Treść zadania

Najlepsze rozwiązanie

• 

  0 0

  bozkoz 14.6.2010 (21:47)

  Tematyka tego referatu jest bardzo szeroka. Można do niej podejść, w zależności od potrzeb, z punktu widzenia wielu różnych przedmiotów. Energią interesuje się zarówno ochrona środowiska, gospodarka, jak i astronomia i fizyka. Można rozpatrywać to zagadnienie od strony życia codziennego, opisać obserwacje przemian energii, z którymi spotykamy się na co dzień, jak również bardziej zagłębić się w te mechanizmy i rozpatrzyć je czysto naukowo: np. od strony chemii bądź fizyki. W niektórych przypadkach granica pomiędzy zakresem tych dwóch przedmiotów wręcz zanika, co dzieje się częściej z procesami pozostającymi dla zwykłego człowieka abstrakcją, m.in. przemianami jądrowymi.
  Ten referat postaram się napisać w taki sposób, aby znaczne korzyści z jego przeczytania mogły wynieść zarówno osoby mniej zainteresowane przedmiotami ścisłymi, głównie fizyką, jak również te, które na codzienność patrzą z zapałem przez pryzmat tych właśnie przedmiotów. Opiszę sytuacje i urządzenia związane z energią oraz jej przemianami, lecz również postaram się wytłumaczyć te zjawiska czysto naukowo.
  W pracy kolejno prezentuję takie zagadnienia, jak generalne pojęcie energii, jej rodzaje, rodzaje przemian oraz urządzenia do nich służące oraz energię w świetle teorii relatywistycznej.
  Jak już wspomniałam, tematyka energii jest bardzo obszerna. Odbiciem tego faktu jest wprowadzenie do używanego na co dzień słownictwa pojęcia energii. Spotykamy się z nim przy opisywaniu ludzi. Według słownika wyrazów obcych, energia jest to wewnętrzna zdolność człowieka do działania, aktywnego życia. Samo słowo „energia” pochodzi z języka greckiego i pierwotnie oznaczało działanie.
  Uproszczona definicja energii, którą spotykamy w fizyce, chemii, astronomii i astrofizyce, mówi nam, że jest ona wielkością, która opisuje zdolność ciała lub układu ciał do wykonania określonej pracy. Rozwijając ta definicję, musimy dodać, że energia jest wielkością opisującą stan układu: skalarną, addytywną i zachowywaną. Może być przekazywana w oddziaływaniach fizycznych, ale nie może zniknąć ani powstać ex nihilo.
  Chciałabym na chwilę zatrzymać się przy tej definicji. Jest addytywna, to znaczy, że jej wartość jest równa sumie poszczególnych elementów. Możemy więc wyobrazić sobie najprostszą sytuację: spadające ciało. Załóżmy, że posiada ono w danym momencie tylko dwa rodzaje energii: kinetyczną i potencjalną (dokładniejszym opisem poszczególnych rodzajów energii zajmę się później). Całkowita energia tego ciała jest równa sumie tych energii.
  Istotne jest też, że energia jest skalarem, tzn., że jest określana jedna liczbą, podobnie jak masa bądź pole. Wynika z tego, że energia nie ma swojego kierunku, zwrotu, bądź punktu przyłożenia, tak jak wielkości wektorowe.
  Jedna z najistotniejszych zasad, będąca podstawą całej fizyki, jest związana właśnie z pojęciem energii. Wspomnieliśmy już o niej pisząc, że energia jest wielkością zachowywaną. Tą zasadą jest oczywiście „zasada zachowania energii”. Brzmi ona następująco: w każdym izolowanym układzie fizycznym całkowita suma energii jest stała (nie zmienia się w czasie).
  Aby zobrazować tę zasadę, powrócę do prostego przykładu spadającego ciała. Nieruchome ciało, trzymane w ręku na pewnej wysokości, posiada energię potencjalną (jej wartość zależy oczywiście od układu odniesienia, może być zerowa w stosunku do ręki, w której się znajduje, ale może mieć pewną wartość większą od zera, przyjmijmy, że w stosunku do ziemi). Całkowitą energię tego ciała stanowi więc energia potencjalna. W momencie, gdy ciało to wypada nam z ręki, suma energii (suma energii potencjalnej i kinetycznej nosi nazwę energii mechanicznej) pozostaje stała, gdyż energia potencjalna „nie znika”, lecz zostaje przemieniona w energię kinetyczną (energię ruchu).
  Duży nacisk nakładam w tym referacie właśnie na słowo „przemiana”. Podstawą rozpatrywania wszystkich procesów tego typu jest właśnie zasada zachowania energii. Opiera się na niej działanie silników, prądnic, akumulatorów, hamulców oraz wielu innych urządzeń. Aby uniknąć podczas dalszego czytania błędnego rozumienia opisanych zjawisk, należy zaznaczyć, że doskonałe przemiany energii z jednej w drugą, bez ponoszenia strat, są czysto teoretyczne. W rzeczywistości procesom takim towarzyszy zawsze mniejsza bądź większa strata energii. Wyobraźmy sobie znowu spadające ciało, a dokładniej moment jego zderzenia z powierzchnią ziemi (przyjmijmy, że jest to piłka). Piłka ta po odbiciu nie osiągnie poprzedniej wysokości ze względu na straty energii: wzrost energii wewnętrznej piłki i podłoża (możliwy do zaobserwowania poprzez wzrost temperatury). Nie możemy powiedzieć, że skoro piłka nie osiągnęła poprzedniej energii potencjalnej, gdy zawisła w powietrzu, to energia „zginęła”. Po prostu uległa ona przemianie w inną.
  Często, gdy mamy do czynienia z jakimiś urządzeniami mechanicznymi, spotykamy pojęcie sprawności. Jest to używana głównie w termodynamice wielkość opisująca stosunek wykonanej przez dany układ pracy do całkowitej energii zużytej przez ten układ do jej wykonania. Różnicę pomiędzy tą pracą i energią stanowi właśnie strata energii, o której pisaliśmy. Widać więc, że czym mniejsza strata energii, tym większa sprawność urządzenia, np. silnika. W przypadku silnika stratą energii jest głównie wydzielanie się ciepła do otoczenia.
  Aby zakończyć ogólną charakterystykę pojęcia energii, dodać należy, że jej najczęściej spotykaną jednostką jest obecnie dżul (J). Jest to zarówno jednostka pracy, jak i ciepła, co dodatkowo obrazuje nam, że energia jest zdolnością do wykonania pracy. Dawniej używano jednostki, jaką jest erg, stanowiący 0,0000007 J. Jest to jednostka oparta na układzie CGS (centymetr, gram, sekunda).

  Dodawanie komentarzy zablokowane - Zgłoś nadużycie