Социально-методический центр поддержки СО НКО Московской области

Лейбниц в своих трактатах 1686 и 1695 годов ввёл понятие «живой силы» (vis viva), которую он определил как произведение массы объекта и квадрата его скорости (в современной терминологии — кинетическая энергия, только удвоенная). Кроме того, Лейбниц верил в сохранение общей «живой силы». Для объяснения уменьшения скорости тел из-за трения, он предположил, что утраченная часть «живой силы» переходит к атомам.

Маркиза Эмили дю Шатле в книге «Учебник физики» (фр. Institutions de Physique, 1740), объединила идею Лейбница с практическими наблюдениями Виллема Гравезанда.

В 1807 году Томас Юнг первым использовал термин «энергия» в современном смысле этого слова взамен понятия «живая сила»^[1]. Гаспар-Гюстав Кориолис раскрыл связь между работой и кинетической энергией в 1829 году. Уильям Томсон (будущий лорд Кельвин) впервые использовал термин «кинетическая энергия» не позже 1851 года, а в 1853 году Уильям Ренкин впервые ввёл понятие «потенциальная энергия».

Несколько лет велись споры, является ли энергия субстанцией (теплород) или только физической величиной.

Развитие паровых двигателей требовало от инженеров разработать понятия и формулы, которые позволили бы им описать механический и термический КПД своих систем. Инженеры (Сади Карно), физики (Джеймс Джоуль, Эмиль Клапейрон и Герман Гельмгольц), математики — все развивали идею, что способность совершать определённые действия, называемая работой, была как-то связана с энергией системы. В 1850-х годах, профессор натурфилософии из Глазго Уильям Томсон и инженер Уильям Ренкин начали работу по замене устаревшего языка механики с такими понятиями как «кинетическая и фактическая (actual) энергии»^[1]. Уильям Томсон соединил знания об энергии в законы термодинамики, что способствовало стремительному развитию химии. Рудольф Клаузиус, Джозайя Гиббс и Вальтер Нернст объяснили многие химические процессы, используя законы термодинамики. Развитие термодинамики было продолжено Клаузиусом, который ввёл и математически сформулировал понятие энтропии, и Джозефом Стефаном, который ввёл закон излучения абсолютно чёрного тела. В 1853 году Уильям Ренкин ввёл понятие «потенциальная энергия»^[1]. В 1881 году Уильям Томсон заявил перед слушателями^[2]:

Само слово энергия, хотя и было впервые употреблено в современном смысле доктором Томасом Юнгом приблизительно в начале этого века, только сейчас входит в употребление практически после того, как теория, которая дала определение энергии, … развилась от просто формулы математической динамики до принципа, пронизывающего всю природу и направляющего исследователя в области науки.

Оригинальный текст (англ.)

The very name energy, though first used in its present sense by Dr Thomas Young about the beginning of this century, has only come into use practically after the doctrine which defines it had … been raised from mere formula of mathematical dynamics to the position it now holds of a principle pervading all nature and guiding the investigator in the field of science.

В течение следующих тридцати лет эта новая наука имела несколько названий, например, «динамическая теория тепла» (англ. dynamical theory of heat) и «энергетика» (англ. energetics). В 1920-х годах общепринятым стало название «термодинамика» — наука о преобразовании энергии.

Особенности преобразования тепла и работы были показаны в первых двух законах термодинамики. Наука об энергии разделилась на множество различных областей, таких как биологическая термодинамика и термоэкономика (англ. thermoeconomics). Параллельно развивались связанные понятия, такие как энтропия, мера потери полезной энергии, мощность, поток энергии за единицу времени, и так далее. В последние два века использование слова энергия в ненаучном смысле широко распространилось в популярной литературе.

В 1918 году было доказано, что закон сохранения энергии есть математическое следствие трансляционной симметрии времени, величины сопряжённой энергии. То есть энергия сохраняется, потому что законы физики не отличают разные моменты времени (см. Теорема Нётер, изотропия пространства).

В 1961 году выдающийся преподаватель физики и нобелевский лауреат, Ричард Фейнман в лекциях так выразился о концепции энергии^[3]:

Существует факт, или, если угодно, закон, управляющий всеми явлениями природы, всем, что было известно до сих пор. Исключений из этого закона не существует; насколько мы знаем, он абсолютно точен. Название его — сохранение энергии. Он утверждает, что существует определённая величина, называемая энергией, которая не меняется ни при каких превращениях, происходящих в природе. Само это утверждение весьма и весьма отвлечённо. Это по существу математический принцип, утверждающий, что существует некоторая численная величина, которая не изменяется ни при каких обстоятельствах. Это отнюдь не описание механизма явления или чего-то конкретного, просто-напросто отмечается то странное обстоятельство, что можно подсчитать какое-то число и затем спокойно следить, как природа будет выкидывать любые свои трюки, а потом опять подсчитать это число — и оно останется прежним.

Оригинальный текст (англ.)

There is a fact, or if you wish, a law, governing natural phenomena that are known to date. There is no known exception to this law—it is exact so far we know. The law is called conservation of energy; it states that there is a certain quantity, which we call energy that does not change in manifold changes which nature undergoes. That is a most abstract idea, because it is a mathematical principle; it says that there is a numerical quantity, which does not change when something happens. It is not a description of a mechanism, or anything concrete; it is just a strange fact that we can calculate some number, and when we finish watching nature go through her tricks and calculate the number again, it is the same.

Виды энергии

Механика различает потенциальную энергию (или, в более общем случае, энергию взаимодействия тел или их частей между собой или с внешними полями) и кинетическую энергию (энергия движения). Их сумма называется полной механической энергией.

Энергией обладают все виды полей. По этому признаку различают: электромагнитную (разделяемую иногда на электрическую и магнитную энергии), гравитационную (тяготения) и атомную (ядерную) энергии (также может быть разделена на энергию слабого и сильного взаимодействий).

Термодинамика рассматривает внутреннюю энергию и иные термодинамические потенциалы.

В химии рассматриваются такие величины, как энергия связи и энтальпия, имеющие размерность энергии, отнесённой к количеству вещества. См. также: химический потенциал.

Энергия взрыва иногда измеряется в тротиловом эквиваленте.

Кинетическая

Кинетическая энергия — энергия механической системы, зависящая от скоростей движения её точек. Часто выделяют кинетическую энергию поступательного и вращательного движения. Единица измерения в СИ — джоуль. Более строго, кинетическая энергия есть разность между полной энергией системы и её энергией покоя; таким образом, кинетическая энергия — часть полной энергии, обусловленная движением.

Потенциальная

Потенциальная энергия U(r→){\displaystyle U({\vec {r}})} — скалярная физическая величина, характеризует запас энергии некоего тела (или материальной точки), находящегося в потенциальном силовом поле, который идет на приобретение (изменение) кинетической энергии тела за счет работы сил поля. Другое определение: потенциальная энергия — это функция координат, являющаяся слагаемым в лагранжиане системы, и описывающая взаимодействие элементов системы^[5].

Термин «потенциальная энергия» был введен в XIX веке шотландским инженером и физиком Уильямом Ренкином. Единицей измерения энергии в СИ является джоуль. Потенциальная энергия принимается равной нулю для некоторой конфигурации тел в пространстве, выбор которой определяется удобством дальнейших вычислений. Процесс выбора данной конфигурации называется нормировкой потенциальной энергии.

Электромагнитная

Гравитационная

Гравитационная энергия — потенциальная энергия системы тел (частиц), обусловленная их взаимным тяготением. Гравитационно-связанная система — система, в которой гравитационная энергия больше суммы всех остальных видов энергий (помимо энергии покоя). Общепринята шкала, согласно которой для любой системы тел, находящихся на конечных расстояниях, гравитационная энергия отрицательна, а для бесконечно удалённых, то есть для гравитационно не взаимодействующих тел, гравитационная энергия равна нулю. Полная энергия системы, равная сумме гравитационной и кинетической энергии постоянна, для изолированной системы гравитационная энергия является энергией связи. Системы с положительной полной энергией не могут быть стационарными.

Ядерная

Ядерная энергия (атомная энергия) — это энергия, содержащаяся в атомных ядрах и выделяемая при ядерных реакциях.

Энергия связи — энергия, которая требуется, чтобы разделить ядро на отдельные нуклоны, называется энергией связи. Энергия связи, приходящаяся на один нуклон, неодинакова для разных химических элементов и, даже, изотопов одного и того же химического элемента.

Внутренняя

Внутренняя энергия тела (обозначается как E или U) — это сумма энергий молекулярных взаимодействий и тепловых движений молекул. Внутреннюю энергию тела нельзя измерить напрямую. Внутренняя энергия является однозначной функцией состояния системы. Это означает, что всякий раз, когда система оказывается в данном состоянии, её внутренняя энергия принимает присущее этому состоянию значение, независимо от предыстории системы. Следовательно, изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое будет всегда равно разности между её значениями в конечном и начальном состояниях, независимо от пути, по которому совершался переход.

Химический потенциал

Химический потенциал μ{\displaystyle \mu } — один из термодинамических параметров системы, а именно энергия добавления одной частицы в систему без совершения работы.

Энергия взрыва

Взрыв — физический или/и химический быстропротекающий процесс с выделением значительной энергии в небольшом объёме за короткий промежуток времени, приводящий к ударным, вибрационным и тепловым воздействиям на окружающую среду и высокоскоростному расширению газов.

При химическом взрыве, кроме газов, могут образовываться и твёрдые высокодисперсные частицы, взвесь которых называют продуктами взрыва. Энергию взрыва иногда измеряют в тротиловом эквиваленте — мере энерговыделения высокоэнергетических событий, выраженной в количестве тринитротолуола (ТНТ), выделяющем при взрыве равное количество энергии.

Энергия вакуума

Энергия вакуума — энергия, равномерно распределённая в вакууме и вызывающая отталкивание между любыми материальными объектами во Вселенной с силой, прямо пропорциональной их массе и расстоянию между ними. Обладает крайне низкой плотностью.

Осмотическая энергия

Осмотическая энергия — работа, которую надо произвести, чтобы повысить концентрацию молекул или ионов в растворе.

Энергия и работа

Энергия является мерой способности физической системы совершить работу, поэтому количественно энергия и работа выражаются в одних единицах.

В специальной теории относительности

Энергия и масса

Согласно специальной теории относительности между массой и энергией существует связь, выражаемая знаменитой формулой Эйнштейна

E=mc2,{\displaystyle E=mc^{2},}

где E{\displaystyle E} — энергия системы, m{\displaystyle m} — её масса, c{\displaystyle c} — скорость света в вакууме. Несмотря на то, что исторически предпринимались попытки трактовать это выражение как полную эквивалентность понятия энергии и массы, что, в частности, привело к появлению такого понятия как релятивистская масса, в современной физике принято сужать смысл этого уравнения, понимая под массой массу тела в состоянии покоя (так называемая масса покоя), а под энергией — только внутреннюю энергию, заключённую в системе.

Энергия тела, согласно законам классической механики, зависит от системы отсчета, то есть неодинакова для разных наблюдателей. Если тело движется со скоростью v относительно некоего наблюдателя, то для другого наблюдателя, движущегося с той же скоростью, оно будет казаться неподвижным. Соответственно, для первого наблюдателя кинетическая энергия тела будет равна, mv2/2{\displaystyle mv^{2}/2}, где m{\displaystyle m} — масса тела, а для другого наблюдателя — нулю.

Эта зависимость энергии от системы отсчета сохраняется также в теории относительности. Для определения преобразований, происходящих с энергией при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой используется сложная математическая конструкция — тензор энергии-импульса.

