Zawartość
Prawo zachowania energii jest ważnym prawem fizyki. Zasadniczo mówi, że podczas gdy energia może zmieniać się z jednego rodzaju w drugi, całkowita ilość energii się nie zmienia. To prawo dotyczy tylko systemów zamkniętych, co oznacza systemy, które nie mogą wymieniać energii ze swoim otoczeniem. Wszechświat, na przykład, jest systemem zamkniętym, podczas gdy filiżanka kawy powoli chłodząca się na blacie nie jest.
Systemy
Jeśli system może wymieniać energię z otoczeniem, nie jest to system zamknięty, a zachowanie energii nie ma zastosowania. Na przykład Ziemia nie jest systemem zamkniętym, ponieważ może zarówno odbierać ciepło ze słońca, jak i promieniować ciepło w przestrzeń kosmiczną. Ponieważ jest to system otwarty, całkowita energia może się zmienić. Wszechświat jako całość jest systemem zamkniętym, ponieważ o ile wiemy, nie ma on kontaktu z innymi systemami lub wszechświatami. W konsekwencji całkowita energia wszechświata pozostaje niezmieniona.
Formy energii
Energia może przybierać różne formy. Na przykład poruszający się obiekt ma energię kinetyczną lub energię ruchu. Obiekt uniesiony wysoko nad ziemią ma grawitacyjną energię potencjalną, ponieważ grawitacja ciągnie obiekt i powoduje, że „chce” on spaść. Światło słoneczne jest energią w postaci promieniowania. Cząsteczki w twoim pożywieniu mają chemiczną energię potencjalną, którą możesz wydobyć poprzez trawienie, a twoje ciało ma energię w najbardziej oczywistej formie - ciepła.
Konwersja energii
W całym wszechświecie energia nigdy nie jest niszczona - po prostu zmienia formy. Na przykład, kiedy kamień spada, potencjał grawitacyjny, jaki posiada dzięki swojej wysokości, zamienia się w energię kinetyczną, a kiedy uderza w ziemię, energia kinetyczna zamienia się w ciepło. Rośliny odbierają promieniowanie i przekształcają zawartą w nich energię w potencjalną energię chemiczną, którą z kolei wydobywacie podczas jedzenia. Elektrownia pobiera chemiczną energię potencjalną z węgla i zamienia ją w energię elektryczną. We wszystkich tych scenariuszach energia po prostu zmienia formy.
Pierwsze prawo
Pierwsza zasada termodynamiki to kolejny sposób na określenie prawa zachowania energii. Mówi, że dla dowolnego układu zmiana jego całkowitej energii jest równa ilości pracy, którą wykonuje minus ilość energii przeniesionej do niego w postaci ciepła. To tylko kolejny sposób na wyjaśnienie tej samej idei, ponieważ energia systemu pozostaje stała, chyba że otrzymuje energię w postaci pracy lub ciepła.