Δύναμη και Ενέργεια

Στην επιστήμη, η ποσότητα της εργασίας που επιτυγχάνεται ή η ενέργεια που απελευθερώνεται ανά μονάδα χρόνου αναφέρεται ως ισχύς. Ένας λαμπτήρας με μεγαλύτερη ισχύ, όπως 100 W, θα παράγει, για παράδειγμα, πιο έντονο φως από έναν με μόνο 40 W. Αυτό δείχνει πόση περισσότερη ενέργεια εκπέμπει ο λαμπτήρας υψηλότερης ισχύος σε σύγκριση με τον λαμπτήρα χαμηλότερης ισχύος. Η ικανότητα του σώματος να διεξάγει εργασία αναφέρεται ως ενέργεια. Οι μονάδες ενέργειας και εργασίας είναι οι ίδιες.

Ισχύς

Στη φυσική, η ισχύς ορίζεται ως η ποσότητα ενέργειας που μεταφέρεται ή μετατρέπεται ανά μονάδα χρόνου. Στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων, ένα watt ισούται με ένα joule ανά δευτερόλεπτο. Μια κλιμακωτή ποσότητα υποδηλώνεται με τον όρο «ισχύς».

Το γινόμενο της ροπής που παράγεται από έναν κινητήρα και της γωνιακής ταχύτητας του άξονα εξόδου του είναι η ισχύς εξόδου του κινητήρα. Ομοίως, η ισχύς που δαπανάται στο ηλεκτρικό μέρος ενός κυκλώματος είναι το γινόμενο του ρεύματος που διατρέχει αυτό και της τάσης σε αυτό.

Η ισχύς είναι η χρονική παράγωγος της εργασίας. είναι ο ρυθμός με τον οποίο ολοκληρώνεται η εργασία σε σχέση με το χρόνο:

P=dW/dt

όπου το P δηλώνει δύναμη, το W υποδηλώνει εργασία και το t σημαίνει χρόνο.

Η εργασία που γίνεται ορίζεται ως όταν εφαρμόζεται σταθερή δύναμη F σε απόσταση x.

W=F.x

Σε αυτό το πλαίσιο, η ισχύς μπορεί να εκφραστεί ως εξής:

P=dW/dt=d/dt(F.x)=F.dx/dt=F.v

Τύπος ισχύος

Ο παρακάτω είναι ένας τύπος για τον ορισμό της ισχύος.

P=dW/dt

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η ισχύς είναι μια μέτρηση που υποδεικνύει πόση εργασία ολοκληρώνεται με την πάροδο του χρόνου. Τα 750 J/s μπορούν να διαχωριστούν περαιτέρω για να προσδιοριστεί η δύναμη ανά απόσταση με την πάροδο του χρόνου σε αυτήν την περίπτωση.

Μονάδες ισχύος

Η ενέργεια διαιρούμενη με το χρόνο είναι η διάσταση ισχύος. Το watt (W), που είναι ίσο με ένα τζάουλ ανά δευτερόλεπτο στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI), είναι η μονάδα ισχύος. Η ιπποδύναμη είναι μια άλλη συχνή και συμβατική μέτρηση.

Τύποι ισχύος

Οι παρακάτω είναι οι διάφοροι τύποι ισχύος:

Μηχανική ισχύς

Αυτό που προκύπτει από την εφαρμογή δύναμης σε ένα άκαμπτο ή παραμορφώσιμο στερεό.

Ηλεκτρική ενέργεια

Μετρά την ποσότητα ενέργειας που παρέχεται σε ένα σύστημα ή κύκλωμα ανά μονάδα χρόνου, αντί για εργασία.

Έξοδος θερμότητας 

Είναι η ποσότητα θερμότητας που απελευθερώνεται στο περιβάλλον από ένα σώμα ανά μονάδα χρόνου.

Ισχύς ήχου

Ορίζεται ως η ποσότητα ενέργειας που μεταφέρεται από ένα ηχητικό κύμα σε μια συγκεκριμένη επιφάνεια ανά μονάδα χρόνου.

Ενέργεια

Η ενέργεια ορίζεται ως η ικανότητα εκτέλεσης εργασιών στη φυσική. Υπάρχουν δυνητικά, κινητικά, θερμικά, ηλεκτρικά, χημικά, ραδιενεργά και άλλα είδη ενέργειας. Η θερμότητα και η εργασία - δηλαδή η ενέργεια στη μετάδοση ενέργειας από το ένα σώμα στο άλλο - είναι επίσης παρόντα. Μόλις παραδοθεί ενέργεια, προσδιορίζεται πάντα από τον τύπο της. Ως αποτέλεσμα, η θερμότητα μπορεί να μετατραπεί σε θερμική ενέργεια και η εργασία μπορεί να μεταφερθεί σε μηχανική ενέργεια.