Зависимость энергии тела от скорости рассматривается уже не так, как в ньютоновской физике, а согласно вышеназванной формуле Эйнштейна:

E=mc21−v2/c2,{\displaystyle E={\frac {mc^{2}}{\sqrt {1-v^{2}/c^{2}}}},}

где m{\displaystyle m} — инвариантная масса. В системе отсчета, связанной с телом, его скорость равна нулю, а энергия, которую называют энергией покоя, выражается формулой:

E0=mc2.{\displaystyle E_{0}=mc^{2}.}

Это минимальная энергия, которую может иметь массивное тело. Значение формулы Эйнштейна также в том, что до неё энергия определялась с точностью до произвольной постоянной, а формула Эйнштейна находит абсолютное значение этой постоянной.

Энергия и импульс

Специальная теория относительности рассматривает энергию как компоненту 4-импульса (4-вектора энергии-импульса), в который наравне с энергией входят три пространственные компоненты импульса. Таким образом энергия и импульс оказываются связанными и оказывают взаимное влияние друг на друга при переходе из одной системы отсчёта в другую.

В квантовой механике

В квантовой механике энергия E{\displaystyle E} свободной частицы связана с круговой частотой ω{\displaystyle \omega } соответствующей волны де Бройля соотношением E=ℏω{\displaystyle E=\hbar \omega }, где ℏ{\displaystyle \hbar } — постоянная Планка. ^[6][7] Это уравнение является математическим выражением принципа корпускулярно-волнового дуализма волн и частиц для случая энергии.^[8] В квантовой механике энергия двойственна времени. В частности, в силу фундаментальных причин принципиально невозможно измерить абсолютно точно энергию системы в каком-либо процессе, время протекания которого конечно. При проведении серии измерений одного и того же процесса значения измеренной энергии будут флуктуировать, однако среднее значение всегда определяется законом сохранения энергии. Это приводит к тому, что иногда говорят, что в квантовой механике сохраняется средняя энергия.

В общей теории относительности

В общей теории относительности время не является однородным, поэтому возникают определённые проблемы при попытке введения понятия энергии. В частности, оказывается невозможным определить энергию гравитационного поля как тензор относительно общих преобразований координат.

Энергия и энтропия

Внутренняя энергия (или энергия хаотического движения молекул) является самым «деградированным» видом энергии — она не может превращаться в другие виды энергии без потерь (см.: энтропия).

Физическая размерность

В системе физических величин LMT энергия имеет размерность ML2T−2{\displaystyle ML^{2}T^{-2}}.

Источники энергии

Условно источники энергии можно поделить на два типа: невозобновляемые и постоянные. К первым относятся газ, нефть, уголь, уран и т. д. Технология получения и преобразования энергии из этих источников отработана, но, как правило, неэкологична, и многие из них истощаются. К постоянным источникам можно отнести энергию солнца, энергию, получаемую на ГЭС и т. д.

Невозобновляемые ресурсы энергии и их величина (Дж)^[10]

Возобновляемые ресурсы энергии и их годовая величина (Дж)^[10]

Потребление энергии

Существует довольно много форм энергии, большинство из которых^[11] так или иначе используются в энергетике и различных современных технологиях.

Темпы энергопотребления растут во всем мире, поэтому на современном этапе развития цивилизации наиболее актуальна проблема энергоэффективности и энергосбережения.

См. также

Примечания

1. ↑ ^{1 2 3} Смит, Кросби. The science of energy: a cultural history of energy physics in Victorian Britain. — The University of Chicago Press, 1998. — ISBN 0-226-76421-4.
2. ↑ Томсон, Уильям. Об источниках энергии, доступных человеку для совершения механических эффектов = On the sources of energy available to man for the production of mechanical effect. — BAAS Rep, 1881. С. 513
3. ↑ Richard Feynman. The Feynman Lectures on Physics. — США: Addison Wesley, 1964. — Vol. 1. — ISBN 0-201-02115-3.
4. ↑ Фейнман, Ричард. Фейнмановские лекции по физике = The Feynman Lectures on Physics. — Т. 1.
5. ↑ Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Теоретическая физика. — 5-е изд. — М.: Физматлит, 2004. — Т. I. Механика. — 224 с. — ISBN 5-9221-0055-6.
6. ↑ Паули, 1947, с. 11.
7. ↑ Широков, 1972, с. 18.
8. ↑ Широков, 1972, с. 19.
9. ↑ Джоуль (единица энергии и работы) — статья из Большой советской энциклопедии. Г. Д. Бурдун. 
10. ↑ ^{1 2} Алексеев, 1978, с. 134.
11. ↑ http://profbeckman.narod.ru/InformLekc.files/Inf03.pdf

Литература

Ссылки

Энергия — это… Что такое Энергия?

Эне́ргия (др.-греч. ἐνέργεια — «действие, деятельность, сила, мощь») — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие. Введение понятия энергии удобно тем, что в случае, если физическая система является замкнутой, то её энергия сохраняется во времени. Это утверждение носит название закона сохранения энергии. Понятие введено Аристотелем в трактате «Физика».

Фундаментальный смысл

С фундаментальной точки зрения энергия представляет собой интеграл движения (то есть сохраняющуюся при движении величину), связанный, согласно теореме Нётер, с однородностью времени. Таким образом, введение понятия энергии как физической величины целесообразно только в том случае, если рассматриваемая физическая система однородна во времени.

Энергия и работа

Энергия является мерой способности физической системы совершить работу, поэтому количественно энергия и работа выражаются в одних единицах.

В специальной теории относительности

Энергия и масса

Согласно специальной теории относительности между массой и энергией существует связь, выражаемая знаменитой формулой Эйнштейна

где E — энергия системы, m — её масса, c — скорость света. Несмотря на то, что исторически предпринимались попытки трактовать это выражение как полную эквивалентность понятия энергии и массы, что, в частности, привело к появлению такого понятия как релятивистская масса, в современной физике принято сужать смысл этого уравнения, понимая под массой массу тела в состоянии покоя (так называемая масса покоя), а под энергией — только внутреннюю энергию, заключённую в системе.

Энергия тела, согласно законам классической механики, зависит от системы отсчета, то есть неодинакова для разных наблюдателей. Если тело движется со скоростью v относительно некоего наблюдателя, то для другого наблюдателя, движущегося с той же скоростью, оно будет казаться неподвижным. Соответственно, для первого наблюдателя кинетическая энергия тела будет равна, , где m — масса тела, а для другого наблюдателя — нулю.

Эта зависимость энергии от системы отсчета сохраняется также в теории относительности. Для определения преобразований, происходящих с энергией при переходе от одной инерциальной системы отсчета к другой используется сложная математическая конструкция — тензор энергии-импульса.

Зависимость энергии тела от скорости рассматривается уже не так, как в ньютоновской физике, а согласно вышеназванной формуле Эйнштейна:

,

где  — инвариантная масса. В системе отсчета, связанной с телом, его скорость равна нулю, а энергия, которую называют энергией покоя, выражается формулой:

.

Это минимальная энергия, которую может иметь массивное тело. Значение формулы Эйнштейна также в том, что до неё энергия определялась с точностью до произвольной постоянной, а формула Эйнштейна находит абсолютное значение этой постоянной.

Энергия и импульс

Специальная теория относительности рассматривает энергию как компоненту 4-импульса (4-вектора энергии-импульса), в который наравне с энергией входят три пространственные компоненты импульса. Таким образом энергия и импульс оказываются связанными и оказывают взаимное влияние друг на друга при переходе из одной системы отсчёта в другую.

В квантовой механике

В квантовой механике величина энергии пропорциональна частоте и двойственна времени. В частности, в силу фундаментальных причин принципиально невозможно измерить абсолютно точно энергию системы в каком-либо процессе, время протекания которого конечно. При проведении серии измерения одного и того же процесса значения измеренной энергии будут флуктуировать, однако среднее значение всегда определяется законом сохранения энергии. Это приводит к тому, что иногда говорят, что в квантовой механике сохраняется средняя энергия.

В общей теории относительности

В общей теории относительности время не является однородным, поэтому возникают определённые проблемы при попытке введения понятия энергии. В частности, оказывается невозможным определить энергию гравитационного поля как тензор относительно общих преобразований координат.

Энергия и энтропия

Внутреняя энергия (или энергия хаотического движения молекул) является самым «деградированным» видом энергии — она не может превращаться в другие виды энергии без потерь (см.: энтропия).

Физическая размерность

Энергия E имеет размерность, равную:

В системе величин LMT энергия имеет размерность .

Виды энергии

Механика различает потенциальную энергию (или, в более общем случае, энергию взаимодействия тел или их частей между собой или с внешними полями) и кинетическую энергию (энергия движения). Их сумма называется полной механической энергией.

Энергией обладают все виды полей. По этому признаку различают: электромагнитную (разделяемую иногда на электрическую и магнитную энергии), гравитационную и ядерную энергии (также может быть разделена на энергию слабого и сильного взаимодействий).

Термодинамика рассматривает внутреннюю энергию и иные термодинамические потенциалы.

В химии рассматриваются такие величины, как энергия связи и энтальпия, имеющие размерность энергии, отнесённой к количеству вещества. См. также: химический потенциал.

Энергия взрыва иногда измеряется в тротиловом эквиваленте.

Кинетическая

Кинетическая энергия — энергия механической системы, зависящая от скоростей движения её точек. Часто выделяют кинетическую энергию поступательного и вращательного движения. Единица измерения в системе СИ — Джоуль. Более строго, кинетическая энергия есть разность между полной энергией системы и её энергией покоя; таким образом, кинетическая энергия — часть полной энергии, обусловленная движением.

Потенциальная

Потенциальная энергия  — скалярная физическая величина, характеризует запас энергии некоего тела (или материальной точки), находящегося в потенциальном силовом поле, который идет на приобретение (изменение) кинетической энергии тела за счет работы сил поля. Другое определение: потенциальная энергия — это функция координат, являющаяся слагаемым в лагранжиане системы, и описывающая взаимодействие элементов системы.^[2]

Термин «потенциальная энергия» был введен в XIX веке шотландским инженером и физиком Уильямом Ренкином. Единицей измерения энергии в СИ является Джоуль. Потенциальная энергия принимается равной нулю для некоторой конфигурации тел в пространстве, выбор которой определяется удобством дальнейших вычислений. Процесс выбора данной конфигурации называется нормировкой потенциальной энергии.

Электромагнитная

Гравитационная

Гравитационная энергия — потенциальная энергия системы тел (частиц), обусловленная их взаимным тяготением. Гравитационно-связанная система — система, в которой гравитационная энергия больше суммы всех остальных видов энергий (помимо энергии покоя). Общепринята шкала, согласно которой для любой системы тел, находящихся на конечных расстояниях, гравитационная энергия отрицательна, а для бесконечно удалённых, то есть для гравитационно не взаимодействующих тел, гравитационную энергия равна нулю. Полная энергия системы, равная сумме гравитационной и кинетической энергии постоянна, для изолированной системы гравитационная энергия является энергией связи. Системы с положительной полной энергией не могут быть стационарными.

Ядерная

Ядерная энергия (атомная энергия) — это энергия, содержащаяся в атомных ядрах и выделяемая при ядерных реакциях.

Энергия связи — энергия, которая требуется, чтобы разделить ядро на отдельные нуклоны, называется энергией связи. Энергия связи, приходящаяся на один нуклон, неодинакова для разных химических элементов и, даже, изотопов одного и того же химического элемента.

Внутренняя

Внутренняя энергия тела (обозначается как E или U) — это сумма энергий молекулярных взаимодействий и тепловых движений молекулы. Внутреннюю энергию тела нельзя измерить напрямую. Внутренняя энергия является однозначной функцией состояния системы. Это означает, что всякий раз, когда система оказывается в данном состоянии, её внутренняя энергия принимает присущее этому состоянию значение, независимо от предыстории системы. Следовательно, изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое будет всегда равно разности между её значениями в конечном и начальном состояниях, независимо от пути, по которому совершался переход.

