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Conservation de l'énergie

1847
  • Émilie du Châtelet
  • Julius Robert von Mayer
  • James Prescott Joule
  • Hermann von Helmholtz
Laboratoire du XIXe siècle où des physiciens étudient les principes de conservation de l'énergie.

A fundamental principle stating that the total energy of an isolated system remains constant over time. Energy can neither be created nor destroyed, only transformed from one form to another, such as from potential to kinetic energy. In classical mécanique, for systems with only conservative forces, the total mechanical energy [latex]E = T + V[/latex] is conserved.

La loi de conservation de l'énergie est l'un des principes scientifiques les plus fondamentaux et universellement applicables. Son développement s'est étendu sur plusieurs siècles, évoluant des premières idées sur le mouvement vers une affirmation mathématique précise au XIXe siècle unifiant la mécanique, la chaleur et la chimie.

In the context of classical mechanics, the principle is most clearly seen in systems subject only to conservative forces, such as gravity or the force from an ideal spring. A force is conservative if the work it does on an object moving between two points is independent of the path taken. For such forces, a potential energy function [latex]V[/latex] can be defined. The work-energy theorem states that the net work done on an object equals the change in its kinetic energy, [latex]W_{net} = \Delta T[/latex]. For conservative forces, this work can be expressed as the negative change in potential energy, [latex]W_{cons} = -\Delta V[/latex]. Combining these gives [latex]\Delta T = -\Delta V[/latex], or [latex]\Delta T + \Delta V = \Delta(T+V) = 0[/latex]. This shows that the total mechanical energy, [latex]E = T + V[/latex], is a constant of motion.

When non-conservative forces like friction are present, mechanical energy is not conserved; it is typically dissipated as heat. However, the total energy of the isolated system, including this thermal energy, is still conserved. This broader principle is the First Law of Thermodynamics.

In the 20th century, Emmy Noether’s theorem provided a deeper understanding of this law. It showed that the conservation of energy is a direct mathematical consequence of a fundamental symmetry of the universe: the fact that the laws of physics do not change over time (time-translation invariance).

UNESCO Nomenclature: 2211
- Physique

Taper

Loi physique

Perturbation

Révolutionnaire

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Concept de vis viva (Gottfried Leibniz)
  • Études sur la chaleur et le travail (Sadi Carnot, Émile Clapeyron)
  • mécanique newtonienne
  • Galileo’s experiments with pendulums

Applications

  • production d'électricité (barrages hydroélectriques, centrales thermiques)
  • thermodynamique et conception des moteurs
  • analyse des réactions chimiques (enthalpie)
  • conception de montagnes russes
  • comprendre les processus métaboliques en biologie

Brevets:

NA

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