ПЕРВЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЗАКОН: ЭНЕРГИЯ СОХРАНЯЕТСЯ

Виды энергии. Первый энергетический закон

Энергия представляет собой общую количественную меру движения и взаимодействия всех видов материи. Это способность к совершению работы, а работа совершается тогда, когда на объект действует физическая сила (давление или гравитация). Работа – это энергия в действии.

Одним из наиболее совершенных видов энергии является электроэнергия. Ее широкое использование обусловлено следующими факторами:

· возможностью выработки электроэнергии в больших количествах при близости к месторождениям и водным источникам;

· возможностью транспортировки на дальние расстояния с относительно небольшими потерями;

· возможностью трансформации электроэнергии в другие виды энергии: механическую, химическую, тепловую, световую;

· отсутствием загрязнения окружающей среды;

· возможностью применения на основе электроэнергии принципиально новых прогрессивных технологических процессов с высокой степенью автоматизации.

Преимущество электрической энергии

С далеких исторических времен развитие цивилизации и технический прогресс непосредственно связаны с количеством и качеством используемых энергоресурсов. Немногим более половины всей потребляемой Энергии используется в виде тепла для технических нужд, отопления, приготовления пищи, оставшаяся часть в виде механической, прежде всего в транспортных установках, и электрической энергии. Причем доля электрической энергии с каждым годом растет.

Рис. Динамика потребления электрической энергии

Электрическая энергия является наиболее удобным видом энергии и по праву может считаться основой современной цивилизации. Подавляющее большинство технических средств механизации и автоматизации производственных процессов (оборудование, приборы, ЭВМ), замена человеческого труда машинным в быту имеют электрическую основу.

ПЕРВЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ЗАКОН: ЭНЕРГИЯ СОХРАНЯЕТСЯ

Физики сформулировали два важных энергетических закона. Эти законы фундаментальные, т.е. их нельзя нарушить: они действуют везде и всегда, независимо от вашего желания и даже независимо от того, знаете вы их или нет. У этих законов много названий, и выражаются они по-разному. Первый закон часто называют Закон Сохранения Энергии, а второй – Закон Возрастания Энтропии *. Образно первый закон можно назвать законом количества, а второй — законом качества энергии. Скоро вы увидите, почему.

Плотина гидроэлектростанции перегородила реку, образовалось водохранилище. Уровень воды в водохранилище поднялся по сравнению с уровнем в русле реки за плотиной, поэтому вода в водохранилище обладает потенциальной энергией. Падая с этой высоты, вода теряет потенциальную энергию, но приобретает кинетическую. Попадая на лопатки гидротурбины, вода отдает свою кинетическую энергию турбине, и та приобретает кинетическую энергию вращения. Турбина вращает электрический генератор, в котором механическая энергия вращения переходит в электрическую энергию. По проводам электрическая энергия доходит до электролампочки в вашей квартире, и в ней превращается в тепловую (большая часть) и в световую (меньшая часть). По пути часть энергии теряется на нагревание проводов, на трение в подшипниках турбины и генератора.

Этот пример показывает, что энергия может превращаться из одной формы в другую. При этом, если учесть все потери, величина энергии во всей цепочке превращений не изменяется.

Закон сохранения энергии обычно формулируют так:

Или так:

Или по-другому: