Джеймс Джоуль та закон збереження енергії — нічого не змінюється

Енергія не може бути створена чи знищена, а тільки перетворюється з однієї форми в іншу. Це основне положення закону збереження енергії, яке стало основою багатьох наукових відкриттів і досліджень.

Перетворення енергії у повсякденному житті

Енергія постійно перетворюється навколо нас. Найочевидніший приклад — наше харчування. Хімічна енергія їжі перетворюється на аденозинтрифосфат (АТФ), який запасає енергію для клітин. Аналогічно, коли ми розпалюємо багаття, хімічна енергія деревини перетворюється на тепло й вуглекислий газ.

Коли стріла летить з лука, потенціальна енергія тятиви перетворюється на кінетичну енергію стріли. У вогнепальній зброї хімічна енергія пороху перетворюється в кінетичну енергію газу, який виштовхує кулю зі ствола. Навіть під час їзди на велосипеді енергія їжі перетворюється в механічну енергію, що приводить педалі в рух.

Гравітаційна потенціальна енергія

Перетворення гравітаційної потенціальної енергії також відбувається постійно, хоч і не завжди очевидно. Наприклад, книга масою 1 кілограм на висоті 2 метри має потенціальну енергію 19,6 джоулів. Коли вона падає, ця енергія перетворюється на кінетичну. Гравітаційна потенціальна енергія має велике значення в астрономії. Матерія, що падає на нейтронну зірку, може досягати швидкості 160 000 кілометрів за секунду, виробляючи величезну кінетичну енергію.

Кінетична енергія кулі-молота

Припустімо, у вас є куля масою 1000 кілограмів, яку ви відпускаєте з висоти 5 метрів. Потенціальна енергія кулі перетворюється на кінетичну, досягаючи 50 000 джоулів. Це значний удар, особливо коли енергія вивільняється за короткий час. Швидкість кулі внизу становить 10 метрів за секунду, що доволі швидко для однотонної кулі.

Експерименти Джеймса Джоуля

Джеймс Джоуль зробив важливе відкриття: тепло — це форма енергії. Він досліджував перетворення енергії у різних процесах, таких як нагрівання води та падіння водоспадів. Його експерименти показали, що кінетична енергія може перетворюватися на тепло, спростовуючи стару теорію про тепло як різновид флюїду.

Марка на честь Джеймса Джоуля

На зображенні представлена марка, випущена в Гвінеї-Бісау у 2009 році, на якій зображений Джеймс Прескотт Джоуль (1818-1889). Він відомий своїми дослідженнями у сфері термодинаміки, зокрема, першим законом термодинаміки. На марці також зображений один із його експериментальних пристроїв. Джоуль зробив значний внесок у розуміння перетворення енергії та встановлення основних принципів, які стали базисом сучасної фізики.