Преглед на кода на Енергия

{{към пояснение|Енергия|Енергия (пояснение)}}
{{Класическа механика}}
'''Енергията''' ({{Lang|grc|ἐνέργεια}} – активност, работа<ref>{{cite web |url=http://www.etymonline.com/index.php?term=energy |title=Energy |work=Online Etymology Dictionary |last=Harper |first=Douglas |accessdate=1 май 2007}}</ref>) е [[скалар]]на [[физична величина]], която характеризира способността на дадена [[система]] да променя състоянието на заобикалящата среда или да извършва [[Механична работа (физика)|работа]]. Често се среща опростената дефиниция, че енергията на дадена система е способността ѝ да върши работа. Тази опростена дефиниция е удобна в [[механика|класическата механика]]. Енергията е величина, която може да бъде приписана на всяка частица, предмет или система от тела. Съществуват различни форми на енергия, които често носят името на съответната [[сила]].

Немският физик [[Херман фон Хелмхолц]] установява, че всички форми на енергия са еквивалентни и само се превръщат една в друга.<ref>R. Resnick and D. Halliday (1960), ''Physics'', Section 22 – 1 (''Heat, a Form of Energy''), John Wiley and Sons, Library of Congress Catalog Card Number 66 – 11527</ref> При всички тези трансформации цялата енергия остава непроменена. Енергията не може да бъде създавана или унищожавана. Този принцип е известен като [[Закон за запазване на енергията]], валиден е за всяка изолирана система и е директно следствие от това, че физичните закони не се променят с [[време]]то.<ref name="jphysics">{{cite book | last =Lofts| first =G| coauthors =O'Keeffe D; et al.| title=Jacaranda Physics 1| publisher =John Willey & Sons Australia Ltd. | year =2004| location = Milton, Queensland, Australia| pages = 286| chapter=11 – Mechanical Interactions| edition=2| isbn=0-7016-3777-3}}</ref> Възможно е обаче енергията да зависи от отправната система.

Мерната единица в [[SI]] е [[джаул]], но в някои други системи се ползват [[киловатчас]] или [[килокалория]].

== Етимология и история ==
[[Файл:Thomas Young (scientist).jpg|мини|[[Томас Йънг]]]]
''Eнергия'' идва от [[старогръцки език|старогръцката дума]] (''ενέργεια'') и означава действие, активност, сила в действие.<ref>[http://www.etymonline.com/index.php?term=energy Online Etymology Dictionary]</ref> Едни от най-ранните ѝ появи са в трудовете на [[Аристотел]], без неговото авторството да може да се приема със сигурност, тъй като са били многократно преписвани и редактирани.

През [[латински език|латинския език]], (''energia''), думата е преминала във [[френски език|френския]], където най-често е употребявана в стилистичен смисъл (като „енергичен“).

В [[Класическа механика|класическата механика]] понятието за енергия е развито първо от [[Готфрид Лайбниц]] и [[Йохан Бернули]], които го описват като ''жива сила'', ''[[vis viva]]''. Холандецът Уилем Джейкъб Гравезанд (Willem 's Gravesande) прави експерименти, като пуска предмети с различно тегло от различни височини и определя, че проникването им в глинено блокче зависи от квадрата на скоростта. Маркиза [[Емили дьо Шатле]] в ''Уроци по физика'' (''Institutions de Physique''), книга публикувана през 1740 година, обединява идеите на Лайбниц с практическите наблюдения на Гравезанд и развива по-нататък идеята, че [[Кинетична енергия|енергията на движещо се тяло]] е пропорционална на произведението на неговата маса и квадрата на скоростта, ''E ∝ mv²''.<ref>{{Cite book|author=Judith P. Zinsser |title=Emilie du Chatelet: Daring Genius of the Enlightenment|url=https://archive.org/details/emilieduchatelet0000judi |publisher=Penguin|year= 2007|isbn=0-14-311268-6}}</ref>

През [[1808]] година, [[Томас Йънг|Томас Янг]] е първият, който употребява думата в съвременния ѝ смисъл.<ref>Кросби Смит, ''Наука за енергията – История на физиката на енергията във викторианска Англия'', на английски в оригинал ''The Science of Energy – a Cultural History of Energy Physics in Victorian Britain'', издателство: The University of Chicago Press, 1998, isbn: 0-226-76420-6</ref> [[Густав Гаспар Кориолис]] описва [[кинетична енергия|кинетичната енергия]] през [[1829]] година, а [[Уилям Ранкин]] въвежда понятието [[потенциална енергия]]. През следващите години възникват нови понятия за различни форми на енергията – електрическа, химична, топлинна, атомна и т.н.

== Понятието ''енергия'' в различните науки ==
=== Химия ===
В [[химия]]та това е енергията, която се свързва с [[атом]]ите и [[молекула|молекулите]] и се дефинира като работата, извършена от електрическите сили при преподреждане на [[Електрически заряд|електрическите заряди]]. Ако химическата енергия при дадена [[химична реакция]] намалява, това означава, че е предадена на заобикалящата среда (най-често във формата на топлина). Ако химическата енергия се увеличава, това означава, че енергия от заобикалящата среда е превърната в химическа.