Химический потенциал

Химический потенциал  — один из термодинамических параметров системы, а именно энергия добавления одной частицы в систему без совершения работы.

Энергия взрыва

Взрыв — физический или/и химический быстропротекающий процесс с выделением значительной энергии в небольшом объёме за короткий промежуток времени, приводящий к ударным, вибрационным и тепловым воздействиям на окружающую среду и высокоскоростному расширению газов.

При химическом взрыве, кроме газов, могут образовываться и твёрдые высокодисперсные частицы, взвесь которых называют продуктами взрыва. Энергию взрыва иногда измеряют в тротиловом эквиваленте — мере энерговыделения высокоэнергетических событий, выраженной в количестве тринитротолуола (ТНТ), выделяющем при взрыве равное количество энергии.

Проблемы энергопотребления

Существует довольно много форм энергии, большинство^[3] из которых так или иначе используются в энергетике и различных современных технологиях.

Темпы энергопотребления растут во всем мире, поэтому на современном этапе развития цивилизации наиболее актуальна проблема энергосбережения.

Условно источники энергии можно поделить на два типа: невозобновляемые и постоянные. К первым относятся газ, нефть, уголь, уран и т. д. Технология получения и преобразования энергии из этих источников отработана, но, как правило, неэкологична, и многие из них истощаются. К постоянным источникам можно отнести энергию солнца, энергию, получаемую на ГЭС и т. д.

История термина

Термин «энергия» происходит от слова energeia, которое впервые появилось в работах Аристотеля.

Маркиза Эмили дю Шатле в книге «Уроки физики» (фр. Institutions de Physique, 1740), объединила идею Лейбница с практическими наблюдениями Виллема Гравезанда, чтобы показать: энергия движущегося объекта пропорциональна его массе и квадрату его скорости (не скорости самой по себе как полагал Исаак Ньютон).

В 1807 году Томас Юнг первым использовал термин «энергия» в современном смысле этого слова взамен понятия живая сила.^[4]Гаспар-Гюстав Кориолис впервые использовал термин «кинетическая энергия» в 1829 году, а в 1853 году Уильям Ренкин впервые ввёл понятие «потенциальная энергия».

Несколько лет велись споры, является ли энергия субстанцией (теплород) или только физической величиной.

Развитие паровых двигателей требовало от инженеров разработать понятия и формулы, которые позволили бы им описать механический и термический КПД своих систем. Инженеры (Сади Карно), физики (Джеймс Джоуль), математики (Эмиль Клапейрон и Герман Гельмгольц^{[уточнить]}) — все развивали идею, что способность совершать определённые действия, называемая работой, была как-то связана с энергией системы. В 1850-х годах, профессор натурфилософии из Глазго Уильям Томсон и инженер Уильям Ренкин начали работу по замене устаревшего языка механики с такими понятиями как «кинетическая и фактическая (actual) энергии».^[4] Уильям Томсон соединил знания об энергии в законы термодинамики, что способствовало стремительному развитию химии. Рудольф Клаузиус, Джозайя Гиббс и Вальтер Нернст объяснили многие химические процессы, используя законы термодинамики. Развитие термодинамики было продолжено Клаузиусом, который ввёл и математически сформулировал понятие энтропии, и Джозефом Стефаном, который ввёл закон излучения абсолютно чёрного тела. В 1853 году Уильям Ренкин ввёл понятие «потенциальная энергия».^[4] В 1881 году Уильям Томсон заявил перед слушателями:^[5]

В течение следующих тридцати лет эта новая наука имела несколько названий, например, «динамическая теория тепла» (англ. dynamical theory of heat) и «энергетика» (англ. energetics). В 1920-х годах общепринятым стало название «термодинамика» — наука о преобразовании энергии.

Особенности преобразования тепла и работы были показаны в первых двух законах термодинамики. Наука об энергии разделилась на множество различных областей, таких как биологическая термодинамика и термоэкономика (англ. thermoeconomics). Параллельно развивались связанные понятия, такие как энтропия, мера потери полезной энергии, мощность, поток энергии за единицу времени, и так далее. В последние два века использование слова энергия в ненаучном смысле широко распространилось в популярной литературе.

В 1918 году было доказано, что закон сохранения энергии есть математическое следствие трансляционной симметрии времени, величины сопряжённой энергии. То есть энергия сохраняется, потому что законы физики не отличают разные моменты времени (см. Теорема Нётер, изотропия пространства).

В 1961 году выдающийся преподаватель физики и нобелевский лауреат, Ричард Фейнман в лекциях так выразился о концепции энергии:^[6]

Существует факт, или, если угодно, закон, управляющей всеми явлениями природы, всем, что было известно до сих пор. Исключений из этого закона не существует; насколько мы знаем, он абсолютно точен. Название его — сохранение энергии. Он утверждает, что существует определённая величина, называемая энергией, которая не меняется ни при каких превращениях, происходящих в природе. Само это утверждение весьма и весьма отвлечено. Это по существу математический принцип, утверждающий, что существует некоторая численная величина, которая не изменяется ни при каких обстоятельствах. Это отнюдь не описание механизма явления или чего-то конкретного, просто-напросто отмечается то странное обстоятельство, что можно подсчитать какое-то число и затем спокойно следить, как природа будет выкидывать любые свои трюки, а потом опять подсчитать это число — и оно останется прежним.

Оригинальный текст  (англ.)  

There is a fact, or if you wish, a law, governing natural phenomena that are known to date. There is no known exception to this law—it is exact so far we know. The law is called conservation of energy; it states that there is a certain quantity, which we call energy that does not change in manifold changes which nature undergoes. That is a most abstract idea, because it is a mathematical principle; it says that there is a numerical quantity, which does not change when something happens. It is not a description of a mechanism, or anything concrete; it is just a strange fact that we can calculate some number, and when we finish watching nature go through her tricks and calculate the number again, it is the same.

— Фейнмановские лекции по физике^[7]

См. также

Примечания

1. ↑ Г. Д. Бурдун. Джоуль(единица энергии и работы) // Большая советская энциклопедия.
2. ↑ Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М. Теоретическая физика. — 5-е изд. — М.: Физматлит, 2004. — Т. I. Механика. — 224 с. — ISBN 5-9221-0055-6
3. ↑ http://profbeckman.narod.ru/InformLekc.files/Inf03.pdf
4. ↑ ^{1 2 3} Смит, Кросби. The science of energy: a cultural history of energy physics in Victorian Britain. — The University of Chicago Press, 1998. — ISBN 0-226-76421-4
5. ↑ Томсон, Уильям. Об источниках энергии, доступных человеку для совершения механических эффектов = On the sources of energy available to man for the production of mechanical effect. — BAAS Rep, 1881. С. 513
6. ↑ Richard Feynman. The Feynman Lectures on Physics. — США: Addison Wesley, 1964. — Vol. 1. — ISBN 0-201-02115-3
7. ↑ Фейнман, Ричард. Фейнмановские лекции по физике = The Feynman Lectures on Physics. — Т. 1.

Ссылки

Физические тела нашей Вселенной

Из чего состоят физические тела нашей Вселенной — вопрос, над которым задумываются многие, если не все мыслящие люди. Да что там, физические тела, из чего состоит всё во Вселенной!

На одной из своих лекций Эдуард Гуляев сказал фразу, которая как нельзя лучше характеризует происхождение мира материи.

«Материя — это энергия, которая приобрела форму согласно информации, порождённой сознанием».

Чтобы мы не думали по этому поводу, но вся материя по своей сути есть энергия. Только частоты её таковы, что позволяют нам воспринимать материю нашими пятью органами чувств – видеть, слышать, осязать, обонять, чувствовать вкус.

Материя — это энергия

Вспомните школьный курс физики. Мы учили, что любое тело состоит из молекул, молекулы – из атомов. Атомы состоят из частиц с разным зарядом – электронов, протонов и нейтронов. Электроны — отрицательно заряженные частицы, протоны — положительно заряженные частицы и нейтроны, имеющие нейтральный заряд. А что такое частицы? Это энергия. Даже, исходя из такого примитивного знания, можно понять, что всё в мироздании – это энергия. И материя в том числе.

Но сама по себе энергия – это просто как некий материал. А что руководит процессом обретения той или иной формы этим материалом? Почему стол – это стол, а пчела – это пчела? То есть одной энергии недостаточно. Надо еще что-то.

Что об этом говорит физика. Опыт Джефри Инграма Тейлера.

Официальная физика, конечно, об этом почти ничего не говорит. Ведь процесс материализации берёт начало на том уровне, до которого официальная наука еще почти не добралась. Но, к счастью, есть ряд учёных, которых не сдерживают рамки и они готовы искать за пределами школьных учебников.

Грэг Брэйден в своём бестселлере «Божественная матрица» приводит опыт Джефри Инграма Тейлера и пишет об этом так:

«Несомненно, вопрос о роли человека в мироздании тесно связан с вопросом об устройстве квантового микрокосма, каким мы его себе представляем. И тут нельзя не упомянуть о серии экспериментов, первый из которых был проведен в 1909 году английским физиком Джеффри Инграмом Тейлером. Хотя этому эксперименту уже больше ста лет, он до сих пор остается предметом научных дискуссий. С тех пор его неоднократно повторяли, и каждый раз с одинаковым результатом, оставляющим ученых в недоумении. Суть эксперимента Тейлера, получившего название «двойная щель», состояла в следующем. Квантовую частицу, фотон, пропускали сквозь барьер через одно или два небольших отверстия. При одном открытом отверстии фотон вел себя вполне предсказуемо, — иными словами, он заканчивал свой путь так же, как и начинал, и именно в виде частицы. Но что будет, если в барьере, стоящем на его пути, окажется два отверстия? Здравый смысл подсказывает, что он пролетит сквозь одно из них. Ничего подобного! В этом случае с фотоном происходит что-то немыслимое. Он проходит сквозь оба отверстия сразу, на что способна только энергетическая волна.

Таков один из примеров поведения частиц, которое ученые называют «квантовой неопределенностью». Вот единственное разумное объяснение этому явлению: второе отверстие каким-то образом заставляет фотон становиться волной. Но для этого он должен каким-то образом определить, что есть второе отверстие. Сам фотон не может что-то «знать» в прямом смысле этого слова. Единственным источником знания в данной ситуации является наблюдатель-экспериментатор. Напрашивается вывод: сознание наблюдателя определило волновое поведение электрона.

Результат эксперимента Тейлера можно резюмировать следующим образом. В одних ситуациях действия частицы предсказуемы и подчиняются законам видимого мира, где вещи представляются обособленными друг от друга. В других ситуациях частица, к изумлению ученых, начинает вести себя как волна. Здесь вступают в действие принципы квантовой теории и у нас появляется возможность увидеть мир в новом свете, почувствовать, что мы являемся частью мироздания, в котором наше сознание играет ключевую роль».

Сознание. Именно сознание указывает универсальному материалу, какую форму ему принять. Но мы идём дальше и посмотрим, что по этому поводу говорят другие умные люди.

Что об этом говорит современная духовная (и не только) литература

 «Безусловно. Известно, что любой материальный объект состоит из набора химических элементов. Если говорить о человеке, то его тело вмещает всю таблицу Менделеева и ещё многие неоткрытые химические элементы. Но вот что примечательно. Если мы будем углубляться в микромир человека, то обнаружим, что количество химических элементов будет уменьшаться, а их взаимодействие между собой усложняться.

Например, углубляясь до размеров молекулы, можно увидеть, что количество химических элементов уменьшается до единиц. При дальнейшем погружении в микромир атома, химия исчезает и остаётся квантовая физика на уровне элементарных частиц.

Элементарные частицы обнаруживают здесь свойства пограничного состояния: одна и та же частица при определённых условиях может быть материей (частицей), а может быть и энергией (волной).

Кроме того, выявляется множество скрытых удивительных свойств: взаимодействие частиц независимо от расстояния и переноса энергии, и многое другое.

