newtonem a poprvé publikované v roce 1687, které vysvětlují interakci všech hmoty. Pole kvantové mechaniky, která se začala objevovat na počátku 20. století, také objasnila zvláštní okolnosti pro zákony energie v sub-atomickém měřítku, na níž je založena velká část moderní civilizace od roku 2011.
Jedním ze základních principů zákonů energie, které objasnilo první termodynamiku, je to, že energie není vytvořena ani zničena. Všechny formy energie, jako je světlonebo zvukovou energii lze změnit na jiné formy a to bylo poprvé odhaleno v polovině 18. století prací Jamese Joule, průkopnického anglického fyzika, po kterém byla pojmenována základní jednotka energie, Joule. Po deseti letech přemýšlení o povaze vztahu mezi hmotou a energií Albert Einstein zveřejnil svůj slavný vzorec v roce 1905 E = MC 2 , který uvádí, že jak hmota, tak energie jsou verze stejné věci a mohly být navzájem změněny. Vzhledem k tomu, že rovnice uvádí, že energie (e) se rovná hmotě (m) časům rychlosti světelného družstva (C 2 ), ve skutečnosti to uvádělo, že pokud máte dostatek energie, můžete ji převést na hmotnost a pokud jste dostatečně zrychlili hmotnost, můžete ji převést na energii.
Druhý zákon termodynamiky definoval zákony energie tím, že uvedl, že v jakékoli činnosti, kde byla energie použita, se její potenciál snížil, nebo se stal méně a méně dostupný pro další práci. To odráží principentropie a vysvětlil, kam energie šla, když do okolí uniklo teplo nebo světlo, které po staletí zmařil lidstvo. Entropie je myšlenka, že vysoká hladina koncentrované energie, jako je hladina paliva před spálením, se nakonec rozprostírá do vesmíru jako odpadní teplo a nelze ji obnovit. Bylo to v harmonii s prvním zákonem termodynamiky, protože energie nebyla zničena, ale přístup k ní byl ztracen.
Třetí zákon termodynamiky byl objasněn v roce 1906 výzkumem provedeným Walther Nernst, německý chemik. Zjistilo se, že nebylo možné vytvořit oblast prostoru nebo hmoty, kde existuje nulová energie, která by ochladila oblast na nejnižší možnou teplotu absolutní nuly. To podporovalo první a druhé zákony termodynamiky v této energii by bylo do určité míry k dispozici ve vesmíru nebo hmotě, i když by to nemohlo být využito pro užitečnou práci.
Einsteinovy aktualizace o našem chápání zákonů energie učinily mnohoModecké technologie, jako je jaderná energie. Newtonovy zákony pohybu také ukázaly vědcům a inženýrům, jak využít vztah mezi hmotou a energií k vytvoření síly a trajektorie nezbytné k tomu, aby se satelity dostaly na oběžné dráze nebo posílaly vesmírné sondy na blízké planety. Kvantová mechanika přispěla k pochopení toho, jak se energie používá a přenáší k vytváření technologií, jako jsou lasery, tranzistory, které jsou základem všech počítačových systémů, a pokročilé lékařské vybavení, jako je zobrazování magnetické rezonance (MRI).