Concetti chiave:
* Sistema chiuso: Un sistema in cui non importa può entrare o andarsene, ma l'energia può essere scambiata con l'ambiente circostante.
* Energia: La capacità di lavorare. Esiste in varie forme (ad es. Cinetico, potenziale, calore, luce).
* Conservazione: L'energia non può essere creata o distrutta, trasformata solo da una forma all'altra.
Come viene conservata l'energia:
1. Trasformazione energetica: All'interno di un sistema chiuso, l'energia modifica costantemente le forme. Per esempio:
* Energia meccanica: Una palla che rotola giù per una collina converte la sua energia potenziale (a causa della sua altezza) in energia cinetica (a causa del suo movimento).
* Energia termica: L'attrito genera calore quando due superfici si sfregano l'una contro l'altra, convertendo l'energia cinetica in energia termica.
* Energia chimica: La combustione del carburante rilascia energia chimica come calore e luce.
2. Energia interna: L'energia totale all'interno di un sistema chiuso è chiamata la sua energia interna. È la somma di tutte le diverse forme di energia presenti.
* La prima legge della termodinamica afferma che la variazione dell'energia interna di un sistema (ΔU) è uguale al calore aggiunto al sistema (Q) meno il lavoro svolto dal sistema (W): ΔU =Q - W
* Se il lavoro viene svolto * su * il sistema, W è negativo, aumentando l'energia interna.
* Se il lavoro viene svolto * dal * sistema, W è positivo, diminuendo l'energia interna.
3. Nessuna perdita di energia: Mentre l'energia si trasforma, la quantità totale di energia all'interno del sistema chiuso rimane sempre costante. Ciò significa che l'energia persa da una forma deve essere acquisita da un'altra forma.
Esempio:
Immagina un contenitore sigillato con una palla rimbalzante. La palla possiede energia cinetica (movimento) e energia potenziale (posizione rispetto al fondo del contenitore).
* Man mano che la palla rimbalza, perde energia cinetica man mano che sorge (convertendola in energia potenziale).
* Quando raggiunge la cima, la sua energia potenziale è massima e l'energia cinetica è zero.
* Man mano che cade, l'energia potenziale si ritorna in energia cinetica.
* Quando colpisce il fondo, un po 'di energia viene persa come calore a causa dell'attrito. Questo calore viene assorbito dal contenitore e dall'aria all'interno del sistema chiuso.
Nel complesso, anche con trasformazioni di energia e perdite dovute all'attrito, l'energia totale (energia interna) all'interno del contenitore sigillato rimane costante.
Note importanti:
* In scenari del mondo reale, i sistemi perfettamente chiusi sono difficili da raggiungere. Un po 'di energia potrebbe sfuggire al suono o alle radiazioni.
* La conservazione dell'energia è un principio fondamentale che si applica a tutti i processi fisici. Ha implicazioni ad ampio raggio in vari campi, tra cui ingegneria, chimica e astrofisica.