Но и квантовая физика, можно сказать, также ограничена. Она стоит на пороге двух миров там, где материя (частица) переходит в энергию (волну). При дальнейшем углублении квантовая физика исчезает и начинается совершенно новый, ещё непознанный человечеством мир — многомерный мир энергий. А далее — мир информации, который образует материю, форму, саму жизнь.

Известен так называемый парадокс, я бы сказал, «парадокс человека». Возьмём, например, человека среднего возраста, весом 70 кг, ростом 1 м 70 см. Так вот, если собрать воедино все элементарные частицы, из которых состоит этот человек, то они не заполнят даже маленького напёрстка, а вес их не превысит и 1 грамма. А если мы вновь расставим эти элементарные частицы по своим местам в соответствии с информационной структурой этого человека на данный момент времени, в данной точке пространства, то получим опять большого и тяжёлого человека среднего возраста весом 70 кг и ростом 1 м 70 см.»

Анастасия Новых «Аллат Ра»

Согласно современной физике, базовая субстанция Вселенной находится на субатомном уровне, где вещество и энергия становятся взаимозаменяемыми. Эта основная единица вещества и энергии называется квантом – невидимым сигналом или флуктуацией, предшествующей как импульсам энергии, так и элементарным частицам. Именно в этом тонком уровне заключён величайший энергетический потенциал

Кеннет Медоуз «Магия Рун»

Итак, квантовая физика говорит о том, что существует некий субатомный уровень, на котором энергия может существовать в виде волны, а может в виде частицы. В каком именно виде ей существовать — определяет информация, управляющая этой энергией.

И здесь главный секрет. Без информации, энергия – это волна, как некое поле, материал для поделок. И только сознание, мысль даёт указание о принятии нового состояния, состояния частицы. Частицы, уже обладающей необходимыми качествами. Эта частица впоследствии станет частью атома, молекулы и, в конце концов, собственно, предметом.

«Мысль – это высший творец. Всё, что Вы думаете, а затем позволяете себе прочувствовать, становится реальностью вашей жизни. Каждая мысль, какую вы задумываете и которая выходит за пределы спектра ограниченного мышления, воплотится, чтобы расширить вашу жизнь».

Рамта «Белая книга»

Конечно, это не предел поисков. Сейчас многие ученые разных направлений стремятся найти тот уровень, на котором наука, религия, эзотерика станут не антагонистами, а взаимодополняющими компонентами одного Великого Знания. По этой теме можно почитать труды супругов Тихоплав. Чего стоит только их книга «Физика веры». К сожалению человеческий ум инертен. Большинству из нас, живущих сейчас на планете, проще отмахнуться от подобных поисков, примеров, удачных и неудачных опытов. Сознание человека большей частью управляется Эго, которое боится, завидует, сомневается, отвоевывает территории и т.д. А если приоткрыть сердце и попробовать отнестись менее скептично? Попробовать впустить новое знание в своей мир? Конечно, придется многое пересмотреть, изменить старые неработающие привычки. Но ведь это обновление! А постоянное обновление и расширение — это и есть те свойства энергии, которые отражают нашу ЖИЗНЬ!

В следующей статье хочу вкратце изложить теорию, которая призвана и способна изменить многое в понимании нашего Мира. Мне эти знания пришлись по Душе, как и многим — многим другим искателям.  Теория торсионного поля>>>>> 

Связь информации и энергии: 4 удивительных факта

Информация и энергия… Именно они стоят за всем, что проявлено в нашем мире. Будь это материальный объект, какое-либо излучение или даже человеческие чувства или мысль – все имеет информационно-энергетическую основу.

Эта статья – попытка осознать незримый танец этих творящих сил. Объединить научное познание и мистическую картину мира, и прикоснуться к чуду творения, объяснив связь информации и энергии.

Такое осознание может помочь тебе в творении собственной реальности!

Информация: истинная основа Вселенной

Прежде всего, разберемся – что такое информация, и какова ее роль в Мироздании?

Уникальность информации в том, что это, пожалуй, единственная по-настоящему нематериальная составляющая нашей Вселенной.

И здесь скрывается один из главных парадоксов нашего мира: материя просто не может существовать при отсутствии информации, этой совершенно «нематериальной» субстанции! Ведь любой объект, процесс или явление обладают определенными свойствами. Эти свойства характеризуют такой процесс или объект, «проявляют» его в нашем мире.

Полный и всеобъемлющий набор характеристик любого объекта, процесса и явления – это и есть информация.

Например, каждая снежинка из триллиона обладает собственной, неповторимой формой. Для каждой снежинки имеется уникальная информация, описывающая эту снежинку и ее неповторимый набор характеристик. Можно назвать такой набор «информационная матрица». Снежинка рождает эту матрицу самим фактом своего существования, и «транслирует» ее в окружающий мир.

Если такой матрицы нет – значит, распознать снежинку невозможно. О ней никому не известно, она не проявлена. Ее попросту не существует в нашем мире.

Когда у тебя имеются характеристики чего-то, то можно сказать, что ты обладаешь знанием об этом. И чем полнее и точнее характеристики – тем больше это знание. Причем, такое знание – это характеристика, описание чего-либо, но не это «что-то».

Информация об объекте – это не сам объект.

Снежинка не может существовать без своей информационной матрицы, а вот матрица может существовать без снежинки. Можно обладать полным и всеобъемлющим знанием о процессе плавания, при этом никогда не входя в воду.

Информация – это чистое знание.

Именно информация лежит в основе Вселенной.

Все, что мы наблюдаем вокруг, существует не само по себе, а имеет глубинную истинную основу – квантовую реальность, или Абсолют. Именно так описывает мироздание теория декогеренции – современная научная теория, являющаяся одной из интерпретаций квантовой механики. При этом, ключевые положения теории декогеренции основаны на результатах экспериментов.

Квантовая реальность, или Абсолют – это чистая Информация Обо Всем.

Это – мир Безграничных Потенциальных Возможностей. Из этого Безграничного Потенциала возникает наш мир, используя механизм декогеренции, то есть «материализации» реальности в результате информационного обмена.

Если вкратце описывать теорию декогеренции, то возникновение реальности похоже на детскую сказку «Про Козленка, который умел считать до десяти». До тех пор, пока Козленок (выступающий в качестве «наблюдателя») не подсчитает пассажиров – корабль тонет. Он тонет, потому что отсутствует нужная информация! Как только произведен подсчет животных, и выясняется, что с грузоподъемностью все в порядке — корабль перестает тонуть. Приблизительно так же информационный обмен проявляет материальные объекты в нашем мире.

При этом, из Абсолюта возникает не только видимая нами «физическая» Вселенная, но и иные уровни Мироздания. Иерархия уровней, которые называются «тонкие миры» или «тонкие планы». Эта иерархия неизбежно формируется в процессе декогеренции.

Энергия как творящая сила

Итак, информация является первоосновой нашего мира. Без информации невозможно создание чего-либо, ведь нет никаких характеристик созидаемого. И эти характеристики, свойства каждого объекта в «физическом» мире или в любом из «тонких» миров, «материализуются» из безграничного океана информации – Абсолюта. «Материализация» происходит в результате постоянного и непрерывного обмена информацией между различными «наблюдателями».

Такой информационный обмен возможен только при взаимодействии. Если нет взаимодействия – то не произойдет вообще ничего. И уж конечно, не случится никакого обмена информацией. Поэтому посредством взаимодействия любой объект «материализует» себя. Кстати, то же самое относится и к тебе.

Ты проявляешь себя в мире исключительно через взаимодействие.

Важно обратить внимание на еще один аспект этого процесса: взаимодействуя с чем-то, ты проявляешь это «что-то» в реальности. Точнее — вносишь свой вклад в его проявление. Ты делаешь это постоянно, в каждое мгновение, как на физическом, так и на «тонких» уровнях. Вопрос только – насколько осознанно ты это делаешь?

Еще одна чрезвычайно важная особенность: взаимодействие – это всегда процесс. Более того, если посмотреть внимательно, то любой процесс во Вселенной есть взаимодействие. Поэтому наш мир создает движение. Пока нет взаимодействия, пока нет движения — ничто не может проявиться в нашем мире. В этом – причина того, что одним из ключевых законов Вселенной является закон Движения (по-другому его можно назвать законом Изменений).

Если ты осознаешь сущность взаимодействия, то поймешь всю важность энергии. Она является еще одной ключевой основой нашего мира. Ведь любые объекты взаимодействуют между собой с определенной энергией. Энергия взаимодействия – это важнейшая характеристика каждого контакта!

Прежде всего, необходимо понять, что же такое энергия? Школьный курс физики объясняет это весьма просто: энергия – это возможность системы совершить какую-либо работу. Именно энергия стоит за понятием «силы». Отсюда рождается простое и ясное определение:

Энергия – это мера возможности воздействия на окружающую среду.

Энергия позволяет влиять на окружающий мир. Чем мощнее энергия – тем больше может быть такое воздействие. И наоборот — при отсутствии энергии влиять на мир невозможно.

Следовательно, энергия взаимодействия – это степень влияния взаимодействующих объектов друг на друга. Именно энергия взаимодействия определяет интенсивность информационного обмена. Чем выше эта энергия – тем больше количество взаимно фиксируемой «наблюдателями» информации друг о друге. Поэтому, чем выше энергия взаимодействия – тем сильнее объекты «проявлены» в мире. И, соответственно, тем «плотнее» реальность. Для ее создания и изменения требуется больше энергии. В результате наш, физический мир, является наиболее высокоэнергетическим. Энергии взаимодействия в «тонких» мирах существенно меньше. И чем «выше» располагается тонкий мир, чем ближе он к Абсолюту, тем менее энергетической, и более информационной является реальность.

Итак, чем выше энергия взаимодействия – тем сильнее взаимодействующие объекты влияют друг на друга. Таким образом, чем большей энергией обладает объект – тем интенсивнее он транслирует в мир информацию о себе, проецирует во Вселенную собственную «информационную матрицу». Фактически, энергия «материализует» информацию.

Чем громче считает Козленок – так, чтобы все слышали! – тем увереннее плывет корабль. Если Козленок будет шептать – то звери его не услышат, и корабль попросту утонет.

Можно подвести итог.

Именно взаимодействие создает наш мир.

Любой объект «материализуется» в мире из квантовой реальности, лишь взаимодействуя с чем-то. А для взаимодействия нужна энергия. Поэтому при отсутствии энергии объект не может быть проявлен в мире.

Снежинка так и останется существовать в виде информационной матрицы, не превратившись в белое пушистое искрящееся чудо.

Так теория декогеренции приводит нас к выводу: все, что существует в нашем мире – есть информация, материализованная за счет использования определенного количества энергии.

Информация, как изначальное Знание О Том, Как Что-то Может Выглядеть, и Энергия – как Степень Воздействия Информации На Окружающую Среду – проявляют это «что-то» в материальной Вселенной. Это может быть предмет. Событие как определенное состояние. Процесс как цепочка взаимосвязанных событий.

Таким образом, информация и энергия представляют собой первоосновы нашего мира. Именно они формируют материю в ее «приземленном» понимании – как «что-то, что можно пощупать».

Информация и энергия – творящие начала мироздания.

Поэтому Вселенная является энергоинформационной структурой. Более точно будет сказать – «информационно-энергетической», потому что информация все же первична. Это естественно, ведь Изначальная квантовая реальность (Абсолют) – это Информация Обо Всем. Чистое знание. Поэтому энергия, фактически, тоже является одной из «проекций» Абсолюта, проекций Изначального Знания.

Энергия объекта – это информация о том, насколько интенсивно этот объект может взаимодействовать с окружением. Насколько сильно он влияет на окружение.

