Bảo toàn năng lượng

Tập tin:Joule apparatus.png

Thí nghiệm của James Prescott Joule, năm 1843, để phát hiện sự chuyển hóa năng lượng từ dạng này (cơ năng) sang dạng khác (nhiệt năng)

Định luật bảo toàn năng lượng, cũng là một định luật nhiệt động lực học (một trong bốn định luật của nhiệt động lực học), phát biểu rằng năng lượng (hoặc đại lượng tương đương của nó là khối lượng tương đối tính) không thể tự nhiên sinh ra hoặc mất đi.

Trong toàn vũ trụ, tổng năng lượng không đổi, nó chỉ có thể chuyển từ hệ này sang hệ khác. Người ta không thể "tạo ra" năng lượng, người ta chỉ "chuyển dạng" năng lượng mà thôi.

Định luật bảo toàn năng lượng là một nguyên lý tổng quát cho tất cả các lý thuyết vật lý (cơ học, điện từ học, vật lý hạt nhân,...). Chưa từng thấy ngoại lệ của định luật này, tuy rằng đôi khi người ta cũng nghi ngờ nó, nhất là trong các phân rã phóng xạ. Tiên đề Noether cho rằng sự bảo toàn năng lượng có liên quan chặt chẽ tới độ đồng dạng về cấu trúc của không-thời gian.

Định luật bảo toàn năng lượng: Năng lượng không tự sinh ra cũng không tự mất đi mà chỉ chuyển từ dạng này sang dạng khác hay chuyền từ vật này sang vật khác.

Trong nhiệt động lực học

Định luật bảo toàn năng lượng cũng chính là định luật 1 nhiệt động lực học. Theo định luật này, tổng năng lượng của một hệ kín là không đổi. Phát biểu cách khác:

Nhiệt năng truyền vào một hệ bằng thay đổi nội năng của hệ cộng với công năng mà hệ sinh ra cho môi trường.

Một hệ quả của định luật này là khi không có công thực hiện trên hệ, hay hệ không sinh công, đồng thời khi nội năng của hệ không đổi (nhiều khi được thể hiện qua nhiệt độ không đổi), tổng thông lượng năng lượng đi vào hệ phải bằng tổng thông lượng năng lượng đi ra:

F_vào = F_ra

F_vào = F_{phản xạ} + F_{bức xạ} + F_{truyền qua}

Trong đó:

F_{bức xạ} = F_{hấp thụ}

Ví dụ, với vật đen tuyệt đối, F_{phản xạ} = F_{truyền qua} = 0, thì:

F_vào = F_{hấp thụ} = F_{bức xạ}

Từ mệnh đề đã phát biểu như trên ta có thể phát biểu ngắn gọn lại như sau:năng lượng không tự nhiên sinh ra và cũng không tự nhiên mất đi nó chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác hoặc truyền từ vật này sang vật khác mà thôi.

Một số ví dụ chứng minh cho sự chuyển hóa của năng lượng:

1) Nếu thả một hòn bi từ trên cao xuống một cái chén thì hòn bi từ trên cao rơi xuống là thế năng rớt xướng và chuyển đông quanh thành chén là động năng đồng thời phát ra tiếng động là âm năng ngoài ra nó còn ma sát với thành chén tạo ra nhiệt năng, vậy ta có thể thấy từ một dạng năng lượng là thế năng nó lại bị chuyển hóa thành 3 dạng năng lượng như đã nêu ở trên.

2) Ta thấy rằng khi đun một ấm nước thì nhiệt năng của cái bếp đã chuyển hóa thành động năng cho các phân tử nước bốc hơi lên bề mặt chất lỏng.

Xem thêm

• Động cơ vĩnh cửu
• Định luật không nhiệt động lực học
• Định luật hai nhiệt động lực học

Liên kết ngoài

• Bài giảng về nguyên lý thứ nhất của nhiệt động lực học
• Lớp học trực tuyến chương Các định luật bảo toàn Vật lý lớp 10

Bài liên quan

• Vi khuẩn lam có thể cấp điện cho thiết bị điện tử nhỏ
• Phương pháp mới biến CO2 thành nhiên liệu
• Tìm ra phương pháp chiết tách hydro cực kỳ hiệu quả, giá rẻ bất ngờ
• Enzyme có thể biến nước mắt thành nguồn sản xuất điện
• Dùng xương rồng để sản xuất năng lượng tái tạo

• « Mới nhất
• ‹ Mới hơn
• Cũ hơn ›

Liên kết đến đây

• Enrico Fermi
• James Prescott Joule
• Năng lượng
• Nhiệt động lực học