Η κίνηση συνδέεται με όλες τις πηγές ενέργειας. Όταν ένα σώμα είναι σε κίνηση, για παράδειγμα, έχει κινητική ενέργεια. Ακόμη και όταν βρίσκεται σε ηρεμία, μια τεντωμένη συσκευή όπως το τόξο ή το ελατήριο έχει την ικανότητα να δημιουργεί κίνηση. η διάταξή του περιλαμβάνει δυναμική ενέργεια. Η πυρηνική ενέργεια είναι επίσης δυναμική ενέργεια, καθώς προκύπτει από τη διάταξη των υποατομικών σωματιδίων στον πυρήνα ενός ατόμου.

Υπάρχουν άλλες μέθοδοι μετατροπής ενέργειας από τη μια μορφή στην άλλη. Πολλοί τύποι τεχνικών, όπως μηχανές θερμότητας με καύση καυσίμου, γεννήτριες, μπαταρίες, κυψέλες καυσίμου και μαγνητοϋδροδυναμικά συστήματα, παράγουν χρησιμοποιήσιμη μηχανική ή ηλεκτρική ενέργεια.

Στη Μονάδα SI, η ενέργεια υπολογίζεται σε τζάουλ (SI). Ένα τζάουλ εργασίας δημιουργείται από μια δύναμη ενός νέουτον που ενεργεί σε απόσταση ενός μέτρου.

Ορισμένα άρθρα ασχολούνται με την ενέργεια. Δείτε τις αρχές της φυσικής επιστήμης, της μηχανικής, της θερμοδυναμικής και της διατήρησης της ενέργειας για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την εξέλιξη της ιδέας της ενέργειας και την αρχή της διατήρησης της ενέργειας. Δείτε άνθρακα, ηλιακή ενέργεια, αιολική ενέργεια, πυρηνική σχάση, σχιστόλιθο πετρελαίου, πετρέλαιο, ηλεκτρομαγνητισμό και μετατροπή ενέργειας για τις βασικές πηγές ενέργειας και τους μηχανισμούς μέσω των οποίων η ενέργεια μεταβαίνει από τη μια μορφή στην άλλη.

Τύποι ενέργειας

Υπάρχουν διάφορες μορφές ενέργειας, μερικές από αυτές δίνονται παρακάτω:

Χημική ενέργεια

Η ενέργεια που περιέχεται στους δεσμούς των χημικών ενώσεων αναφέρεται ως χημική ενέργεια (άτομα και μόρια). Σε μια χημική αντίδραση, η χημική ενέργεια απελευθερώνεται, συνήθως ως θερμότητα. Η χημική ενέργεια χρησιμοποιείται σε καύσιμα όπως το ξύλο και ο άνθρακας, για παράδειγμα, όταν καίγονται.

Ηλεκτρική ενέργεια

Η ενέργεια που παράγεται από την κίνηση των ηλεκτρονίων σε έναν ηλεκτρικό αγωγό είναι γνωστή ως ηλεκτρική ενέργεια. Είναι ένα από τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα και ευεργετικά είδη ενέργειας. Η ηλεκτρική ενέργεια μπορεί επίσης να μετατραπεί από άλλες μορφές ενέργειας.

Θερμική ενέργεια

Η ενέργεια που έχει μια ουσία ή ένα σύστημα σε σχέση με τη θερμοκρασία του, δηλαδή η ενέργεια των κινούμενων ή δονούμενων μορίων, είναι γνωστή ως θερμική ενέργεια. Χρησιμοποιούμε την ηλιακή ακτινοβολία για να μαγειρέψουμε φαγητό, για παράδειγμα.

Σχέση ενέργειας και ισχύος

Η ικανότητα να διεξάγεις εργασία W ή να κάνεις μια αλλαγή αναφέρεται ως ενέργεια E.

Η σχέση μεταξύ ενέργειας και εργασίας ορίζεται έτσι στον ορισμό. Η ενέργεια είναι η πηγή της ικανότητάς μας να εργαζόμαστε. Οι εργασίες δεν μπορούν να ολοκληρωθούν χωρίς τη χρήση ενέργειας.

Συμπέρασμα

Στη φυσική, η ισχύς ορίζεται ως η ποσότητα ενέργειας που μεταφέρεται ή μετατρέπεται ανά μονάδα χρόνου. Το watt είναι μια μονάδα ισχύος που ισοδυναμεί με ένα joule ανά δευτερόλεπτο σε μια μονάδα SI. Στα αρχαία γραπτά, η εξουσία περιγράφεται συχνά ως δραστηριότητα.

Ο τύπος για τον ορισμό της ισχύος είναι ο ακόλουθος.

P=dW/dt