Для нашего «физического» мира существует несколько фундаментальных постоянных, благодаря которым такое влияние становится возможным. Например, это:

• Скорость света
• Гравитационная постоянная
• Постоянная Планка
• Заряд электрона
• Энергия покоя элементарных частиц.

Все это — информация, заложенная при творении в качестве изначальных информационных констант Вселенной.

Энергию как форму информации достаточно просто представить себе по аналогии с «энергией» персонажа в компьютерной игре. Показатель его «жизненной силы» — это просто цифра на экране. «Надо бы добавить «жизни»» — понимаешь ты, глядя на нее. От уровня этого показателя непосредственно зависит, будет ли персонаж жить… хотя и показатель, и вообще сам персонаж – только проекция. Информация, отображенная на дисплее.

Энергия есть ключевая проекция Абсолюта, Изначальной реальности.

Фундаментальная роль энергии при формировании материи давно известна физике.

Эйнштейн своим знаменитым E=MC² вывел нерушимую взаимосвязь и единство энергии и материи. Современная физика идет еще дальше. Квантово-полевая теория свидетельствует, что все «кирпичики» мироздания – элементарные частицы – есть не что иное, как «рябь» на полях, наполняющих Вселенную. А «теория струн», развивая и объединяя квантовую механику и теорию относительности, вообще выдвигает версию о том, что единая универсальная основа материального мира – это крошечные энергетические струны, расположенные в 10-мерном пространстве. За счет различной частоты вибрации этих струн образуется все многообразие мира.

Впрочем, задача этой статьи не в том, чтобы углубляться в теорию струн. Важны основные выводы:

1. Информация является первоосновой мироздания;
2. Энергия – это та созидающая сила, которая помогает творить из информации Мироздание во всем его разнообразии. Энергия – ключевая проекция Абсолюта. Она необходима для формирования всех миров – и «физического», и «тонких»! Знаменитое «да будет Свет!» — именно об этом, это момент творения и наполнения энергией нашего Мироздания.

Творение себя: путь к созданию собственной реальности

Итак, окружающий мир есть энергетически «заякоренная» информация. Что из этого следует для тебя лично?

Вот несколько выводов:

#1: Для того, чтобы самостоятельно создавать окружающую реальность по собственному желанию, энергия твоего воздействия должна превосходить энергию совокупного воздействия всех прочих объектов этой реальности. Говоря честно — ты пока не можешь в одиночку непосредственно создавать реальность вокруг.

Нет, естественно, ты творишь ее. Ты вносишь свой вклад в творение окружающего мира, — настолько, насколько хватает твоей энергии. Твой энергетический потенциал определяется частотой вибраций, твоим вибрационным отпечатком. Кроме того, иногда энергия искренних и очень «горячо желаемых» мыслей и намерений может превосходить твой обычный уровень. Такие мысли могут обладать энергией, достаточной для собственной материализации.

Однако, в целом реальность создается коллективно. Непосредственно творить ее напрямую способны просветленные мастера, обладающие соответствующей степенью энергетического могущества. Правда, просветленные мастера обычно имеют возможность, но уже не имеют намерения менять реальность по собственному желанию. Они знают, что мир гармоничен, потому что построен по закону причины и следствия.

Многие духовные и эзотерические источники говорят, что «Бог (или Вселенная) дает то, что просишь». Да, это действительно так. Вот только Вселенная откликается не на твои «хотелки», а на твое состояние. Именно в этом – причина разочарований и утверждений – «Бог не отвечает на молитвы!», «Вселенная не исполняет желаний!».

#2: Ты постоянно транслируешь в мир собственную «информационную матрицу». Осознанно или неосознанно, ты сообщаешь миру, Кто Ты Есть. Тем самым ты «заякориваешь» себя, свои определенные качества, свойства и аспекты.

Степень «заякоренности» тех или иных своих аспектов, собственных сторон, зависит от того, с какой энергией ты транслируешь информацию именно об этих аспектах.

Осознаешь ты это, или нет —  ты создаешь себя 24 часа в сутки.

Ты создаешь себя на всех уровнях. Ведь энергия работает не только в «физическом» мире, но и в «тонких» мирах. В мирах наших чувств и мыслей. Каждое твое действие, мысль, слово и ощущение транслирует информацию о тебе. Каждое действие, мысль, слово и ощущение обладает определенной энергией.

Ты решаешь – кем, по-твоему мнению, ты являешься.

Ты выделяешь именно эти аспекты из безграничного потенциала собственных возможностей. Твои мысли и чувства создают соответствующий образ в «тонких мирах». Чем сильнее энергия этих чувств и мыслей – тем выше уровень проявленности такого образа. Впоследствии, через процесс декогеренции (материализации) вся эта «заякоренная» информация спускается на физический план. И вот именно здесь начинается подлинное творение твоей реальности.

Только представь себе силу твердого убеждения «Я неудачник!» или, наоборот, «Все ведет меня к успеху!». А ведь такие убеждения создают твое ментальное тело.

#3: Помни, что ты создаешь себя 24 часа в сутки! Поэтому наиболее эффективный способ осознанно направить энергию на творение – это творить себя! Ни у кого другого нет такой возможности воздействия на тебя, как у тебя самого. Такое создание себя, начиная с собственных мыслей, «якорит» в твоей жизни те качества и свойства, которые ты выбираешь. Ты сам создаешь собственную информационную матрицу. Именно в этом и состоит подлинная осознанность. Именно творя собственное состояние, ты опосредованно создаешь свою реальность.

Кстати, самосозидание – это также прямая дорога к росту сознания. А рост сознания ведет к повышению твоих вибраций и энергетического могущества. Так расширяются и твои возможности по непосредственному и прямому созданию окружающей реальности.

#4:У самосозидания есть еще один секрет. Меняя себя, ты тем самым меняешь свой взгляд на мир. Ты видишь его по-другому, уделяешь внимание другим его аспектам. Таким образом, ты взаимодействуешь с ними. Тем самым ты даешь энергию этим аспектам мира, и декогерируешь из огромного количества возможностей именно их. В наибольшей степени это касается твоего ближайшего окружения, где твое энергетическое влияние велико.

Самим фактом своего внимания ты материализуешь качества людей, эмоции, а иногда и события.

Именно об этом – бессмертные строки Омара Хайяма:

В одно окно смотрели двое. Один увидел дождь и грязь.
Другой — листвы зелёной вязь, весну и небо голубое.
В одно окно смотрели двое…

Только не пытайся обмануть Мироздание: работает лишь искреннее, идущее изнутри, из твоего существа внимание! То внимание, которое стало следствием твоего состояния. Речь идет не об исполнении желаний, а о том, что мир отражает тебя. Давая энергию определенным аспектам мира, «материализуя» – ты словно притягиваешь их. Именно так работает «закон притяжения», или «закон подобия».

Творение себя, самосозидание – это ключевой способ изменения собственной реальности.

Творить себя – значит:

1. Повышать свое сознание;
2. Раскрывать себя, как Любовь;
3. Осознанно взаимодействовать с миром. А для осознанного взаимодействия важно знать энергетические законы Мироздания.

Созидай себя! Стань собственным творцом! И ты увидишь, как начнет меняться твоя реальность!

Пожалуйста, оцени статью, нажав на звездочки в конце статьи.

Энергия в клетке. Использование и хранение / Хабр

Из чего можно получать энергию? Да из всего! Растения используют световую энергию. Некоторые бактерии тоже. То есть органические вещества синтезируются из неорганических за счет световой энергии. + Есть хемотрофы. Они синтезируют органические вещества из неорганических за счет энергии окисления аммиака, сероводорода и др. веществ. А есть мы с вами. Мы — гетеротрофы. Кто это такие? Это те, кто не умеет синтезировать органические вещества из неорганических. То есть хемосинтез и фотосинтез, это не для нас. Мы берем готовую органику (съедаем). Разбираем ее на кусочки и либо используем, как строительный материал, либо разрушаем для получения энергии.
Что конкретно мы можем разбирать на энергию? Белки (сначала разбирая их на аминокислоты), жиры, углеводы и этиловый спирт (но это по желанию). То есть все эти вещества могут быть использованы, как источники энергии. Но для ее хранения мы используем жиры и углеводы. Обожаю углеводы! В нашем теле основным запасающим углеводом является гликоген.

Довольно популярный вопрос: «Почему нельзя хранить всю энергию в виде жира, или гликогена?»
У этих источников энергии разное назначение. Из гликогена энергию можно получить довольно быстро. Его расщепление начинается почти сразу после начала мышечной работы, достигая пика к 1-2 минуте. Расщепление жиров протекает на несколько порядков медленней. То есть если вы спите, или медленно куда-то идете — у вас постоянный расход энергии, и его можно обеспечить расщепляя жиры. Но как только вы решите ускориться (упали сервера, побежали поднимать), резко потребуются много энергии и быстро ее получить расщепляя жиры не получится. Тут нам и нужен гликоген.

Есть еще одно важное различие. Гликоген связывает много воды. Примерно 3 г воды на 1 г гликогена. То есть, для 1 кг гликогена это уже 3 кг воды. Не оптимально… С жиром проще. Молекулы липидов (жиры=липиды), в которых запасается энергия не заряжены, в отличие от молекул воды и гликогена. Такие молекулы называется гидрофобными (дословно, боящимися воды). Молекулы воды же поляризованы. Примерно так это выглядит.

Окей, мы разобрались с тем, в каких формах хранится энергия. А что с ней происходит дальше? Вот отщепили мы молекулу глюкозы от гликогена. Превратили ее в энергию. Что это значит?
Сделаем небольшое отступление.

В клетке происходит порядка 1.000.000.000 реакций каждую секунду. При протекании реакции одно вещество трансформируется в другое. Что при этом происходит с его внутренней энергией? Она может уменьшаться, увеличиваться или не меняться. Если она уменьшается -> происходит выделение энергии. Если увеличивается -> нужно взять энергию из вне. Организм обычно совмещает такие реакции. То есть энергия, выделившаяся при протекании одной реакции идет на проведение второй.

Так вот в организме есть специальные соединения, макроэрги, которые способны накапливать и передавать энергию в ходе реакции. В их составе есть одна, или несколько химических связей, в которых и накапливается эта энергия. Теперь можно вернуться к глюкозе. Энергия выделившаяся при ее распаде запасется в связях этих макроэргов.

Разберем на примере.

Самым распространенным макроэргом (энергетической валютой) клетки является АТФ (Аденозинтрифосфат).

Выглядит примерно так.

Знакомьтесь, это миозин. Моторный белок. Он осуществляет перемещение крупных внутриклеточных образований и участвует в сокращении мышц. Обратите внимание, у него имеется две «ножки». Используя энергию запасенную в 1 молекуле АТФ он осуществляет одно конформационное изменение, по сути один шаг. Самый наглядный пример перехода химической энергии АТФ в механическую.

А если серьезно, то:

Подитожу. Запасается энергия в жирах и углеводах. Из углеводов ее можно извлечь быстрее, но в жирах можно запасти больше. Для проведения реакций клетка использует высокоэнергетические соединения, в которых запасается энергия распада жиров, углеводов и тд… АТФ — основное такое соединение в клетке. По сути, бери и используй. Однако не единственное. Но об этом позже.

P.S. Я попытался максимально упростить материал, поэтому появились некоторые неточности. Прошу ревностных биологов меня простить.

ЕДИНИЦА 9. Текст: «Энергия».

I. Найдите слова в словаре. Запишите их и узнайте.

II.Прочитай текст. При необходимости воспользуйтесь словарем.

Текст: «Энергия».

Энергию можно определить как способность выполнять работу. Физики классифицируют энергию на несколько типов: кинетическая, потенциальная, тепловая, звуковая, лучистая (например, световая), а также электрическая, химическая и ядерная энергия.

