Что такое энергия: определение, свойства и виды
Эне́ргия (от греч. ἐνέργεια - действие, деятельность, действительность) - это общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи. Понятие энергии связывает воедино все явления природы.
Если попытаться объяснить очень простыми словами, то можно сказать так: энергия - это мера способности физических тел изменять своё состояние (положение), т. е. совершить работу.
Преобразование энергии
Основные свойства энергии
Энергия не возникает из ничего и не исчезает, она может только переходить из одной формы в другую (закон сохранения энергии).
Виды энергии
В соответствии с различными формами движения материи рассматривают различные виды энергии: механическую, внутреннюю, электромагнитную, химическую, ядерную и др. Это деление условно.
- Химическая энергия складывается из кинетической энергии движения электронов и электрической энергии их взаимодействия друг с другом и с ядрами атомов.
- Внутренняя энергия равна сумме кинетической энергии хаотического движения молекул относительно центра масс и потенциальной энергии взаимодействия молекул.
Энергия системы однозначно зависит от параметров, характеризующих состояние системы. Для непрерывной среды или поля вводятся понятия плотности энергии и плотности потока энергии, равной произведению плотности энергии на скорость её перемещения.
Различные формы энергии
Энергия и масса
Теория относительности показала, что энергия тела E неразрывно связана с его массой m соотношением E=mc2.
Любое тело обладает энергией; если масса покоящегося тела m0, то его энергия покоя E0=m0c2; эта энергия может переходить в другие виды энергии при превращениях частиц (в распадах, ядерных реакциях и т. п.).
Квантовая теория
Согласно классической физике, энергия любой системы меняется непрерывно и может принимать любые значения. Квантовая теория утверждает, что энергия частиц, движение которых происходит в ограниченном объёме пространства (например, электронов в атоме), принимает дискретный ряд значений. Так, атомы испускают электромагнитную энергию в виде дискретных порций - фотонов.
Единицы измерения энергии
Единица измерения энергии в СИ - джоуль (Дж), в системе СГС - эрг (Э). В атомной и ядерной физике и физике элементарных частиц обычно применяется внесистемная единица - электронвольт (эВ).
В таблице ниже представлены соотношения между различными единицами измерения энергии:
| Единица измерения | Обозначение | Соотношение с другими единицами |
|---|---|---|
| Джоуль | Дж | 1 Дж = 1 кг·м2/с2 |
| Эрг | Э | 1 Э = 10-7 Дж |
| Электронвольт | эВ | 1 эВ ≈ 1.602 × 10-19 Дж |