Ο νόμος της διατήρησης της ενέργειας προέκυψε όταν η ιδέα ότι η ενέργεια σε ένα απομονωμένο σύστημα θα παραμείνει σταθερή σε όλες τις περιπτώσεις αποδείχθηκε στον κόσμο της φυσικής. Σύμφωνα με το νόμο, η ενέργεια στο σύστημα μπορεί να μετατραπεί αλλά δεν μπορεί να αυξηθεί ή να μειωθεί. Τα ίχνη του νόμου, που χρονολογούνται από τους αρχαίους Έλληνες φιλοσόφους, μπορούν να φανούν πολλές φορές στη ζωή.

Τι είναι η εξοικονόμηση ενέργειας;

Η ενέργεια ήταν πάντα ένα από τα θεμελιώδη θέματα της φυσικής. Ως ορισμός της ενέργειας, η ικανότητα ενός συστήματος να κάνει εργασία είναι αποδεκτή. Η σταθερή ενέργεια στο σύστημα είναι ο ορισμός της διατήρησης. Σύμφωνα με τη διατήρηση, η ενέργεια δεν μπορεί ούτε να δημιουργηθεί ούτε να καταστραφεί. Ο ορισμός του νόμου, που χρονολογείται από τον Θαλή, χρησιμοποιήθηκε επίσημα από τον William Rankie το 1850. Η διατήρηση έχει χρησιμοποιηθεί σε πολλές θεωρίες που έχουν αναπτυχθεί στον κόσμο της φυσικής. Ο νόμος έχει χρησιμοποιηθεί σε σημαντικές εξελίξεις στη φυσική όπως το θεώρημα του Noether, η ειδική σχετικότητα και η κβαντική θεωρία.

Νόμος εξοικονόμησης ενέργειας

Με βάση τα προβλήματα του κόσμου της φυσικής, ο νόμος της διατήρησης προκύπτει ως αποτέλεσμα των γενικά αποδεκτών ιδεών ότι η ενέργεια σε ένα περιβάλλον που δεν επηρεάζεται από εξωτερικούς παράγοντες θα παραμείνει σταθερή. Εάν δεν υπάρχει τριβή στο σύστημα, το οποίο είναι απομονωμένο από το νόμο, πραγματοποιείται διατήρηση. Το άθροισμα της ενέργειας στο σύστημα παραμένει πάντα το ίδιο. Αυτό δείχνει ότι η ενέργεια δεν μπορεί να δημιουργηθεί από το τίποτα. Επιπλέον, η ενέργεια δεν μπορεί να καταστραφεί από την κατανάλωση. Υπάρχει μόνο μεταμόρφωση σε διαφορετικές μορφές.

Φόρμουλα εξοικονόμησης ενέργειας

Το άθροισμα της κινητικής και της δυναμικής ενέργειας μιας ουσίας σε ένα σύστημα χωρίς τριβές ονομάζεται μηχανική ενέργεια. Ο τύπος διατήρησης βασίζεται στη μηχανική ενέργεια. Μπορεί να προστατευτεί σε περιβάλλοντα όπου δεν υπάρχουν εξωτερικοί παράγοντες και τριβές. Εάν γνωρίζετε την αρχική τιμή της μηχανικής ενέργειας σε ένα σύστημα, μπορείτε να είστε σίγουροι ότι η τιμή της δεν θα αλλάξει ούτε στο μακρινό μέλλον. Σε αυτήν την περίπτωση, ο τύπος αποδεικνύεται ότι είναι: MEfirst = MEson. Σε αυτή την περίπτωση, το άθροισμα της κινητικής και της δυνητικής ενέργειας δεν αλλάζει αυτόματα. Με άλλα λόγια: εμφανίζεται ο τύπος KEilk + PEfirst = KEson + PEson.

Εξοικονόμηση ενέργειας και μετατροπές ενέργειας

Η ενέργεια στο σύστημα μπορεί να μετασχηματιστεί με διαφορετικούς τρόπους. Αυτός ο μετασχηματισμός λαμβάνει χώρα συνήθως με τη μορφή μετατροπών κινητικής και δυναμικής ενέργειας μεταξύ τους ή με τη μετατροπή αυτών των τύπων σε εσωτερική ενέργεια. Αυτό σημαίνει ότι η μηχανική ενέργεια μπορεί να μετατραπεί σε εσωτερική ενέργεια. Όμως η εσωτερική ενέργεια δεν μπορεί να μετατραπεί σε δυναμική ή κινητική ενέργεια. Με άλλα λόγια, δεν υπάρχει μετατροπή της εσωτερικής ενέργειας σε μηχανική. Η διατήρηση είναι εξασφαλισμένη επειδή η ενέργεια δεν μπορεί ούτε να αυξηθεί ούτε να μειωθεί κατά τις διαδικασίες μετασχηματισμού.

Παραδείγματα εξοικονόμησης ενέργειας

Οι ερμηνείες για το πώς παράγεται ή καταναλώνεται ενέργεια στην καθημερινή ζωή δεν είναι τίποτα άλλο από τη μετατροπή της ενέργειας σε μια πιο χρήσιμη ή αχρησιμοποίητη μορφή, σύμφωνα με τη φυσική. Οι μετασχηματισμοί στη ροή της ζωής εμπίπτουν στο πεδίο εφαρμογής του νόμου της διατήρησης. Η μετατροπή της ηλιακής ενέργειας, που είναι η πρωταρχική πηγή ενέργειας στον κόσμο, σε χημική ενέργεια από τα φυτά είναι ένα παράδειγμα που παρατηρείται σε όλη τη ζωή. Παραδείγματα που μπορούν να συμβούν στη ζωή ρουτίνας είναι όταν ένα αυτοκίνητο μετατρέπει τη δυνητική ενέργεια σε χημική ενέργεια κατά τη διάρκεια μιας κατηφόρας ή όταν ένας αθλητής μετατρέπει τη χημική ενέργεια από το φαγητό που τρώει σε κινητική ενέργεια ενώ ασκείται. Στη βάση όλων αυτών των διαδικασιών μετατροπής, η συνολική ενέργεια διατηρείται.