=== Биология ===
По време на [[Метаболизъм|метаболитни процеси]] химичните връзки се разкъсват и свързаните с това промени в енергията се изучават от биоенергетиката. Енергия често е съхранена в [[клетка|клетките]] във формата на химични връзки в молекулите.

=== Геология и метеорология ===
Изригването на [[вулкан]]и, [[земетресение|земетресения]], [[ураган]]и, [[мълния|мълнии]], всички те могат да се обяснят чрез трансформиране на един вид енергия в друга. Енергията за някои от тези явления идва от [[слънце]]то.

=== Космология и астрономия ===
Тук могат да се видят едни от най-грандиозните трансформации на един вид енергия в друга ([[супернова]], [[черна дупка]]) и [[E=mc²|еквивалентността на маса и енергия]].

== Форми на енергията ==
{{Енергия}}
[[Файл:Two stage kerosine combustion.jpg|мини|190п|Вътрешна енергия]]
[[Файл:Lightning over Oradea Romania zoom.jpg|мини|190п|Електромагнитна енергия]]

=== Механична енергия ===
{{основна|Механична енергия}}
Механична енергия (в класическата механика) е сумата от кинетичната и потенциалната енергия на една система. Потенциалната енергия може да бъде гравитационна или еластична и е свързана с позицията на едно тяло в силово поле. За нея се използва символ ''E''<sub>p</sub>, ''V'' или ''Φ'' и се дефинира като работата, извършена срещу дадена сила при промяна на позицията на тялото спрямо отправна позиция. Потенциалната енергия може да се превърне в кинетична, която е наречена енергия на движението и най-често се означава със символа ''E''<sub>k</sub>.

Обобщение:

* [[кинетична енергия]] – енергията на движението на телата, бива транслационна и ротационна
* [[потенциална енергия]] – гравитационна потенциална енергия и еластична потенциална енергия
* [[механична енергия]] – сумата от кинетичната и потенциалната енергии

:<math>\ E_m = E_k + E_p</math>

=== Вътрешна енергия ===
{{основна|[[Топлина|Вътрешна енергия]]}}
Вътрешната енергия на дадена термодинамична система се дефинира от [[Първи закон на термодинамиката|Първия закон на термодинамиката]]. В по-простите термодинамични системи, като газ, разредена плазма и други, вътрешната енергия е [[кинетична енергия|кинетичната енергия]] на микроскопичното случайно движение на частиците от средата. При други по-сложни термодинамични системи, като течност, твърди тела, плазма и други, се отчита и [[потенциална енергия|потенциалната енергия]] на взаимодействие между тях.

=== Електромагнитна енергия ===
{{основна|Електромагнитно поле}}
Електромагнитна енергия е енергията на [[Електромагнитно поле|електромагнитното поле]] или транспортираната от [[електрически ток|електрическия ток]]. Енергията се дефинира като способността да се извършва [[Механична работа (физика)|работа]] и електромагнитната енергия е просто един от типовете енергия. Примери на електромагнитна енергия:

* енергията, освобождаваща се в [[атмосфера]]та по време на буря във формата на [[мълния|светкавица]]
* енергията, натрупана в намотките на [[електрически генератор]] в [[електростанция]] и след това пренесена по мрежата до потребителите;
* енергията, складирана в един [[кондензатор]] или в една [[батерия]], която се освобождава в [[електрическа верига|електрическата верига]].

=== Химическа енергия ===
{{основна|Химическа енергия}}
{{раздел-мъниче}}

=== Ядрена енергия ===
{{основна|Ядрена енергия}}
Ядрена енергия (използва се често и като '''атомна енергия''') е енергията, освобождаваща се при разпадането на [[атомно ядро|атомното ядро]] и намираща приложение в [[енергетика]]та за получаване на [[електричество]] в резултат на контролирана [[верижна реакция]].

Превръщането на масата в енергия се описва с уравнението <math>E = m c^2</math> за еквивалентност на [[Маса (величина)|маса]] и енергия, изведено от [[Алберт Айнщайн]] през 1905 година.

== Връзка между работа и кинетична енергия ==
Кинетичната енергия <math> E_k </math> е енергия на система, която се дължи на движението на елементите ѝ. В Нютоновата механика тази енергия на частица с маса <math>m </math> и скорост <math>V</math> се определя с формулата

::<math>E_k = {{1 \over 2} \cdot {m} \cdot {V^2}}</math><ref>Сарман, Жан-Пиер. Енциклопедичен речник по Физика, Превод и съставител проф. д-р Петко Девененски, Издателство Мартилен, София, 1995, с. 104, ISBN 954-598-041-9</ref>

Ако системата е затворена, то върху нея не въздействат никакви външни сили. Следователно по втория закон на [[Нютон]], нейното ускорение е нула, което означава, че тя може да се движи само с постоянна скорост.

