Что такое механическая энергия системы тел? В каких единицах измеряется механическая энергия в СИ? Что такое механическая энергия системы тел? В каких единицах измеряется механическая энергия в СИ?
Лучший ответ:
Механическая энергия — сумма потенциальной и кинетической энергии системы тел.
Другие вопросы:
Лужи покрываются льдом в первые утренние заморозки, однако поверхность озера остаётся незамёрзшей. Объясните наблюдаемое явление Лужи покрываются льдом в первые утренние заморозки, однако поверхность озера остаётся незамёрзшей. Объясните наблюдаемое явление
При каких условиях в процессе теплообмена можно использовать формулу (1)? При каких условиях в процессе теплообмена можно использовать формулу (1)?
В городских парках устанавливают фонтаны. Почему жарким летним днём вблизи фонтана ощущается прохлада? В городских парках устанавливают фонтаны. Почему жарким летним днём вблизи фонтана ощущается прохлада?
Используя таблицу 2, назовите вещества с наибольшей и наименьшей удельной теплоёмкостью. Используя таблицу 2, назовите вещества с наибольшей и наименьшей удельной теплоёмкостью.
Назовите единицу удельной теплоёмкости вещества в СИ. Назовите единицу удельной теплоёмкости вещества в СИ.
Энергия — это физическая величина служащая мерой разных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода разных форм материи.
Энергия отображает способность физической системы к совершению работы, при этом работа является мерой изменения энергии. Из этого следует, что работа и энергия имеют одинаковые единицы измерения.
Единицы измерения энергии в Международной системе единиц
В международной системе единиц (СИ) джоуль (Дж) — единица измерения энергии и работы. Исходя из механического определения работы:
один джоуль — это работа ($A$), которую совершает сила ($overline$) точки приложения силы в один метр:
[1 Дж=1 Нcdot 1 м.]
Джоуль не является основной единицей системы СИ. Через основные единицы джоуль легко выразить, используя механическое определение работы и единицы измерения соответствующих величин:
Такую же размерность можно получить, если использовать определение энергии вида:
где $c$ — скорость света; $m$ — масса тела. Исходя из выражения (2), имеем:
И так, мы убедились, что джоуль — единица измерения энергии. Насколько велик джоуль можно понять, если решить простую задачу: тело массой 2 кг движется со скоростью 1$frac<м><с>$ , какова его кинетическая энергия? Вычислим кинетическую энергию ($E_k$) нашего тела используя ее определение:
Единицы измерения энергии в других системах единиц
В системе СГС (сантиметр, грамм, секунда) энергия (и работа) измеряются в эргах (эрг). При этом одни эрг равен:
[1 эрг=1 динcdot 1 см.]
В технических расчетах встречается такая единица измерения энергии как килограммометр (кгм) или килограмм силы (кгс) на метр (м): (кгсм). При этом считают, что:
[1кгсм=1 кгсcdot 1 м=9,81 Дж.]
При расчетах тепла часто в качестве единицы измерения энергии используют калорию. Калорию определяют как:
Гигакалорию (Гкал) применяют в теплоэнергетике, коммунальных хозяйствах, система отопления.
Энергию можно выражать в киловатт часах:
[1 кВтcdot ч=3,6cdot <10>^5Дж.]
В основном данную единицу измерения используют в электроэнергетике.
В атомной и квантовой физике применяют такую единицу измерения энергии как электрон-вольт (эВ). При этом полагают, что:
Электрон — вольт — это энергия, которую приобретает частица, имеющая элементарный заряд (заряд электрона), если она перемещается между точками поля разность которых 1 В:
Примеры задач с решением
Задание. Какое количество теплоты выделится при полном сгорании древесного угля, масса которого составляет $m=$1 кг. Переведите полученный ответ в калории.
Решение. Количество теплоты $(Q)$, выделяемое при сгорании угля, найдем, используя формулу:
где $r=2,7cdot <10>^7frac<Дж><кг>$ — удельная теплота сгорания древесного угля. Можно проводить вычисления:
[Q=2,7cdot <10>^7cdot 1=2,7cdot <10>^7left(Дж
ight).]
