Wat zijn de wetten van energie?

De wetten van de energie die interacties tussen materie en energie regelen, zoals de overdracht van hitte van het ene lichaam naar het andere in het fysieke universum, zijn het meest fundamenteel gedefinieerd door de drie wetten van de thermodynamica en Albert Einstein's ontdekking van zijn speciale en algemene theorieën over relativiteitstheorieën. De natuurkunde zelf is gebouwd op deze wetten, evenals de basis drie wetten van bewegingen gedefinieerd door Isaac Newton en voor het eerst gepubliceerd in 1687, die de interactie van alle materie verklaren. Het veld van de kwantummechanica die in de vroege 20 ^de eeuw begonnen te ontstaan, verduidelijkte ook speciale omstandigheden voor de wetten van energie op een sub-atomaire schaal, waarop veel van de moderne beschaving vanaf 2011 is gebaseerd.

Een van de fundamentele principes van de wetten van energie duidelijk gemaakt door de eerste wet van de thermodynamica is dat energie niet wordt gecreëerd of vernietigd. Alle vormen van energie zoals lichtOf geluidsenergie kan worden veranderd in andere vormen, en dit werd voor het eerst onthuld in het midden van de 19e eeuw door het werk van James Joule, een baanbrekende Engelse fysicus waarna de basiseenheid van energie, de joule, werd genoemd. Na tien jaar na te denken over de aard van de relatie tussen materie en energie, publiceerde Albert Einstein zijn beroemde formule in 1905 van E = MC 2 , die verklaarde dat zowel materie als energie versies van hetzelfde waren en ook in elkaar konden worden veranderd. Aangezien de vergelijking stelt dat energie (e) gelijk is aan massa (m) maal de snelheid van het licht in het kwadraat (c ² ), stond het eigenlijk dat, als je genoeg energie had, je het in massa zou kunnen omzetten en, als je de massa genoeg zou versnellen, je het in energie zou kunnen omzetten.

De tweede wet van de thermodynamica definieerde de wetten van energie door te stellen dat, in elke activiteit waar de energie werd gebruikt, het potentieel ervan afnam, of minder en minder beschikbaar werd voor verder werk. Dit weerspiegelde het principevan entropie en uitgelegd waar energie ging toen warmte of licht in de omgeving ontsnapte, die de mensheid eeuwenlang had verbaasd. Entropie is het idee dat hoge niveaus van geconcentreerde energie, zoals die in brandstof voordat het wordt verbrand, uiteindelijk zich in de ruimte als afvalwarmte verspreidt en niet kan worden hersteld. Het was in harmonie met de eerste wet van de thermodynamica omdat energie niet werd vernietigd, maar de toegang ertoe ging verloren.

De derde wet van de thermodynamica werd in 1906 verduidelijkt door onderzoek uitgevoerd door Walther Nernst, een Duitse chemicus. Het onthulde dat het onmogelijk was om een ​​gebied van ruimte of materie te creëren waar nul energie bestond, die de regio zou afkoelen tot de laagst mogelijke temperatuur van absolute nul. Dit ondersteunde de eerste en tweede wetten van de thermodynamica in die energie zou altijd in de ruimte of materie beschikbaar zijn, zelfs als het niet kon worden benut voor nuttig werk.

Einstein's updates over ons begrip van de wetten van energie hebben veel gemaaktModerne technologieën mogelijk, zoals kernenergie. As well, Newton's laws of motion showed scientists and engineers how to harness the relationship between matter and energy to generate the force and trajectory necessary to put satellites into orbit or send space probes to nearby planets. Quantum mechanics has contributed to the understanding of how energy is used and transferred to create technology such as lasers, transistors that are the foundation of all computer systems, and advanced medical equipment like magnetic resonance imaging (MRI).