Кинетической энергией обладает движущийся объект в силу своего движения. Он равен работе, проделанной для ускорения объекта до определенной скорости; это также приравнивается к работе, проделанной для остановки движущегося объекта.Две основные формы кинетической энергии известны как поступательная и вращательная. Первым обладает объект, перемещающийся из одного положения в другое. Второй — это вращающиеся объекты, которые вращаются вокруг оси и поэтому периодически возвращаются в одно и то же положение.

Объект обладает потенциальной энергией в силу своего положения. Два общих типа — это гравитационная и упругая потенциальная энергия.

Объект обладает теплотой, или тепловой энергией, благодаря своей температуре.Фактически, это просто форма кинетической энергии, потому что температура вещества зависит от движения составляющих его атомов или молекул; чем выше его температура, тем быстрее движутся молекулы.

Энергия излучения состоит из электромагнитного излучения и включает радиоволны, видимый свет, ультрафиолетовое и инфракрасное излучение и рентгеновские лучи. Единственная форма энергии, которая может существовать в отсутствие материи, это волновое движение в электрическом и магнитном полях. Лучистая энергия излучается, когда электроны внутри атомов падают с более высокого на более низкий энергетический уровень и высвобождают «избыточную» энергию в виде излучения.

Звуковая энергия состоит из движущихся волн давления в такой среде, как воздух, вода или металл. Они состоят из колебаний молекул среды.

Материя, которая приобрела или потеряла электрический заряд, имеет электрическую энергию. Движение зарядов представляет собой электрический ток, который течет между двумя объектами с разными потенциалами, когда они соединяются проводником.

Химической энергией обладают вещества, которые подвергаются химической реакции, например горению.Он хранится в химических связях между атомами, составляющими молекулы вещества.

Ядерная энергия образуется, когда ядра атомов изменяются в результате расщепления или соединения вместе. Процесс расщепления известен как ядерное деление, а соединение — как ядерный синтез. Такие изменения могут сопровождаться высвобождением огромного количества энергии в форме тепла, света и радиоактивности (излучение атомных частиц или гамма-излучение, или и то, и другое).

Когда объект теряет или приобретает один тип энергии, другой вид соответственно приобретается или теряется.Общее количество энергии, которым обладает объект, остается неизменным. Это явление является принципом сохранения энергии, который гласит, что энергия не может быть ни создана, ни уничтожена, а только преобразована в другие формы.

Если рассматривать массу и энергию вместе, общее количество массы и энергии остается неизменным. Следовательно, принцип сохранения массы был преобразован в так называемый принцип сохранения массы-энергии. Теория относительности показывает, что массу и энергию можно считать полностью взаимопревращаемыми, а количество энергии, производимой при разрушении материи, дается хорошо известным уравнением E = mc ² ( E — высвобожденной энергии, м — это разрушенная масса, а c — скорость света).

Передача энергии. Энергия часто передается с помощью волновых движений, и по этой причине изучение волн имеет решающее значение в физике — от волновой механики атома до изучения гравитационных волн, создаваемых черными дырами. В общем, бегущая волна — это движение возмущения от источника, и энергия переносится, когда возмущение движется наружу.

Если создаваемое возмущение параллельно направлению движения энергии, волна называется продольной; звуковые волны относятся к этому типу.Если возмущение перпендикулярно направлению движения энергии — как в случае электромагнитного излучения и волн на поверхности воды — тогда волна поперечная.

Четыре свойства волны можно выделить и математически описать: длину волны, частоту, скорость и амплитуду.

III. Найдите существительное в каждой строке и переведите его. Переведите также подчеркнутые слова.

а) Электрические, тепловые, состоят, претерпевают, поперечные;

б) Частота нормальная, следовательно, включить, изменить;

c) конвертируемый, обладающий, термический, длина волны, определяющий;

г) Продольное, математически, наружу, умножение, уравнение;

д) Возмущение, ненормальное, просто испускающее, огромное;

е) Ускорение, в частности, вращательное, ось, невидимая;

г) Перевод, вращение, периодически, нечасто, дирижер.

IV. Практикуйте следующие модели речи.

Паттерн 1. Энергия определяется как способность выполнять работу.

1. электрон — точечное электрическое изменение

2. плазма — четвертое состояние вещества

3. сила — агент, способный изменять состояние покоя или движения объекта

4. масса — сопротивление объекта любому изменению его состояния под действием силы.

5. гравитация — сила взаимного притяжения между объектами, имеющими массу

Образец 2. Физики классифицируют энергию на несколько типов: кинетическая, потенциальная, тепловая, звуковая, лучистая, электрическая, химическая и ядерная.

1. Физические науки в нескольких областях: механика, звук, тепло, электричество и т. Д.

2. частицы на несколько типов: электроны, протоны, нейтроны и т. Д.

3. состояния вещества на несколько типов: твердое, жидкое, газовое, плазменное

4.твердые тела на два типа: «истинные» и аморфные

5. вещества в растворах двух типов: кристаллоиды и коллоиды

6. различные типы движения: линейное, круговое и простое гармоническое движение

Паттерн 3. Две основные формы кинетической энергии известны как поступательная и вращательная.

1. Два раздела физики — экспериментальная и теоретическая физика

2. четыре состояния материи — твердое, газовое, жидкое и плазменное

3.три основных типа сил — силы гравитации, трения и вязкости

4. два основных типа веществ в растворах — коллоиды и кристаллоиды

5. два типа твердых тел — «истинные» и аморфные

Паттерн 4. Кинетическая энергия объекта достигается благодаря его движению.

1. поступательная энергия — ее движение из одного положения в другое

2. энергия вращения — его вращение вокруг оси

3.потенциальная энергия — ее позиция

4. тепловая энергия — ее температура

5. электрическая энергия — получение или потеря электрического заряда

6. химическая энергия — химическая реакция

Шаблон 5. Изучение волн имеет решающее значение в физике.

V. Найдите предложения, которых нет в тексте.

VI. Найдите в тексте английские эквиваленты.

VII. Найдите в тексте русские эквиваленты следующих выражений.

VIII.Заполнить недостающие слова.

IX. При необходимости введите предлоги.

X. Определите, истинны ли предложения или нет.

XI. Ответь на вопрос.

XII. Задайте вопрос к следующим предложениям.

XIII. Продиктуйте своим однокурсникам следующие предложения на английском языке. Проверьте их вместе.

XIV. Диктант-перевод.

Что такое электричество? — learn.sparkfun.com

Начало работы

Электричество окружает нас повсюду, питая такие технологии, как наши сотовые телефоны, компьютеры, фонари, паяльники и кондиционеры. В современном мире от этого трудно спастись. Даже когда вы пытаетесь избежать электричества, оно по-прежнему действует по всей природе, от молнии во время грозы до синапсов внутри нашего тела.Но что такое — это электричество ? Это очень сложный вопрос, и по мере того как вы копаете глубже и задаете больше вопросов, на самом деле нет окончательного ответа, только абстрактные представления о том, как электричество взаимодействует с нашим окружением.

Электричество — это природное явление, которое встречается в природе и принимает множество различных форм. В этом уроке мы сосредоточимся на современной электроэнергии: на том, что питает наши электронные гаджеты. Наша цель — понять, как электричество течет от источника питания по проводам, зажигает светодиоды, вращающиеся двигатели и питает наши устройства связи.

Электричество кратко определяется как поток электрического заряда , , но за этим простым утверждением стоит так много всего. Откуда берутся обвинения? Как мы их перемещаем? Куда они переезжают? Как электрический заряд вызывает механическое движение или заставляет вещи загораться? Так много вопросов! Чтобы начать объяснять, что такое электричество, нам нужно приблизиться, за пределы материи и молекул, к атомам, которые составляют все, с чем мы взаимодействуем в жизни.

Это руководство основано на некотором базовом понимании физики, силы, энергии, атомов и [полей] (http: // en.wikipedia.org/wiki/Field_(physics)), в частности. Мы остановимся на основах каждой из этих физических концепций, но, возможно, также будет полезно обратиться к другим источникам.

Going Atomic

Чтобы понять основы электричества, нам нужно для начала сосредоточиться на атомах, одном из основных строительных блоков жизни и материи. Атомы существуют в более чем сотне различных форм в виде химических элементов, таких как водород, углерод, кислород и медь. Атомы многих типов могут объединяться, чтобы образовать молекулы, из которых состоит материя, которую мы можем физически увидеть и потрогать.

Атомы — это крошечных , максимальная длина которых составляет около 300 пикометров (это 3×10 ^-10 или 0,0000000003 метра). Медный пенни (если бы он на самом деле был сделан из 100% меди) имел бы 3,2х10 ²² атома (32 000 000 000 000 000 000 000 атомов) меди внутри.

Даже атом недостаточно мал, чтобы объяснить работу электричества. Нам нужно погрузиться еще на один уровень и посмотреть на строительные блоки атомов: протоны, нейтроны и электроны.

Строительные блоки атомов

Атом состоит из трех различных частиц: электронов, протонов и нейтронов. У каждого атома есть центральное ядро, в котором протоны и нейтроны плотно упакованы вместе. Ядро окружает группа вращающихся электронов.

Очень простая модель атома. Он не масштабируется, но помогает понять, как устроен атом. Ядро ядра протонов и нейтронов окружено вращающимися электронами.

В каждом атоме должен быть хотя бы один протон. Число протонов в атоме важно, потому что оно определяет, какой химический элемент представляет собой атом. Например, атом с одним протоном — это водород, атом с 29 протонами — это медь, а атом с 94 протонами — это плутоний. Это количество протонов называется атомным номером атома .

Ядро-партнер протона, нейтроны, служат важной цели; они удерживают протоны в ядре и определяют изотоп атома.Они не критичны для нашего понимания электричества, поэтому давайте не будем о них беспокоиться в этом уроке.

Электроны критически важны для работы электричества (обратите внимание на общую тему в их названиях?) В наиболее стабильном, сбалансированном состоянии атом будет иметь такое же количество электронов, что и протоны. Как и в модели атома Бора ниже, ядро ​​с 29 протонами (что делает его атомом меди) окружено равным числом электронов.

По мере развития нашего понимания атомов развивались и наши методы их моделирования.Модель Бора — очень полезная модель атома при изучении электричества.

Не все электроны атома навсегда связаны с атомом. Электроны на внешней орбите атома называются валентными электронами. При наличии достаточной внешней силы валентный электрон может покинуть орбиту атома и стать свободным. Свободные электроны позволяют нам перемещать заряд, в чем и заключается вся суть электричества. Кстати о зарядке …

Текущие расходы

Как мы упоминали в начале этого урока, электричество определяется как поток электрического заряда. Заряд — это свойство материи, такое же как масса, объем или плотность. Это измеримо. Точно так же, как вы можете количественно оценить массу объекта, вы можете измерить его заряд. Ключевой концепцией заряда является то, что он может быть двух типов: положительный (+) или отрицательный (-) .

Чтобы перемещать заряд, нам нужно носителей заряда , и именно здесь наши знания об атомных частицах — в частности, об электронах и протонах — пригодятся. Электроны всегда несут отрицательный заряд, а протоны — положительно.Нейтроны (верные своему названию) нейтральны, у них нет заряда. И электроны, и протоны несут одинаковую величину заряда , только другого типа.

Модель атома лития (3 протона) с обозначенными зарядами.

Заряд электронов и протонов важен, потому что он дает нам возможность воздействовать на них силой. Электростатическая сила!

Электростатическая сила

Электростатическая сила (также называемая законом Кулона) — это сила, действующая между зарядами.В нем говорится, что заряды одного типа отталкиваются друг от друга, а заряды противоположных типов притягиваются друг к другу. Противоположности притягивают, а любит отталкивать .

Величина силы, действующей на два заряда, зависит от того, как далеко они находятся друг от друга. Чем ближе подходят два заряда, тем больше становится сила (сдвигающая или отталкивающая).