Задача решена в системе СИ. Используя соотношение:
переведем полученный результат в калории:
Ответ. $Q=6,4cdot <10>^7$ кал
Задание. Вычислите количество энергии необходимое для превращения $m=$100 г воды в пар при температуре, равной $t=$1000С. Запишите ответ в СГС.
Решение. Энергия $(E)$, необходимая для перехода жидкости в пар равна количеству теплоты (Q), которое должно получить масса этого вещества при парообразовании:
Теплоту парообразования найдем как:
[Q=lambda m left(2.2
ight),]
где $lambda =2,3cdot <10>^6frac<Дж><кг>$ — удельная теплота парообразования воды. Вычислим искомую энергию, учитывая (2.1) и (2.2):
[E=2,3cdot <10>^6cdot 0,1=2,3cdot <10>^5left(Дж
ight).]
Эрг — единица измерения энергии в системе СГС, при этом:
Ответ. $E=2,3cdot <10>^ <12>эрг$
- В чем измеряется энергия
- Как найти внутреннюю энергию
- Как найти среднюю кинетическую энергию молекул
Джеймс Джоуль развил и доработал законы Ньютона, что сыграло важную роль в определении видов механической энергии. В частности, он показал, что теплота – это разновидность энергии.
Связь между силой и энергией
Чтобы понять, что такое джоуль, нужно сперва обратиться к определению понятия единицы силы – ньютона. Ньютон – это сила, которая может ускорить 1 кг массы со скоростью 1 метр в секунду. Джоуль – это количество израсходованной энергии или работы. Так, 1 джоуль равен израсходованной силе в 1 ньютон.
Мощность и энергия
Когда речь заходит о приборах, которыми люди пользуются дома, то обычно никого не интересует, сколько устройство расходует энергии в секунду. Важнее то, с какой скоростью прибор забирает энергию за единицу времени. Такая величина называется «мощность». Ее можно представить формулой:
В частности, разновидностью мощности является электроэнергия. Ее измеряют в ваттах. Ватт – это единица измерения мощности, названная в честь ученого Джеймса Уатта. Соотношение ватта и джоуля можно выразить формулой:
1 ватт = 1 джоуль/1 секунда
Хотя энергия и мощность тесно связаны, их не следует путать. Важно понимать, что мощность – это скорость поглощаемой энергии, а не само количество энергии. Прибегнув к помощи алгебры, можно выразить энергию простым уравнением:
Энергия = сила *время
Опираясь на вышесказанное, можно утверждать, что электрическая лампочка мощностью в 100 ватт – это прибор, который превращает 100 джоулей электрической энергии в 100 джоулей электромагнитного излучения (или света) каждую секунду. Если не погашать такую лампу в течение часа, то энергия, которую она поглотит, будет равна 360000 джоулей. Это можно показать в уравнении:
Энергия = сила*время= 100 дж./сек. * 3600 секунд = 360000 джоулей
Ватты – это удобная единица измерения, когда речь заходит об электроприборах. Например, с их помощью можно определить мощность ламп. Но бывают ситуации, когда важно знать расход энергии в целом. Например, вам нужно посчитать, сколько придется заплатить за электроэнергию по квитанции. На практике для подсчета энергопотребления пользоваться джоулями в качестве единицы измерения не очень удобно. Тогда используется другая единица – киловатт в час. 1 киловатт в час энергии равен 1000 ваттам мощности, поглощаемой за 60 минут. Примерно столько энергии уходит на работу обычного фена для волос в течение одного часа.
В измерении электроэнергии также применяют амперы и вольты. Вольт – это единица измерения определенного заряда энергии. С помощью амперов измеряют электрический ток.
Калории и джоули
Энергия также может измеряться в калориях. Калории, как правило, связаны с едой. Но их можно использовать для измерения и других видов энергии. 1 калория равна 4, 184 джоуля.
Чтобы израсходовать 1 литр бензина, потребуется 7 750 000 калорий.
Калории, которые вы видите на упаковках с пищевыми продуктами, — это, на самом деле, килокалории. В одной килокалории содержится 1000 калорий.
