Ответ:

С понятием энергия тесно связано понятие работа. Работа совершается всякий раз, когда на какое- либо движущееся тело действует сила или несколько сил. Для оценки быстроты совершения работы используется понятие мощности. Далее мы разберем эти понятия подробнее.
Заключение
Вся современная техника основана на широком применении результатов исследований в физике. Физику поэтому считают основой техники, подчеркивая, что физика сегодня – это техника завтра.
Без таких понятий как работа, мощность, энергия невозможно развитие техники.
Работа совершается всегда, когда на какое-либо движущееся тело действует сила или несколько сил. Работа равна произведению силы на перемещение. Работа силы тяжести и силы упругости определяется только начальным и конечным положением тела. Во всякой простой машине (рычаг, блок), движущейся равномерно, работа передается без изменения, то есть работа, которую совершает машина, равна работе силы, приводящей машину в движение.

Энергия проявляется в различных формах движения материи, заполняющей все мировое пространство. Свойством, присущим всем видам энергии и объединяющим их, является способность каждого вида энергии переходить при определенных условиях в любой другой ее вид в строго определенном количественном соотношении. Само название этого свойства – «закон сохранения и превращения энергии» – было введено в научное обращение Ф. Энгельсом, что позволило все виды энергии измерять в одних единицах. В качестве такой единицы принят джоуль (1 Дж =1 H · м =1 кг · м 2 /с 2). В то же время для измерения количества теплоты используют «старую» единицу – 1 кал (калория), для измерения механической энергии – величину 1 кГм = 9,8 Дж, электрической энергии – 1 кВт · ч = 3,6 МДж, при этом 1 Дж = 1 Вт · с.

Почти все виды энергии, рассматриваемые в технической термодинамике, за исключением тепловой, представляют собой энергию направленного движения. Так, механическая энергия проявляется в непосредственно наблюдаемом движении тел, имеющем определенное направление в пространстве (движение газа по трубе, полет снаряда, вращение вала и т. п.). Электрическая энергия проявляется в скрытом движении электронов по проводнику (электрический ток). Тепловая энергия выражается в молекулярном и внутримолекулярном хаотическом движении, представляя собой энергию хаотического движения атомов и молекул вещества. Тепловая энергия газов проявляется в колебательном, вращательном и поступательном движении молекул, которые постоянно меняют свою скорость по величине и направлению. При этом каждая молекула может беспорядочно перемещаться по всему объему газа. В твердых телах тепловая энергия проявляется в колебаниях молекул и атомов относительно положений, определяемых кристаллической структурой вещества, в жидкостях – в колебании и перемещении молекул или их комплексов. Следовательно, коренным отличием тепловой энергии от других видов энергии является то, что она представляет собой энергию не направленного, а хаотического движения. В результате этого превращение тепловой энергии в любой вид энергии направленного движения имеет свои особенности, изучение которых и является одной из главных задач технической термодинамики.

Каждое тело в любом его состоянии может обладать одновременно различными видами энергии, в том числе тепловой, механической, электрической, химической, внутриядерной, а также потенциальной энергией различных физических полей (гравитационного, магнитного, электрического). Сумма всех видов энергии, которыми обладает тело, представляет собой полную его энергию.

Тепловая, химическая и внутриядерная энергии входят в состав внутренней энергии тела. Все прочие виды энергии, связанные с перемещением тела, а также потенциальная энергия внешних физических полей относятся к его внешней энергии. Например, внешней энергией летящего снаряда в зоне действия сил земного притяжения будет сумма его кинетической Е к и потенциальной энергии гравитационного поля E п. г.. Если газ или жидкость движутся непрерывным потоком в трубе, то в их внешнюю энергию дополнительно входит энергия проталкивания, иногда называемая энергией давления Е пр.

Внешняя энергия, следовательно, представляет собой сумму

Е в н = Е к + Σ Е п i +Е п р, где Е п i – потенциальная энергия i -го поля (магнитного, электростатического и т. д.).

Внутренняя энергия тела U может быть представлена как бы состоящей из двух частей: внутренней тепловой энергии U Т и U 0 – внутренней нулевой энергии тела, условно охлажденного до абсолютного нуля температуры:

U=U 0 +U Т .