Благодаря электростатической силе электроны отталкивают другие электроны и притягиваются к протонам.Эта сила является частью «клея», удерживающего атомы вместе, но это также инструмент, который нам нужен, чтобы заставить электроны (и заряды) течь!

Поток начислений

Теперь у нас есть все инструменты для обеспечения бесперебойной работы. Электроны в атомах могут действовать как наш носитель заряда , потому что каждый электрон несет отрицательный заряд. Если мы можем освободить электрон от атома и заставить его двигаться, мы сможем создать электричество.

Рассмотрим атомную модель атома меди, одного из предпочтительных источников элементов для потока заряда.В сбалансированном состоянии медь имеет 29 протонов в ядре и такое же количество электронов, вращающихся вокруг нее. Электроны вращаются на разных расстояниях от ядра атома. Электроны, расположенные ближе к ядру, испытывают гораздо более сильное притяжение к центру, чем электроны на далеких орбитах. Крайние электроны атома называются валентными электронами , , для их освобождения от атома требуется наименьшее количество силы.

Это диаграмма атома меди: 29 протонов в ядре, окруженные полосами вращающихся электронов.Электроны, расположенные ближе к ядру, трудно удалить, в то время как валентный электрон (внешнее кольцо) требует относительно небольшой энергии для выброса из атома.

Используя достаточную электростатическую силу, действующую на валентный электрон — либо толкая его другим отрицательным зарядом, либо притягивая его положительным зарядом — мы можем выбросить электрон с орбиты вокруг атома, создав свободный электрон.

Теперь рассмотрим медную проволоку: вещество, заполненное бесчисленными атомами меди. Поскольку наш свободный электрон плавает в пространстве между атомами, его тянут и толкают окружающие заряды в этом пространстве.В этом хаосе свободный электрон в конце концов находит новый атом, за который он цепляется; при этом отрицательный заряд этого электрона выбрасывает другой валентный электрон из атома. Теперь новый электрон дрейфует в свободном пространстве, пытаясь сделать то же самое. Этот цепной эффект может продолжаться и продолжаться, создавая поток электронов, называемый электрическим током , .

Очень упрощенная модель зарядов, протекающих через атомы для создания тока.

Электропроводность

Некоторые элементарные типы атомов лучше других выделяют свои электроны.Чтобы получить наилучший поток электронов, мы хотим использовать атомы, которые не очень крепко держатся за свои валентные электроны. Электропроводность элемента определяет, насколько сильно электрон связан с атомом.

Элементы с высокой проводимостью, которые имеют очень подвижные электроны, называются проводниками . Это типы материалов, которые мы хотим использовать для изготовления проводов и других компонентов, которые способствуют электронному потоку. Металлы, такие как медь, серебро и золото, обычно являются лучшим выбором в качестве хороших проводников.

Элементы с низкой проводимостью называются изоляторами . Изоляторы служат очень важной цели: они предотвращают поток электронов. Популярные изоляторы включают стекло, резину, пластик и воздух.

Статическое или текущее электричество

Прежде чем мы продолжим, давайте обсудим две формы, которые может принимать электричество: статическое или текущее. При работе с электроникой гораздо чаще встречается текущее электричество, но также важно понимать статическое электричество.

Статическое электричество

Статическое электричество возникает, когда на объектах, разделенных изолятором, накапливаются противоположные заряды. Статическое (как в «состоянии покоя») электричество существует до тех пор, пока две группы противоположных зарядов не найдут путь между собой, чтобы сбалансировать систему.

Когда заряды все же находят средство уравновешивания, происходит статический разряд . Притяжение зарядов становится настолько большим, что они могут проходить даже через лучшие изоляторы (воздух, стекло, пластик, резину и т. Д.).). Статические разряды могут быть вредными в зависимости от того, через какую среду проходят заряды и на какие поверхности переносятся заряды. Выравнивание зарядов через воздушный зазор может привести к видимому сотрясению, когда бегущие электроны сталкиваются с электронами в воздухе, которые возбуждаются и выделяют энергию в виде света.

Один из самых ярких примеров статического разряда — молния . Когда облачная система накапливает достаточно заряда относительно другой группы облаков или земли, заряды будут пытаться уравновеситься. Когда облако разряжается, огромное количество положительных (а иногда и отрицательных) зарядов проходит по воздуху от земли к облаку, вызывая видимый эффект, с которым мы все знакомы.

Статическое электричество также существует, когда мы терем шарик о голову, чтобы волосы встали дыбом, или когда мы шаркали по полу в пушистых тапочках и били кота (конечно же, случайно).В каждом случае трение от трения о разные типы материалов переносит электроны. Объект, теряющий электроны, становится положительно заряженным, а объект, получающий электроны, становится отрицательно заряженным. Два объекта притягиваются друг к другу, пока не найдут способ уравновесить их.

Работая с электроникой, мы обычно не сталкиваемся со статическим электричеством. Когда мы это делаем, мы обычно пытаемся защитить наши чувствительные электронные компоненты от статического разряда.Профилактические меры против статического электричества включают ношение браслетов ESD (электростатический разряд) или добавление специальных компонентов в схемы для защиты от очень высоких скачков заряда.

Текущее электричество

Текущее электричество — это форма электричества, которая делает возможными все наши электронные устройства. Эта форма электричества существует, когда заряды могут постоянно течь . В отличие от статического электричества, когда заряды собираются и остаются в покое, текущее электричество является динамическим, заряды всегда находятся в движении.Мы сосредоточимся на этой форме электричества на протяжении всей оставшейся части урока.

Цепи

Для протекания электрического тока требуется цепь: замкнутая, бесконечная петля из проводящего материала. Схема может быть такой же простой, как проводящий провод, соединенный встык, но полезные схемы обычно содержат смесь проводов и других компонентов, которые контролируют поток электричества. Единственное правило, когда дело доходит до создания цепей: в них не должно быть изоляционных промежутков .

Если у вас есть провод, полный атомов меди и вы хотите вызвать поток электронов через него, все свободных электронов должны где-то течь в том же общем направлении. Медь — отличный проводник, идеальный для протекания зарядов. Если цепь из медного провода разорвана, заряды не могут проходить через воздух, что также предотвратит перемещение любого из зарядов к середине.

С другой стороны, если бы провод был соединен встык, у всех электронов был бы соседний атом, и все они могли бы течь в одном и том же общем направлении.

Теперь мы понимаем , как могут течь электронов, но как мы вообще можем заставить их течь? Затем, когда электроны текут, как они производят энергию, необходимую для освещения лампочек или вращающихся двигателей? Для этого нам нужно понимать электрические поля.

Электрические поля

Мы знаем, как электроны проходят через материю для создания электричества. Это все, что касается электричества. Ну почти все.Теперь нам нужен источник, чтобы вызвать поток электронов. Чаще всего источником электронного потока является электрическое поле.

Что такое поле?

Поле — это инструмент, который мы используем для моделирования физических взаимодействий, которые не включают никаких наблюдаемых контактов . Поля нельзя увидеть, поскольку они не имеют физического внешнего вида, но эффект, который они оказывают, очень реален.

Мы все подсознательно знакомы с одной областью, в частности: гравитационным полем Земли, эффектом притяжения массивного тела другими телами.Гравитационное поле Земли можно смоделировать с помощью набора векторов, направленных в центр планеты; независимо от того, где вы находитесь на поверхности, вы почувствуете силу, толкающую вас к ней.

Сила или напряженность полей неодинакова во всех точках поля. Чем дальше вы находитесь от источника поля, тем меньшее влияние поле оказывает. Величина гравитационного поля Земли уменьшается по мере удаления от центра планеты.

Когда мы продолжим изучать электрические поля, вспомним, в частности, как работает гравитационное поле Земли, оба поля имеют много общего.Гравитационные поля действуют на объекты массы, а электрические поля действуют на объекты заряда.

Электрополя

Электрические поля (е-поля) — важный инструмент для понимания того, как начинается и продолжает течь электричество. Электрические поля описывают тянущую или толкающую силу в пространстве между зарядами . По сравнению с гравитационным полем Земли, электрические поля имеют одно существенное отличие: в то время как поле Земли обычно привлекает только другие объекты массы (поскольку все , поэтому значительно менее массивны), электрические поля отталкивают заряды так же часто, как и притягивают их.

Направление электрических полей всегда определяется как направление , положительный тестовый заряд переместился бы на , если бы его уронили в поле. Испытательный заряд должен быть бесконечно малым, чтобы его заряд не влиял на поле.

Мы можем начать с построения электрических полей для одиночных положительных и отрицательных зарядов. Если вы сбросите положительный тестовый заряд рядом с отрицательным зарядом, тестовый заряд будет притягиваться к отрицательному заряду . Итак, для одиночного отрицательного заряда мы рисуем стрелки электрического поля, направленные внутрь во всех направлениях.Тот же самый тестовый заряд, упавший рядом с другим положительным зарядом , приведет к отталкиванию наружу, что означает, что мы рисуем стрелки , выходящие из положительного заряда.

Электрические поля одиночных зарядов. Отрицательный заряд имеет внутреннее электрическое поле, потому что он притягивает положительные заряды. Положительный заряд имеет внешнее электрическое поле, отталкиваясь, как заряды.

Группы электрических зарядов можно комбинировать для создания более полных электрических полей.

Равномерное электронное поле вверху направлено от положительных зарядов к отрицательным. Представьте себе крошечный положительный тестовый заряд, упавший в электронное поле; он должен следовать в направлении стрелок. Как мы видели, электричество обычно включает в себя поток электронов — отрицательных зарядов — которые текут против электрических полей .

Электрические поля дают нам толкающую силу, необходимую для индуцирования тока. Электрическое поле в цепи похоже на электронный насос: большой источник отрицательных зарядов, который может толкать электроны, которые будут течь по цепи к положительному сгустку зарядов.

Электрический потенциал (энергия)

Когда мы используем электричество для питания наших цепей, штуковин и устройств, мы действительно преобразуем энергию. Электронные схемы должны иметь возможность накапливать энергию и передавать ее другим формам, таким как тепло, свет или движение. Накопленная энергия цепи называется электрической потенциальной энергией.

Энергия? Потенциальная энергия?

Чтобы понять потенциальную энергию, нам нужно понять энергию в целом. Энергия определяется как способность объекта выполнять работы над другим объектом, что означает перемещение этого объекта на некоторое расстояние.Энергия имеет множество форм , некоторые из которых мы можем видеть (например, механическая), а другие — нет (например, химическая или электрическая). Независимо от того, в какой форме она находится, энергия существует в одном из двух состояний : кинетическом или потенциальном.

Объект имеет кинетическую энергию , когда он движется. Количество кинетической энергии объекта зависит от его массы и скорости. Потенциальная энергия , с другой стороны, представляет собой запасенную энергию , когда объект находится в состоянии покоя. Он описывает, сколько работы мог бы сделать объект, если бы он был приведен в движение.Это энергия, которую мы обычно можем контролировать. Когда объект приводится в движение, его потенциальная энергия превращается в кинетическую.

Давайте вернемся к использованию гравитации в качестве примера. Шар для боулинга, неподвижно сидящий на вершине башни Халифа, имеет много потенциальной (накопленной) энергии. После падения мяч, притягиваемый гравитационным полем, ускоряется по направлению к земле. Когда мяч ускоряется, потенциальная энергия преобразуется в кинетическую (энергию движения). В конце концов вся энергия мяча превращается из потенциальной в кинетическую, а затем передается всему, в что он попадает.Когда мяч находится на земле, у него очень низкая потенциальная энергия.

Электрический потенциал энергии

Подобно тому, как масса в гравитационном поле имеет потенциальную энергию гравитации, заряды в электрическом поле имеют электрическую потенциальную энергию . Электрическая потенциальная энергия заряда описывает, сколько у него накопленной энергии, когда она приводится в движение электростатической силой, эта энергия может стать кинетической, и заряд может выполнять работу.

