Conservazione dell'energia

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August 11, 2022

In fisica e chimica, la legge di conservazione dell'energia afferma che in qualsiasi sistema isolato si conserva la quantità totale di energia Questa legge, proposta e testata per la prima volta da Émilie du Châtelet, significa che l'energia non può essere creata o distrutta; piuttosto, può solo essere trasformato o trasferito da una forma all'altra. Ad esempio, l'energia chimica viene convertita in energia cinetica quando esplode un candelotto di dinamite. Se si aggiungono tutte le forme di energia rilasciate nell'esplosione, come l'energia cinetica e l'energia potenziale delle parti, nonché il calore e il suono, si otterrà l'esatta diminuzione dell'energia chimica nell'esplosione. dinamite. In senso classico, la conservazione dell'energia era diversa dalla conservazione della massa, ma la relatività ristretta ha mostrato che la massa è collegata all'energia e viceversa da E mc 2. Ecco perché la scienza ora considera che l'energia massa è generalmente conservata . In teoria, ciò implica che qualsiasi oggetto con massa può essere convertito in pura energia e viceversa, anche se si ritiene che ciò sia possibile solo nelle condizioni fisiche più estreme, poiché probabilmente esisteva nell'universo poco dopo il Big Bang o quando era nero i fori emettono radiazioni di Hawking. Il Teorema di Noether può dimostrare rigorosamente la conservazione dell'energia come conseguenza della simmetria della funzione continua, cioè dal fatto che le leggi della fisica non cambiano nel tempo. Una conseguenza della legge di conservazione dell'energia è che non può esistere una macchina a moto perpetuo del primo tipo, cioè nessun sistema senza alimentazione esterna può fornire una quantità illimitata di energia al suo ambiente. Per i sistemi che non hanno simmetria di traslazione temporale, potrebbe non essere possibile definire la conservazione dell'energia. Alcuni esempi includono tempi spaziali curvi nella relatività generale o cristalli temporali nella fisica della materia condensata.

Storia

Nell'antichità filosofi come Fiabe di Mileto hanno avuto l'intuizione della conservazione di un qualche tipo di sostanza di cui tutto era fatto. Ma non abbiamo motivo di assimilare questo con ciò che oggi conosciamo come energia di massa, infatti Tales pensava che dovesse essere l'acqua. Nel 1638 Galileo pubblica su Leiden Discorsi e Dimostrazioni Matematiche, intorno a due nuove scienze che racchiudono il famoso problema del pendolo interrotto, che nel linguaggio moderno potrebbe essere descritto come la conversione conservativa dell'energia potenziale in energia cinetica e viceversa. Tuttavia, Galileo non istituì il processo come è noto oggi, né gli si può attribuire la conoscenza del principio essenziale. Il primo a tentare una formulazione matematica del tipo di energia che è legato al moto, l'energia cinetica, fu Gottfried Wilhelm Leibniz tra il 1676 e il 1689. Leibniz si rese conto che in molti sistemi meccanici di varia massa io ciascuno con una velocità vino, il rapporto ? io m io v io 2 {\ displaystyle \ sum _ {i} m_ {i} v_ {i} ^ {2}} è stato preservato finché le masse non hanno interagito. Ha chiamato questa quantità come la vite vivente (forza vivente) del sistema. Il principio rappresentava l'attenta espressione di un approccio alla conservazione dell'energia cinetica in assenza di attrito. Molti fisici dell'epoca pensavano che la conservazione della quantità di moto, anche nei sistemi di attrito, fosse definita dalla quantità di moto. ? io m io v