Jakie są prawa energii?

Prawa energii, które rządzą interakcjami między materią a energią, takie jak przeniesienie ciepła z jednego ciała do drugiego we wszechświecie fizycznym, są najbardziej zasadniczo określone przez trzy prawa termodynamiki i odkrycie przez Alberta Einsteina jego specjalnych i ogólnych teorii względności. Sama fizyka opiera się na tych przepisach, a także na podstawowych trzech prawach ruchu określonych przez Izaaka Newtona i po raz pierwszy opublikowanego w 1687 r., Które wyjaśniają interakcję wszystkich materii. Pole mechaniki kwantowej, które zaczęły pojawiać się na początku XIX wieku wiek, również wyjaśniło szczególne okoliczności dla praw energii w skali subatomowej, na której powstaje znaczna część współczesnej cywilizacji w 2011 r.

Jedną z podstawowych zasad praw energii wyjaśnionych przez pierwsze prawo termodynamiki jest to, że energia nie jest tworzona ani zniszczona. Wszystkie formy energii, takie jak światłoLub energię dźwiękową można zmienić na inne formy, a po raz pierwszy ujawniono to w połowie XIX wieku przez pracę Jamesa Joule'a, pionierskiego angielskiego fizyka, po czym nazwano podstawową jednostkę energii, Joule. Po dziesięciu latach myślenia o charakterze związku między materią a energią Albert Einstein opublikował swoją słynną formułę w 1905 r. E = MC ^{2 , która stwierdziła, że ​​zarówno materia, jak i energia były wersjami tego samego i można by je również zmienić. Ponieważ równanie stwierdza, że ​​energia (e) równa się masy (m) razy prędkość światła kwadratowego (C 2 ), tak naprawdę stwierdzono, że jeśli masz wystarczającą ilość energii, możesz przekonwertować ją w masę, a jeśli przyspieszyłeś wystarczającą masę, możesz przekształcić ją w energię.}

.

Drugie prawo termodynamiki zdefiniowało prawa energii, stwierdzając, że w każdej działalności, w której zastosowano energię, jej potencjał zmniejszył się lub stał się coraz mniej dostępny do dalszej pracy. To odzwierciedlało zasadęentropii i wyjaśniono, gdzie nastąpiła energia, gdy ciepło lub światło uciekło do otoczenia, które od stuleci zaskoczyło ludzkość. Entropia to idea, że ​​wysokie poziomy skoncentrowanej energii, na przykład w paliwie przed jej spaleniem, ostatecznie rozłożone na przestrzeń jako odpady i nie można ich odzyskać. Było to w harmonii z pierwszym prawem termodynamiki, ponieważ energia nie została niszczona, ale dostęp do niej został utracony.

Trzecie prawo termodynamiki zostało wyjaśnione w 1906 r. Przez badania przeprowadzone przez Walthera Nernsta, niemieckiego chemika. Ujawniło, że niemożliwe jest stworzenie obszaru przestrzeni lub materii, w której istniała zerowa energia, która ochładzałaby region do najniższej możliwej temperatury bezwzględnej zero. Wspierało to pierwsze i drugie prawa termodynamiki w tej energii zawsze byłyby do pewnego stopnia dostępne w przestrzeni lub materii, nawet jeśli nie można go wykorzystać do użytecznej pracy.

Aktualizacje Einsteina dotyczące naszego zrozumienia praw energii stworzyły wieleMożliwe nowoczesne technologie, takie jak energia jądrowa. Również prawa ruchu Newtona pokazały naukowców i inżynierów, jak wykorzystać związek między materią a energią w celu wygenerowania siły i trajektorii niezbędnych do umieszczenia satelitów na orbitę lub wysłanie sond kosmicznych na pobliskie planety. Mechanika kwantowa przyczyniła się do zrozumienia, w jaki sposób energia jest wykorzystywana i przenoszona do tworzenia technologii, takich jak lasery, tranzystory, które są podstawą wszystkich systemów komputerowych, oraz zaawansowanego sprzętu medycznego, takich jak obrazowanie rezonansu magnetycznego (MRI).

.