Подобно шару для боулинга, сидящему на вершине башни, положительный заряд в непосредственной близости от другого положительного заряда имеет высокую потенциальную энергию; оставленный свободным для перемещения, заряд будет отталкиваться от аналогичного заряда.Положительный тестовый заряд, помещенный рядом с отрицательным зарядом, будет иметь низкую потенциальную энергию, как и шар для боулинга на земле.

Чтобы привить чему-либо потенциальную энергию, мы должны выполнить работу , перемещая это на расстояние. В случае шара для боулинга работа заключается в том, чтобы поднять его на 163 этажа против поля силы тяжести. Точно так же должна быть проделана работа, чтобы подтолкнуть положительный заряд к стрелкам электрического поля (либо к другому положительному заряду, либо от отрицательного заряда).Чем дальше идет заряд, тем больше работы вам предстоит сделать. Точно так же, если вы попытаетесь отвести отрицательный заряд от положительного заряда — против электрического поля — вам придется работать.

Для любого заряда, находящегося в электрическом поле, его электрическая потенциальная энергия зависит от типа (положительный или отрицательный), количества заряда и его положения в поле. Электрическая потенциальная энергия измеряется в джоулях ( Дж, ).

Электрический потенциал

Электрический потенциал основан на электрическом потенциале energy , чтобы помочь определить, сколько энергии хранится в электрических полях .Это еще одна концепция, которая помогает нам моделировать поведение электрических полей. Электрический потенциал равен , а не , как электрическая потенциальная энергия!

В любой точке электрического поля электрический потенциал равен количеству электрической потенциальной энергии, деленному на количество заряда в этой точке. Он вынимает количество заряда из уравнения и оставляет нам представление о том, сколько потенциальной энергии могут обеспечить определенные области электрического поля. Электрический потенциал выражается в джоулях на кулон ( Дж / К ), который мы определяем как вольт (В).

В любом электрическом поле есть две точки электрического потенциала, которые представляют для нас значительный интерес. Есть точка с высоким потенциалом, где положительный заряд будет иметь максимально возможную потенциальную энергию, и есть точка с низким потенциалом, где заряд будет иметь минимально возможную потенциальную энергию.

Один из наиболее распространенных терминов, которые мы обсуждаем при оценке электричества, — это напряжение . Напряжение — это разность потенциалов между двумя точками электрического поля.Напряжение дает нам представление о том, сколько толкающей силы имеет электрическое поле.

Имея в своем арсенале потенциальную и потенциальную энергию, у нас есть все ингредиенты, необходимые для производства электричества. Давай сделаем это!

Электричество в действии!

Изучив физику элементарных частиц, теорию поля и потенциальную энергию, мы теперь знаем достаточно, чтобы заставить электричество течь. Сделаем схему!

Сначала рассмотрим ингредиенты, необходимые для производства электричества:

• Электричество определяется как поток заряда .Обычно наши заряды переносятся свободно текущими электронами.
• Отрицательно заряженные электронов слабо удерживаются на атомах проводящих материалов. Небольшим толчком мы можем освободить электроны от атомов и заставить их течь в общем однородном направлении.
• Замкнутая цепь из проводящего материала обеспечивает путь для непрерывного потока электронов.
• Заряды приводятся в движение электрическим полем . Нам нужен источник электрического потенциала (напряжения), который толкает электроны из точки с низкой потенциальной энергией в точку с более высокой потенциальной энергией.

Короткое замыкание

Батареи — распространенные источники энергии, преобразующие химическую энергию в электрическую. У них есть две клеммы, которые подключаются к остальной цепи. На одном выводе имеется избыток отрицательных зарядов, а на другом все положительные заряды сливаются. Это разность электрических потенциалов, ожидающая начала действия!

Если мы подключим наш провод, полный проводящих атомов меди, к батарее, это электрическое поле будет влиять на отрицательно заряженные свободные электроны в атомах меди.Одновременно подталкиваемые отрицательной клеммой и притягиваемой положительной клеммой, электроны в меди будут перемещаться от атома к атому, создавая поток заряда, который мы знаем как электричество.

После секунды протекания тока электроны на самом деле переместились на очень — на доли сантиметра. Однако энергия, производимая текущим потоком, составляет огромных , тем более что в этой цепи нет ничего, что могло бы замедлить поток или потребить энергию.Подключение чистого проводника напрямую к источнику энергии — плохая идея, . Энергия очень быстро перемещается по системе и превращается в тепле в проволоке, которое может быстро превратиться в плавящуюся проволоку или пожар.

Освещение лампочки

Вместо того, чтобы тратить всю эту энергию, не говоря уже о разрушении батареи и провода, давайте построим схему, которая сделает что-нибудь полезное! Обычно электрическая цепь переводит электрическую энергию в другую форму — свет, тепло, движение и т. Д.Если мы подключим лампочку к батарее с помощью проводов между ними, мы получим простую функциональную схему.

Схема: батарея (слева) подключается к лампочке (справа), цепь замыкается, когда замыкается переключатель (вверху). Когда цепь замкнута, электроны могут течь, проталкиваясь от отрицательной клеммы батареи через лампочку к положительной клемме.

В то время как электроны движутся со скоростью улитки, электрическое поле почти мгновенно влияет на всю цепь (мы говорим о скорости света быстро).Электроны по всей цепи, будь то с самым низким потенциалом, с самым высоким потенциалом или непосредственно рядом с лампочкой, находятся под влиянием электрического поля. Когда переключатель замыкается и электроны подвергаются действию электрического поля, все электроны в цепи начинают течь в одно и то же время. Ближайшие к лампочке заряды сделают один шаг по цепи и начнут преобразовывать энергию из электрической в ​​световую (или тепловую).

Ресурсы и дальнейшее развитие

В этом уроке мы раскрыли лишь крохотную часть пресловутого айсберга.Остается еще масса нераскрытых концепций. Отсюда мы рекомендуем вам перейти сразу к нашему руководству по напряжению, току, сопротивлению и закону Ома. Теперь, когда вы знаете все об электрических полях (напряжении) и текущих электронах (токе), вы на правильном пути к пониманию закона, регулирующего их взаимодействие.

Для получения дополнительной информации и визуализаций, объясняющих электричество, посетите этот сайт.

Вот еще несколько концептуальных руководств для начинающих, которые мы рекомендуем прочитать:

Или, может быть, вы хотите узнать что-нибудь практическое? В этом случае ознакомьтесь с некоторыми из этих руководств по навыкам базового уровня:

Виды энергии — урок. Английский язык, 10–11 класс.

Когда вы говорите о различных типах энергии, которые влияют на окружающую среду, вам понадобится соответствующий словарь.

Ископаемое топливо — топливо, такое как уголь или нефть, добываемое из-под земли;

Выработка электроэнергии — производство энергии, обычно электроэнергии, которая используется для обеспечения света, тепла и т. Д .;

Энергия ветра — электроэнергия, произведенная с помощью ветряных турбин;

Ветряная электростанция — группа ветряных турбин (= высокие конструкции с лопастями, обдуваемыми ветром), которые используются для производства электроэнергии;

Атомная электростанция — место, где производство энергии высвобождается при разделении ядра (= центральной части) атома;

Альтернативная форма энергии — одна из двух или более вещей, которые вы можете выбрать между видами энергии;

Ветряная турбина — машина с длинными частями наверху, которые вращаются ветром, используемая для производства электроэнергии;

Незанятые участки — места никого нет;

Контроль направления ветра — контроль направления ветра;

Солнечная энергия — энергия, использующая энергию солнца;

Гидроэнергетика — гидроэнергетика (= производство электроэнергии за счет быстро движущейся воды).

Примеры:

Китай мог бы удовлетворить значительную часть своих потребностей в электроэнергии за счет энергии ветра .

В Европе люди выбирают солнечную энергию .

Эта компания планирует разместить ветряных турбин .

Факты и информация об атомной энергии

Ядерная энергия генерируется путем расщепления атомов для высвобождения энергии, содержащейся в ядре или ядре этих атомов. Этот процесс, ядерное деление, генерирует тепло, которое направляется к охлаждающему агенту — обычно воде. Образующийся пар вращает турбину, соединенную с генератором, производя электричество.

Около 450 ядерных реакторов производят около 11 процентов мировой электроэнергии. Странами, производящими больше всего ядерной энергии, являются США, Франция, Китай, Россия и Южная Корея.

Самым распространенным топливом для ядерной энергетики является уран, металл в изобилии встречается во всем мире. Добытый уран перерабатывается в U-235, обогащенную версию, используемую в качестве топлива в ядерных реакторах, поскольку его атомы легко разделяются на части.

В ядерном реакторе нейтроны — субатомные частицы, не имеющие электрического заряда — сталкиваются с атомами, вызывая их расщепление. Это столкновение, называемое делением ядра, высвобождает больше нейтронов, которые вступают в реакцию с большим количеством атомов, создавая цепную реакцию.Побочный продукт ядерных реакций, плутоний, также можно использовать в качестве ядерного топлива.

Типы ядерных реакторов

В США большинство ядерных реакторов представляют собой либо реакторы с кипящей водой, в которых вода нагревается до точки кипения для выпуска пара, либо реакторы с водой под давлением, в которых вода под давлением не кипит, а отводит тепло во вторичный источник воды для пара. поколение. Другие типы ядерных энергетических реакторов включают реакторы с газовым охлаждением, в которых в качестве охлаждающего агента используется диоксид углерода, которые используются в США.К., и реакторы на быстрых нейтронах, охлаждаемые жидким натрием.

История атомной энергетики

Идея ядерной энергетики зародилась в 1930-х годах, когда физик Энрико Ферми впервые показал, что нейтроны могут расщеплять атомы. Ферми возглавил команду, которая в 1942 году осуществила первую цепную ядерную реакцию под стадионом Чикагского университета. За этим последовала серия вех в 1950-х годах: первое электричество, произведенное с помощью атомной энергии на экспериментальном реакторе-размножителе I в Айдахо в 1951 году; первая атомная электростанция в городе Обнинск в бывшем Советском Союзе в 1954 году; и первая коммерческая атомная электростанция в Шиппорте, штат Пенсильвания, в 1957 году.( Пройдите наши викторины о ядерной энергии и посмотрите, сколько вы узнали: для части I перейдите сюда; для части II перейдите сюда.)

Ядерная энергия, изменение климата и проекты будущего

Ядерная энергия не считается возобновляемой энергией, учитывая ее зависимость от добываемых конечных ресурсов, но поскольку действующие реакторы не выделяют парниковые газы, которые способствуют глобальному потеплению, сторонники говорят, что это следует рассматривать как решение проблемы изменения климата.Молодой исследователь National Geographic Лесли Деван, например, хочет воскресить реактор с расплавленной солью, в котором в качестве топлива используется жидкий уран, растворенный в расплаве соли, утверждая, что он может быть более безопасным и менее дорогостоящим, чем реакторы, используемые сегодня.

Другие работают над небольшими модульными реакторами, которые могли бы быть портативными и более простыми в сборке. Подобные инновации нацелены на спасение отрасли в условиях кризиса, поскольку существующие атомные станции продолжают стареть, а новые не могут конкурировать по цене с природным газом и возобновляемыми источниками, такими как ветер и солнце.

Святой Грааль для будущего ядерной энергетики включает ядерный синтез, который генерирует энергию, когда два легких ядра сталкиваются вместе, образуя единое, более тяжелое ядро. Термоядерный синтез может дать больше энергии с большей безопасностью и с гораздо меньшим количеством вредных радиоактивных отходов, чем деление, но лишь небольшому количеству людей, включая 14-летнего подростка из Арканзаса, удалось построить работающие термоядерные реакторы. Такие организации, как ITER во Франции и Институт физики плазмы Макса Планка, работают над коммерчески жизнеспособными версиями, которые пока остаются неуловимыми.