Conservazione dell'energia
1847
- Émilie du Châtelet
- Julius Robert von Mayer
- James Prescott Joule
- Hermann von Helmholtz
Principio fondamentale secondo cui l'energia totale di un sistema isolato rimane costante nel tempo. L'energia non può essere né creata né distrutta, ma solo trasformata da una forma all'altra, ad esempio da energia potenziale a energia cinetica. In ambito classico mechanics, Per i sistemi con sole forze conservative, l'energia meccanica totale [latex]E = T + V[/latex] si conserva.
La legge di conservazione dell'energia è uno dei principi più fondamentali e universalmente applicabili in tutta la scienza. Il suo sviluppo ha attraversato secoli, evolvendosi dalle prime idee sul moto a una precisa formulazione matematica nel XIX secolo che unificava meccanica, calore e chimica.
Nel contesto della meccanica classica, il principio è più evidente nei sistemi soggetti solo a forze conservative, come la gravità o la forza di una molla ideale. Una forza è conservativa se il lavoro che compie su un oggetto che si muove tra due punti è indipendente dal percorso seguito. Per tali forze si può definire una funzione di energia potenziale [latex]V[/latex]. Il teorema lavoro-energia afferma che il lavoro netto compiuto su un oggetto è uguale alla variazione della sua energia cinetica, [latex]W_{net} = \Delta T[/latex]. Per le forze conservative, questo lavoro può essere espresso come la variazione negativa dell'energia potenziale, [latex]W_{cons} = -\Delta V[/latex]. Combinando questi dati si ottiene [latex]\Delta T = -\Delta V[/latex], oppure [latex]\Delta T + \Delta V = \Delta(T+V) = 0[/latex]. Ciò dimostra che l'energia meccanica totale, [latex]E = T + V[/latex], è una costante del moto.
In presenza di forze non conservative come l'attrito, l'energia meccanica non si conserva; viene tipicamente dissipata sotto forma di calore. Tuttavia, l'energia totale del sistema isolato, inclusa questa energia termica, si conserva comunque. Questo principio più ampio è il Primo Principio della Termodinamica.
Nel XX secolo, il teorema di Emmy Noether ha fornito una comprensione più profonda di questa legge. Dimostrò che la conservazione dell'energia è una diretta conseguenza matematica di una simmetria fondamentale dell'universo: il fatto che le leggi fisiche non cambiano nel tempo (invarianza temporale).
UNESCO Nomenclature: 2211
- Fisica
Interruzione
Rivoluzionario
Precursori
- Concetto di vis viva (Gottfried Leibniz)
- Studi sul calore e sul lavoro (Sadi Carnot, Émile Clapeyron)
- meccanica newtoniana
- Gli esperimenti di Galileo con i pendoli
Applicazioni
- produzione di energia (dighe idroelettriche, centrali termiche)
- termodinamica e progettazione dei motori
- analisi della reazione chimica (entalpia)
- progettazione di montagne russe
- comprendere i processi metabolici in biologia
Idee e potenziali innovazioni
A causa dell'eliminazione del traffico generato dai bot, che attualmente supera i 40.000 al giorno, questo contenuto è riservato ai membri della community.
> Accedi O > Registrati L'accesso a questo contenuto, così come a tutti gli altri contenuti e strumenti riservati, è (100% gratuito).
Correlato a: conservazione dell'energia, energia cinetica, energia potenziale, teorema lavoro-energia, termodinamica, sistema isolato, teorema di Noether, forza conservativa.