Внутренней тепловой энергией является та часть полной внутренней энергии тела, которая связана с тепловым хаотическим движением молекул и атомов и может быть выражена через температуру тела и другие его параметры. Поскольку температура реального тела только частично отражает его внутреннюю тепловую энергию, изменение последней может иметь место и при постоянной температуре тела. Примерами этого являются процессы испарения, плавления, сублимации, в которых происходит фазовое превращение и меняется степень хаотичности молекулярного движения.

Таким образом, полная энергия тела в общем случае может быть представлена в виде суммы внутренней нулевой U 0, внутренней тепловой U Т, внешней кинетической Е к энергий, совокупных внешних потенциальных Σ Е п i энергий и энергии проталкивания Е п р :Е=U 0 +U Т +Е к + Σ Е п i +Е п р.

Каждая из этих составляющих полной энергии может при определенных условиях превращаться одна в другую. Например, в химических реакциях имеет место взаимное превращение U 0 вU Т. Если реакция экзотермическая, то часть нулевой энергии превращается в тепловую. Нулевая энергия полученных веществ оказывается меньшей, чем исходных, – происходит «выделение тепла». В эндотермических реакциях отмечается обратное явление: нулевая энергия увеличивается за счет уменьшения тепловой энергии – происходит «поглощение тепла».

В процессах, не связанных с изменением химического состава вещества, нулевая энергия не изменяется и остается постоянной. В этих условиях изменяется только внутренняя тепловая энергия. Это позволяет в различных расчетных уравнениях учитывать изменение лишь внутренней тепловой энергии, которую в дальнейшем будем называть просто внутренней энергией U. Если однородное тело массой m имеет внутреннюю энергию U,то внутренняя энергия 1 кг этого тела u=U/m.

Величину и называют удельной внутренней энергией и измеряют в Дж/кг.

Внешняя кинетическая энергия (Дж) представляет собой энергию поступательного движения тела как целого и выражается формулой

E к =mw 2 /2, где m – масса тела, кг; w – скорость движения, м/с.

Внешняя потенциальная энергия как энергия направленного действия статических полей может быть выражена через возможные работы каждого поля от заданного положения до каких-то нулевых. Так, потенциальная энергия гравитационного поля выражается как произведение силы тяжести mg этого тела на его высоту H над каким-либо нулем отсчета:

E = mgH.

Здесь высота H представляет собой соответствующую координату.

Энергия проталкивания Е п р представляет собой дополнительную энергию вещества, возникающую в системе за счет воздействия на него других частей системы, стремящихся вытолкнуть это вещество из занимаемого сосуда. Так, при течении газа (или пара) по трубе или какому-либо каналу в условиях сплошного потока каждый килограмм этого газа, кроме внутренней и внешних кинетической и потенциальных энергий, обладает еще дополнительной, переносимой на себе энергией проталкивания:

E пр . =p υ,

где p – удельное давление; υ – удельный объем (объем 1 кг массы вещества).

Для газов, паров и жидкостей, находящихся в потоке, величина p υ (или pV для m кг вещества) определяет неотъемлемую часть их

энергии. Поэтому для веществ, находящихся в сплошном потоке, определяющим параметром будет уже не внутренняя энергия U, а сумма U+pV=I, называемая энтальпией. Для 1 кг вещества i =u+ p υ, где i – в Дж/кг.

Такой же энергией i обладает и 1 кг газа, находящийся в цилиндре, при вытеснении его поршнем.

Полная энергия рассматриваемой системы, состоящей из 1 кг газа и действующего на него поршня, будет равна сумме внутренней энергии и газа и энергии p υ его выталкивания, т. е. равна его энтальпии. На этом основании энтальпию часто называют энергией расширенной системы.

 

 

 

Электрическая цепь – это совокупность различных устройств и соединяющих их проводников, образующих путь для электрического тока, в которой электромагнитные процессы могут быть описаны с помощью понятий ЭДС, напряжения и тока.

При изучении электрических цепей возможно два подхода – энергетический и информационный. Энергетический подход предполагает изучение процессов получения, преобразования, передачи и использования электромагнитной энергии и связан с определением токов и напряжений на участках цепи. Информационный подход предполагает изучение процессов формирования, преобразования, передачи и приема сигналов и связан с установлением реакции цепи на некоторое воздействие.

