Come calcolare il quantitativo di energia problemi

In fisica, l'energia totale di qualsiasi sistema chiuso deve rimanere costante, indipendentemente da eventuali processi o le interazioni che si verificano all'interno di quel sistema. Questo principio è noto come risparmio di energia, ed è uno dei presupposti fondamentali sul mondo naturale fatto di fisica. Di conseguenza, molti problemi apparentemente complicati in fisica possono essere ridotto al compito relativamente semplice di bilanciamento equazioni quando affrontato con un approccio di conservazione dell'energia.

Istruzioni

• Assicurarsi che il problema riguarda un sistema chiuso. Se l'energia è in fuga in qualche modo (luce che irradia energia distanza o onde sonore portando energia via), un approccio di conservazione dell'energia non sarà appropriato.

• Calcolare l'energia totale del sistema ad un certo punto nel tempo. Energia viene in molte forme, ma le formule seguenti rappresentano una manciata di comuni tipi di energia che possono verificarsi.

Energia cinetica di un corpo: KE = (1/2) x m x v ^ 2, dove KE è l'energia cinetica del corpo, m è la massa, e v è la sua velocità.

Energia cinetica di un gas ideale classico a volume costante: U = c_v x n x R x T, dove U è l'energia cinetica del gas ideale classico, c_v è la capacità termica, n è la quantità del gas in moli, R è la costante dei gas e T è la temperatura.

Energia potenziale gravitazionale: U = m x g x h, dove U è l'energia potenziale gravitazionale del corpo, m è la massa, g è l'accelerazione dovuto gravità e h è l'altezza sopra il punto di riferimento certo.

Massa a riposo dell'energia: E = m x c ^ 2, dove E è l'energia di massa a riposo del corpo, m è la massa e c è la velocità della luce.

Energia di un fotone: E = h x nu, dove h è la costante di Planck e nu è la frequenza del fotone

L'energia totale del sistema sarà la somma di tutte le relative energie presenti nel sistema.

• Vostra conoscenza dell'energia totale del sistema per determinare le energie specifiche nel punto desiderato nel tempo a ritroso. Per esempio, se si conosce l'energia totale di un sistema a pendolo e l'energia potenziale gravitazionale del pendolo in un punto specifico nel tempo, è possibile quindi calcolare l'energia cinetica del pendolo a quel punto nel tempo perché si sa che l'energia cinetica ha compensare la differenza tra l'energia totale e l'energia potenziale gravitazionale.

• Una volta che sai cosa devono essere le diverse energie del sistema nel punto desiderato nel tempo, calcolare variabili specifiche come desiderato. Continuando con l'esempio del pendolo, una volta che sai l'energia cinetica del pendolo in un dato punto nel tempo, è possibile quindi calcolare velocità del pendolo a quel punto riordinando l'espressione per l'energia cinetica risolvere per la velocità.

Consigli & Avvertenze

  • Qualsiasi tipo di energia che sapete sarà invariante rispetto al tempo nel vostro sistema Annulla e può essere ignorato. Ad esempio, un sistema non verificherà nessun cambiamento in energia di massa a riposo, a meno che non sussistano condizioni molto specifiche che coinvolgono relatività o fisica nucleare. Di conseguenza, può essere generalmente ignorato energia di massa a riposo nei calcoli.
  • I valori delle costanti differenti sopra elencati variano in base su quali tipi di unità si sta avvicinando il tuo problema in. Cercare i valori costanti specifici per il problema e assicurarsi che tutte le unità d'accordo prima di procedere.
  • La capacità di calore, c_v, sarà 3/2 per gas monoatomico, 5/2 per gas biatomico e 3 per gas molecolare più grande.

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