省エネと変革
省エネルギーの考え方
すべての自然現象に当てはまることが観察されている基本的な法則では、エネルギーの保存が必要です。つまり、自然で発生する多くの変化のすべてにおいて、総エネルギーは変化しないということです。エネルギーの保存は、自然界で行われているプロセスの説明ではありませんが、エネルギーと呼ばれる量は、いつ評価されたのか、またはどのプロセスに関係なく一定であると述べています。連続する評価の合間に進みます。
エネルギー保存の法則は、自然全体に適用されるだけでなく、自然の中の閉じたまたは孤立したシステムにも適用されます。したがって、システムにエネルギーが追加または削除されないようにシステムの境界を定義できる場合、システムの境界内で行われるプロセスの詳細に関係なく、システム内でエネルギーを節約する必要があります。このクローズドシステムステートメントの当然の結果は、2つの連続する評価で決定されたシステムのエネルギーが同じでない場合はいつでも、その差は、 2つの評価の間の時間間隔。
エネルギーはシステム内に多くの形で存在する可能性があり、保存則の制約内である形から別の形に変換される場合があります。これらの異なる形式には、重力、運動、熱、弾性、電気、化学、放射、核、および質量エネルギーが含まれます。それは非常に魅力的で有用なのは、エネルギーの概念の普遍的な適用可能性と、さまざまな形でのその保存の法則の完全性です。
エネルギーの変容
理想的なシステム
エネルギーが1つの形式から別の形式に変換されるシステムの簡単な例は、質量mのボールを空中に投げるときに提供されます。ボールが地面から垂直に投げられると、その速度、したがって運動エネルギーは、最高点で瞬間的に静止するまで着実に減少します。その後、それ自体が反転し、地面に戻るときに速度と運動エネルギーが着実に増加します。運動エネルギーE kの瞬間のボールのは、それが地面（点1）を左半分の質量の積と速度の二乗、又はあった1 / 2 MV 1 2、及び最高点でゼロに着実に減少しました（ポイント2）。ボールが空中で上昇すると、重力ポテンシャルエネルギーE pが得られます。この意味でのポテンシャルとは、エネルギーが現実ではないことを意味するのではなく、エネルギーが何らかの潜在的な形で保存され、仕事を引き出すことができることを意味します。重力ポテンシャルエネルギーは、重力場での位置によって身体に蓄積されるエネルギーです。質量mの重力ポテンシャルエネルギーは、質量、ある基準高さに対して達成された高さh、および地球の重力による物体の加速度g、またはmghの積によって与えられることが観測されています。ボールが高さh 1で地面を離れた瞬間、そのポテンシャルエネルギーE p1はmgh 1です。その最高点では、そのポテンシャルエネルギーE p2はmgh 2です。エネルギー保存の法則を適用し、空気中の摩擦がないと仮定すると、これらは合計されて次の方程式を形成します。
この理想的な例では、ボールの地上レベルでの運動エネルギーは、ボールをh 2に上げる際の仕事に変換され、重力ポテンシャルエネルギーはmg（h 2 -h 1）増加します。ボールがバックグラウンドレベルHに立ち下がるように1、この重力ポテンシャルエネルギーは、運動エネルギー及び時間で総エネルギーに変換されるバック1が再び1 / 2 MV 1 2 + MGH 1。この一連のイベントでは、ボールの運動エネルギーはh 1で変化しません。したがって、このイベントのサイクルでボールに作用する重力によってボールに行われる仕事はゼロです。このシステムは保守的であると言われています。