В составе электрической цепи можно выделить источники электрической энергии и приемники электрической энергии. К первичным источникам электрической энергии относят различные устройства, в которых происходит преобразование неэлектрической энергии в электрическую (генераторы, гальванические элементы, аккумуляторы, солнечные батареи, микрофоны и т.п.). Приемники электрической энергии – это устройства, в которых электрическая энергия преобразуется в другие виды энергии или накапливается (двигатели, резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности, громкоговорители и т.д.).

Особый класс электрических устройств образуют вторичные источники энергии, в которых осуществляются различные преобразования электрической энергии (преобразование переменного тока в постоянный и обратное преобразование, понижение или повышение напряжения и др.). К вторичным источникам энергии относят трансформаторы, выпрямители, стабилизаторы, инверторы и т.п.). По отношению к первичным источникам энергии, вторичные источники являются приемниками энергии, но по отношению к остальной части цепи их можно рассматривать как источники энергии.

При расчетах реальные объекты электрических цепей заменяют их идеализированными моделями или элементами электрической цепи. Под элементом электрической цепи будем понимать идеализированную модель физически существующей части устройства, которой приписаны определенные электрические и магнитные свойства.

По энергетическому признаку все элементы электрических цепей делят на активные и пассивные. К активным относят элементы, которые отдают электрическую энергию в цепь (источники напряжения и источники тока). К пассивным относят элементы, которые преобразуют электрическую энергию в другие виды энергии или накапливают. Таковыми являются сопротивление, индуктивность и емкость.

Если электрическая цепь содержит хотя бы один активный элемент, то такую цепь называют активной. Если цепь состоит только из пассивных элементов, то такую цепь называют пассивной.

Каждый элемент электрической цепи может быть охарактеризован с качественной и с количественной стороны. С качественной стороны элемент характеризуется его физическими свойствами, которые определяют назначение и функцию элемента. С количественной стороны элемент цепи характеризуется своим параметром. Под параметром будем понимать количественную характеристику какого-либо свойства.

Кроме рассмотренных нами основных элементов, электрическая цепь содержит также вспомогательные элементы: соединительные проводники, разъемы, переключатели, зажимы, которые называют элементами соединений и коммутации.

Информацию о составе электрической цепи и связях между ее элементами отображают графически в виде электрической схемы, на которой основные и вспомогательные элементы цепи изображают в виде условных графических обозначений.

Работа и энергия в физике

 

Работа и энергия – это основные физические величины, которые изучаются в физике механики. Работа – это скалярная физическая величина, обозначающая произведение приложенной силы на перемещение тела в направлении этой силы. Работа может быть положительной, если направление силы и перемещения совпадают, и отрицательной, если направления противоположны. Единица измерения работы – джоуль (Дж).

 

Энергия – это физическая величина, характеризующая способность системы совершать работу. Существует несколько видов энергии в физике:

 

- Потенциальная энергия – это энергия, связанная с положением тела в гравитационном поле. Единица измерения – джоуль (Дж).

- Кинетическая энергия – это энергия движения тела. Единица измерения – джоуль (Дж).

- Тепловая энергия – это энергия, связанная с температурой тела. Единица измерения – джоуль (Дж).

- Химическая энергия – это энергия, связанная с химическими связями между атомами и молекулами. Единица измерения – джоуль (Дж).

- Ядерная энергия – это энергия, получаемая при ядерных реакциях. Единица измерения – мегаэлектронвольт (МэВ).

 

Электрические цепи

 

Электрическая цепь – это система, в которой электрический ток проходит через проводники, соединенные электрическими элементами, такими как батареи, генераторы и трансформаторы. Электрический ток – это поток электрических зарядов через проводник. Единица измерения тока – ампер (А).

 

В электрической цепи могут быть разные соединения элементов:

 

- Последовательное соединение – это соединение элементов в цепь последовательно, друг за другом. Ток в такой цепи не меняется, а напряжение на каждом элементе суммируется.

- Параллельное соединение – это соединение элементов, так что два или более соединяются параллельно друг к другу. В такой цепи сила тока распределяется между элементами, а напряжение на каждом элементе одинаковое.

 

Электрические цепи также могут быть использованы для передачи энергии. Например, электрические цепи используются для трансмиссии электроэнергии от генераторов к домам и предприятиям, где электрическая энергия используется для питания различных устройств и машин. В энергетике также используются другие виды энергии, такие как энергия воды, ветра, солнца и геотермальная энергия, для производства электроэнергии.