Hvilke beviser understøtter loven om bevaringsenergi?

Loven om bevarelse af energi siger, at energi ikke kan skabes eller ødelægges, kun omdannes fra en form til en anden. Her er en oversigt over beviserne, der støtter denne grundlæggende lov:

1. Hverdagsobservationer:

* Mekaniske systemer: Overvej en svingende pendul. Det har potentiel energi øverst i sin sving og kinetisk energi i bunden. Den samlede energi (potentiale + kinetisk) forbliver konstant i hele sin bevægelse.

* Termisk energioverførsel: Varm en gryde med vand på en komfur. Komfuret giver varmeenergi til vandet, hvilket får vandmolekylerne til at bevæge sig hurtigere (øget kinetisk energi). Ovnens varmeenergi overføres til vandet, men den samlede energi forbliver den samme.

* Elektriske kredsløb: Når du tænder for en pære, omdannes elektrisk energi til lys og varmeenergi. Den samlede energi forbliver konstant, selvom den ændrer former.

2. Videnskabelige eksperimenter:

* joules eksperiment: James Prescott Joule demonstrerede ækvivalensen af ​​mekanisk arbejde og varme. Han viste, at han ved at bruge mekanisk arbejde (omrøring af vand) kunne øge vandets temperatur, hvilket indikerer omdannelsen af ​​mekanisk energi til varmeenergi.

* nukleare reaktioner: Nukleare reaktioner, som fission og fusion, demonstrerer energibesparelse. Massen af ​​reaktanterne før reaktionen er lidt mere end massen af ​​produkterne efter reaktionen. Denne forskel i masse omdannes til en enorm mængde energi, som beskrevet af Einsteins berømte ligning E =MC².

* Partikelfysikeksperimenter: Højenergi-partikelkollisioner i acceleratorer, som den store Hadron Collider, bekræfter energibesparelse. Den samlede energi til at kollidere partikler inden kollisionen er lig med den samlede energi for alle partikler, der er produceret i kollisionen.

3. Teoretiske rammer:

* Newtons bevægelseslove: Disse love antager implicit energibesparelse. For eksempel siger arbejdsenergi-sætningen, at det arbejde, der er udført på et objekt, er lig med dens ændring i kinetisk energi.

* termodynamik: Den første lov om termodynamik er en direkte erklæring om loven om bevarelse af energi. Det siger, at den samlede energi i et isoleret system forbliver konstant.

4. Ingen modeksempler:

På trods af omfattende forskning har ingen eksperiment eller observation nogensinde overbevisende demonstreret en krænkelse af loven om bevarelse af energi. Dette gør det til et grundlæggende og veletableret princip om fysik.

5. Ansøgninger:

Loven om bevarelse af energi er grundlæggende for at forstå og forklare en lang række fænomener, herunder:

* kraftproduktion: Kraftværker omdanner forskellige former for energi (kul, nuklear, sol osv.) Til elektrisk energi.

* Motoreffektivitet: Effektiviteten af ​​motorer bestemmes af, hvor meget energi der omdannes til nyttigt arbejde, og hvor meget der går tabt som affaldsvarme.

* Klimaændringer: Energibesparelse er afgørende for at forstå, hvordan drivhusgasser fanger varme i atmosfæren og bidrager til klimaændringer.

Afslutningsvis kommer de beviser, der støtter loven om bevarelse af energi, fra forskellige kilder, herunder hverdagsobservationer, videnskabelige eksperimenter, teoretiske rammer og fraværet af modstridende beviser. Dette gør det til et af de mest grundlæggende og bredt accepterede principper i fysik.