Hvad er energiloven?
Energilovene, der styrer interaktioner mellem stof og energi, såsom overførsel af varme fra et legeme til et andet i det fysiske univers, er mest grundlæggende defineret af de tre love i termodynamik og Albert Einsteins opdagelse af hans specielle og generelle relativitetsteorier . Fysikken i sig selv bygger på disse love såvel som de grundlæggende tre bevægelseslove defineret af Isaac Newton og først offentliggjort i 1687, som forklarer samspillet mellem al materie. Området kvantemekanik, der begyndte at dukke op i begyndelsen af det 20. århundrede, præciserede også særlige omstændigheder for energilovene i en subatomær skala, hvorpå meget af den moderne civilisation fra 2011 bygger.
Et af de grundlæggende principper i energiloven, der er gjort klart ved den første lov om termodynamik, er, at energi hverken oprettes eller ødelægges. Alle former for energi, såsom lys eller lydenergi, kan ændres til andre former, og dette blev først afsløret i midten af 1800-tallet af arbejdet med James Joule, en banebrydende engelsk fysiker, hvorefter den basale energienhed, joule, blev som hedder. Efter ti år med at tænke på arten af forholdet mellem stof og energi, offentliggjorde Albert Einstein sin berømte formel i 1905 af E = MC 2 , hvor det blev sagt, at både stof og energi var versioner af den samme ting og kunne ændres til hinanden såvel. Da ligningen siger, at energi (E) er lig med masse (M) gange hastigheden på lyset i kvadratet (C 2 )), blev det faktisk at angive, at hvis du havde nok energi, kunne du konvertere den til masse, og hvis du accelererede masse nok, du kunne konvertere det til energi.
Den anden lov om termodynamik definerede energilovene ved at angive, at i enhver aktivitet, hvor energi blev brugt, var dens potentiale formindsket, eller det blev mindre og mindre tilgængeligt for videre arbejde. Dette afspejlede princippet om entropi og forklarede, hvor energi gik, når varme eller lys slap ud i omgivelserne, hvilket havde forundret menneskeheden i århundreder. Entropi er ideen om, at høje niveauer af koncentreret energi, som f.eks. I brændstof, før det brændes, til sidst spreder sig ud i rummet som spildvarme og ikke kan genvindes. Det var i harmoni med den første lov om termodynamik, fordi energi ikke blev ødelagt, men adgangen til den mistede.
Den tredje termodynamiklov blev afklaret i 1906 ved forskning udført af Walther Nernst, en tysk kemiker. Det afslørede, at det var umuligt at skabe et område med rum eller stof, hvor der eksisterede nul energi, hvilket ville afkøle regionen til den lavest mulige temperatur med absolut nul. Dette understøttede den første og anden lovgivning inden for termodynamik, idet energi altid ville være tilgængelig i rummet eller materie til en vis grad, selvom den ikke kunne udnyttes til nyttigt arbejde.
Einsteins opdateringer om vores forståelse af energilovgivningen gjorde mange moderne teknologier mulige, såsom atomkraft. Newtons bevægelseslove viste videnskabsmænd og ingeniører, hvordan man udnyttede forholdet mellem stof og energi for at generere den kræft og bane, der er nødvendig for at sætte satellitter i bane eller sende rumfonde til nærliggende planeter. Kvantemekanik har bidraget til forståelsen af, hvordan energi bruges og overføres til at skabe teknologi såsom lasere, transistorer, der er grundlaget for alle computersystemer, og avanceret medicinsk udstyr som magnetisk resonansafbildning (MRI).