Energia

La nivelul actual de cunoştinţe şi dezvoltare tehnologică, se consideră că universul care ne înconjoară există sub două forme: de substanţă (materie) şi câmp de forţe. Materia este caracterizată prin două mărimi fundamentale: masa şi energia. Masa este măsura inerţiei şi a gravitaţiei, iar energia este măsura scalară a mişcării materiei. Cuvântul energie are o răspândire foarte largă, dar, cu toate acestea, conţinutul concret al noţiunii nu este la fel de răspândit sau riguros analizat, datorită îndeosebi unor particularităţi mai subtile, caracteristice anumitor forme de transfer energetic. Cea mai generală definiţie, prezintă energia ca măsură a mişcării materiei. Această formulare, deşi corectă, prezintă inconvenientul unei exprimări mai puţin explicite, având în vedere diversitatea mare a formelor de mişcare a materiei.
Energia defineşte calitatea schimbărilor şi proceselor care au loc în univers, începând cu deplasarea în spaţiu şi terminând cu gândirea. Unitatea şi legătura formelor de mişcare a materiei, capacitatea lor de transformare reciprocă a permis măsurarea diferitelor forme ale materiei printr-o măsură comună: energia.
Energia este unul dintre cele mai importante concepte fizice descoperite de om. Înţelegerea corectă a noţiunii de energie constituie a condiţie necesară pentru analiza sistemelor energetice şi a proceselor energetice.

Definiţii

Din punct de vedere ştiinţific, energia este o mărime care indică capacitatea unui sistem fizic de a efectua lucru mecanic când trece printr-o transformare din starea sa într-o altă stare aleasă ca stare de referinţă. Energia este o funcţie de stare.
Când un sistem fizic trece printr-o transformare, din starea sa în starea de referinţă, rămân în natură schimbări cu privire la poziţia sa relativă şi la proprietăţile sistemelor fizice din exteriorul lui, adică:

  • schimbarea poziţiei, vitezei,
  • schimbarea stării termice,
  • schimbarea stării electrice, magnetice, atât ale lui cât şi ale sistemelor din exteriorul său. Efectele asupra sistemelor externe se numesc acţiunile externe ale sistemului în cursul transformării.

Dacă acţiunile sunt exclusiv sub forma efectuării de lucru mecanic, acesta este echivalentul în lucru mecanic al acţiunilor externe. Suma echivalenţilor în lucru mecanic al tuturor acţiunilor externe care se produc când un sistem fizic trece, prin transformare, dintr-o stare dată într-o stare de referinţă este energia totală a sistemului fizic în starea dată faţă de cea de referinţă şi reflectă capacitatea sistemului de a produce lucru mecanic.
Conform legii conservării energiei, diferenţa de energie a unui sistem fizic la o transformare între două stări este independentă de calea de transformare dintre cele două stări, ea depinzând numai de cele două stări. Alegând arbitrar valoarea energiei de referinţă, energia din orice altă stare are o valoare bine determinată. Ca urmare, energia este o funcţie de starea sistemului fizic pe care o caracterizează, adică este o funcţie de potenţial. În funcţie de starea de referinţă, energia poate fi pozitivă, negativă sau nulă.
Se numeşte formă de energie fiecare termen aditiv din cea mai generală expresie a energiei totale a sistemelor fizice, care depinde exclusiv de o anumită clasă de mărimi de stare (de exemplu: mărimi mecanice, electrice, magnetice etc.).
Lucrul mecanic nu este o formă de energie, deoarece nu caracterizează sistemele fizice, citransformările lor, respectiv interacţiunea dintre sistemele fizice în cursul transformării lor.
Căldura schimbată de un corp cu exteriorul de asemenea. nu este o formă de energie. Căldura nefiind o energie, nu se poate defini o căldură conţinută de un corp, ci doar una schimbată cu exteriorul.

Anunțuri