За система от тела кинетичната енергия е сумата от кинетичните енергии на съставящите я тела. Затова при преместване на едно твърдо тяло, масата е общата, а скоростта е общата скорост на всички елементи от това тяло.

Сила приложена и действаща на системата отвън е пропорционална на масата и ускорението:
::<math>F = m.a</math>

Съгласно [[Закон за запазване на енергията|Закона за запазване на енергията]] и [[Закони на Нютон|Втория закон на Нютон]] за една механична система, ако на дадено тяло действа външна сила '''F''', то работата '''A''', извършена от тази сила, е равна на промяната в кинетичната енергия и е равна на силата умножена с изминатия от тялото път '''S''':

::<math>A = F.S = \Delta\ E_{k}=\mathbf{E}_\mathrm{k2}-\mathbf{E}_\mathrm{k1}</math>

Ако заместим кинетичната енергия със съответната формула, за работата <math>A </math> получаваме:
::<math>F.S = \Delta E_{k} = {{1 \over 2} \cdot {m} \cdot { V_\text{k2}^2}}- {{1 \over 2} \cdot {m} \cdot { V_\text{k1}^2}}= {{1 \over 2} \cdot {m} \cdot {\Delta V^2}}</math><ref>{{cite book | last = Zitzewitz, Elliott, Haase, Harper, Herzog, Nelson, Nelson, Schuler, Zorn | title = Physics: Principles and Problems | publisher = McGraw-Hill Glencoe, The McGraw-Hill Companies, Inc. | year = 2005 | id = ISBN 0-07-845813-7}}</ref>

С други думи механичната работа, извършена от външна сила '''F''', е пропорционална на масата и на квадрата на промяната в скоростта на тялото.

Мерната единица за кинетичната енергия е Джаул (J) – същата, като мерната единица за работа.

== Закон за запазване на енергията ==
{{основна|Закон за запазване на енергията}}
Законът за запазване на енергията гласи:<ref>{{Цитат уеб |уеб_адрес=http://www.lightandmatter.com/html_books/2cl/ch01/ch01.html |заглавие=lightandmatter.com: Light and Matter, Benjamin Crowell |достъп_дата=2008-01-19 |архив_дата=2010-04-16 |архив_уеб_адрес=https://web.archive.org/web/20100416062343/http://www.lightandmatter.com/html_books/2cl/ch01/ch01.html }}</ref>
<div align="center" style="border: 1px solid #999; margin-left:0px; padding: 0.5em; align:right; background-color:#eeeeee">'''''Пълната енергия на една затворена система е константа по отношение на времето, т.е. енергията може да се преобразува от една форма в друга, но не може да бъде създадена или унищожена.'''''</div>

== Съотношение между различните единици за енергия ==
{|class="wikitable" cellpadding="1"
 ! rowspan=2 | Единица !! colspan=4 | Еквивалент в
 |-
 ! [[джаул]] !! [[ерг]] !! [[калория]] !! [[електронволт|eV]]
 |- align="center"
 | 1 [[джаул]] || 1 || 10<sup>7</sup> || 0,238846 || 0,624146•10<sup>19</sup>
 |- align="center"
 | 1 [[ерг]] || 10<sup>-7</sup> || 1 || 2,38846•10<sup>-8</sup> || 0,624146•10<sup>12</sup>
 |- align="center"
 | 1 [[международен джаул]] || 1,00019 || 1,00019•10<sup>7</sup> || 0,238891 || 0,624332•10<sup>19</sup>
 |- align="center"
 | 1 [[килограм-сила·метър]] || 9,80665 || 9,80665•10<sup>7</sup> || 2,34227 || 6,12078•10<sup>19</sup>
 |- align="center"
 | 1 [[киловатчас]] || 3,60000•10<sup>6</sup> || 3,60000•10<sup>13</sup> || 8,5985•10<sup>5</sup> || 2,24693•10<sup>25</sup>
 |- align="center"
 | 1 л•[[атмосфера]] || 101,3278 || 1,013278•10<sup>9</sup> || 24,2017 || 63,24333•10<sup>19</sup>
 |- align="center"
 | 1 [[калория]] || 4,1868 || 4,1868•10<sup>7</sup> || 1 || 2,58287•10<sup>19</sup>
 |- align="center"
 | 1 [[термохимична калория]] || 4,18400 || 4,18400•10<sup>7</sup> || 0,99933 || 2,58143•10<sup>19</sup>
 |- align="center"
 | 1 [[електронволт]] || 1,60219•10<sup>-19</sup> || 1,60219•10<sup>-12</sup> || 3,92677•10<sup>-20</sup> || 1
 |}

== Вижте също ==
* [[Йонизационна енергия]]
* [[Кинетична енергия]]
* [[Потенциална енергия]]
* [[Слънчева енергия]]
* [[Атомна енергия]]
* [[Релативистична енергия]]
* [[Механична енергия]]
* [[Закон за запазване на механичната енергия]]

== Източници ==
<references />

[[Категория:Енергия| ]]