Oszczędność zużycia energii: dlaczego, jak, kiedy, gdzie

by

Zachowanie energii jest zasadą, która obowiązuje we wszystkich zjawiskach. Ten artykuł zawiera wgląd w oszczędność zużycia energii.

Zasada zachowania energii jest niezwykle użyteczna w przewidywaniu kilku złożonych sytuacji, zwłaszcza w mechanice. Niektóre przykłady, w których stosuje się oszczędzanie energii, to:

Omówmy szczegółowo każdy z powyższych przykładów.

Wahadło oscylacyjne

Przemianę energii z jednej formy w drugą wyjaśniono za pomocą zasady zachowania energii. W wahadle oscylującym, podczas ruchu tam iz powrotem, energia kinetyczna jest zamieniana na energię potencjalną i odwrotnie. Ale całkowita energia mechaniczna pozostaje taka sama. Dlatego żadna energia nie jest tworzona ani niszczona, ale przenoszona z jednej formy do drugiej.

WahadłoMechaniczneEnergia 2
Oszczędzanie energii w prostym wahadle
Kredyty obrazkowe: Wikimedia Commons

Narciarz zjeżdżający ze wzgórza

W przypadku narciarza zjeżdżającego ze wzniesienia zachodzą przemiany energii pomiędzy grawitacyjną energią potencjalną narciarza a jego energią kinetyczną. Ponadto energia cieplna może być generowana jako część tarcia. Dla całego systemu całkowita energia pozostaje zachowana.

Samochód jadący pod górę

Tutaj również energia potencjalna grawitacji i kinetyczna energia odgrywa rolę. Energia pozostaje zachowana w systemie.

Oszczędność energii w kolejce górskiej 1
Oszczędzanie energii w samochodzie jadącym pod górę
Kredyty obrazkowe: Wikimedia Commons

Wewnątrz elektrowni jądrowej

Zachowanie zużycia energii jest wyraźnie widoczne w elektrowniach, w których energia jest wytwarzana z reakcji do innych celów. W elektrowni jądrowej z rozpadu pierwiastka promieniotwórczego generowana jest energia elektryczna. Pomiędzy procesami zachodzi szereg etapów transformacji energii. Stąd energia elektryczna nie jest wytwarzana znikąd, ale z energia nuklearna. W ten sposób oszczędzana jest energia.

Wewnątrz elektrowni wodnej

Podobny do elektrowni jądrowej, a elektrownia wodna wytwarza energię elektryczną z energii mechanicznej Z wody. To kolejny przykład oszczędzania energii.

baterie

Baterie są szeroko stosowane jako źródło zasilania dla prawie wszystkich urządzeń. Energia chemiczna zmagazynowana w bateriach jest przekształcana w energię elektryczną. Podczas tego procesu nie ma ani tworzenia, ani niszczenia jakiejkolwiek energii.

Piłka rzucona w powietrze

Piłka rzucona w powietrze ma początkowo kinetykę energia, a następnie potencjał grawitacyjny energia. Całkowita energia systemu pozostaje taka sama.

Sztuczne ognie

Petardy i fajerwerki używane na festiwalach są źródłem energii cieplnej i świetlnej. Te energie nie są generowane znikąd, ale są przekształcane z energii chemicznej zmagazynowanej w związkach chemicznych tworzących fajerwerki.

Oszczędzanie energii: często zadawane pytania

Kiedy stosować oszczędzanie energii?

Zachowanie energii mechanicznej jest najczęściej stosowaną zasadą w mechanice do przewidywania wyników po zderzeniach, swobodnym spadku itp. Zasada zachowania energii (mechaniczna) wydaje się być bardzo pomocna w rozwiązywaniu sytuacji, w których występują siły zachowawcze. Siła grawitacji, siła sprężyny itp. to siły zachowawcze. Oznacza to, że prawo ma zastosowanie do systemów izolowanych. W takich sytuacjach inne siły niezachowawcze lub czynniki środowiskowe uważa się za nieistotne.

Stwierdzenie zachowania energii wygląda następująco:

„Energia nie może zostać stworzona ani zniszczona, ale może być przenoszona z jednej postaci do drugiej. Tak więc w izolowanym systemie cała energia pozostaje zachowana”.

Kiedy nie stosować oszczędzania energii?

Mimo że zachowanie energii jest powszechnie stosowaną zasadą, istnieją pewne przypadki, w których jej użycie jest ograniczone lub jest stosowane w zmodyfikowanej formie.

Jak omówiono wcześniej, zasada oszczędzania energii obowiązuje dla systemów izolowanych. Podczas gdy interakcja zachodzi między dwoma systemami, zasady zachowania energii nie można zastosować dla jednego systemu. W celu oceny sytuacji konieczne jest rozważenie efektów obu systemów. Istnieje również przypadek, w którym Einstein wprowadził równoważność masy i energii, w której całkowita masa i energia układu pozostają takie same. Ma to zastosowanie w sytuacjach, w których zachodzą reakcje jądrowe.

Pobieranie 4
Równoważność energii masowej
Kredyty obrazkowe: Flickr

Dlaczego warto korzystać z oszczędzania energii?

Zachowanie energii jest stosowane w kilku dziedzinach fizyki, aby ułatwić obliczenia.

Zasada zachowania energii jest używana do rozwiązywania kilku liczb fizycznych, zakładając, że energia dla systemu izolowanego jest zachowana. To prawo zachowania energii pomaga nam przewidywać wyniki w przypadkach, takich jak kolizje, swobodny spadek, inne problemy w mechanice itp. W mechanice rozwiązywanie problemów jest łatwiejsze dzięki równaniom kinematycznym. Ale oszczędzanie energii jeszcze bardziej oszczędza czas i pomaga w znacznie lepszym rozwiązywaniu problemów.

Gdzie stosować oszczędzanie energii?

Energia jest istotnym elementem fizyki, który rządzi większością zjawisk. Stąd zasada ochrony jest dobrodziejstwem dla rozwiązania prawie wszystkich problemów.

W rozwiązywaniu problemów numerycznych dotyczących układów izolowanych i sił zachowawczych, zasada zachowania energii jest bardzo skuteczna. Istnieją jednak sytuacje, w których zamiast zachowania energii stosuje się nową zasadę opracowaną przez Einsteina zwaną równoważnością masy i energii. Takie przypadki znajdują się w reakcje jądrowe na Słońcu, w akceleratorach cząstek itp. Dzieje się tak, ponieważ pewna masa zostaje zamieniona na energię.

W zachowanych układach pomijamy wpływ energii traconej na skutek tarcia lub jakichkolwiek innych niekonserwatywnych sił. Ułatwia to obliczenia. Zasada zachowania energii jest stosowana w systemach, w których coś ulega kolizji. Jeśli jest to zderzenie sprężyste, stosuje się zasadę zachowania energii mechanicznej.

Przeczytaj także: