Behoud van energieverbruik: waarom, hoe, wanneer, waar?

Het behoud van energie is een principe dat universeel geldt voor alle verschijnselen. Dit artikel geeft inzicht in het behoud van energieverbruik.

Het principe van energiebehoud is opmerkelijk nuttig bij het maken van voorspellingen in verschillende complexe situaties, vooral in de mechanica. Enkele voorbeelden waarbij energiebehoud wordt toegepast zijn:

• Oscillerende slinger
• Een skiër die van de heuvel glijdt
• Een auto die de heuvel oprijdt
• In een kerncentrale
• In een waterkrachtcentrale
• Batterijen
• Een bal in de lucht gegooid
• vuurwerk

Laten we elk van de bovenstaande voorbeelden in detail bespreken.

Oscillerende slinger

De transformatie van energie van de ene vorm naar de andere wordt uitgelegd aan de hand van het principe van energiebesparing. In een oscillerende slinger wordt tijdens de heen en weer beweging kinetische energie omgezet in potentiële energie en vice versa. Maar de totale mechanische energie blijft hetzelfde. Er wordt dus geen energie gecreëerd of vernietigd, maar overgedragen van de ene vorm naar de andere.

Een skiër die van de heuvel glijdt

Voor een skiër die van de heuvel glijdt, vinden energietransformaties plaats tussen de potentiële zwaartekrachtenergie van de skiër en zijn/haar kinetische energie. Bovendien kan thermische energie worden gegenereerd als onderdeel van wrijving. Voor het hele systeem blijft de totale energie behouden.

Een auto die de heuvel oprijdt

Ook hier de zwaartekracht potentiële energie en kinetische energie speelt de rol. Energie blijft behouden in het systeem.

In een kerncentrale

Behoud van energiegebruik is zichtbaar aanwezig in de centrales waar energie wordt opgewekt uit reacties voor andere doeleinden. In een kerncentrale wordt uit het verval van het radioactieve element elektrische energie opgewekt. Tussen het proces door vindt een reeks energietransformatiestappen plaats. De elektrische energie wordt dus niet uit het niets geproduceerd, maar uit kernenergie. Er wordt dus energie bespaard in het proces.

In een waterkrachtcentrale

Net als bij een kerncentrale, a waterkrachtcentrale wekt elektriciteit op uit de mechanische energie van water. Dit is een ander voorbeeld waarbij energie wordt bespaard.

Batterijen

Batterijen worden op grote schaal gebruikt als stroombron voor bijna alle apparaten. Chemische energie opgeslagen in batterijen wordt omgezet in elektrische energie. Er is geen creatie of vernietiging van energie tijdens het proces.

Een bal in de lucht gegooid

Een bal die in de lucht wordt gegooid, heeft aanvankelijk kinetische energie en vervolgens het zwaartekrachtpotentieel energie. De totale energie van het systeem blijft hetzelfde.

vuurwerk

Voetzoekers en vuurwerk dat op festivals wordt gebruikt, is een bron van warmte en lichtenergie. Deze energieën worden niet uit het niets gegenereerd, maar worden in plaats daarvan getransformeerd uit de chemische energie die is opgeslagen in de chemicaliën waaruit vuurwerk bestaat.

Behoud van energieverbruik: veelgestelde vragen

Wanneer gebruik je energiebesparing?

Behoud van mechanische energie is het meest gebruikte principe in de mechanica om resultaten te voorspellen na botsingen, vrije val, enz. Het principe van behoud van energie (mechanisch) lijkt zeer nuttig te zijn bij het oplossen van situaties waarbij conservatieve krachten betrokken zijn. Zwaartekracht, veerkracht, enz. Zijn conservatieve krachten. Dit impliceert dat de wet van toepassing is op geïsoleerde systemen. In dergelijke situaties worden andere niet-conservatieve krachten of omgevingsfactoren als verwaarloosbaar beschouwd.

De verklaring van behoud van energie gaat als volgt:

“Energie kan niet worden gecreëerd of vernietigd, maar het kan van de ene vorm naar de andere worden overgedragen. Zo blijft in een geïsoleerd systeem de totale energie behouden.”

Wanneer gebruik je besparing van energie niet?

Hoewel het behoud van energie een universeel gebruikt principe is, zijn er bepaalde gevallen waarin het gebruik ervan wordt beperkt of in een gewijzigde vorm wordt gebruikt.

Zoals eerder besproken, geldt het principe van energiebesparing voor geïsoleerde systemen. Terwijl wanneer interactie plaatsvindt tussen twee systemen, het behoud van energie niet voor één systeem kan worden toegepast. Om de situatie te evalueren is het nodig om de effecten van beide systemen in overweging te nemen. Er is ook een geval waarin Einstein massa-energie-equivalentie introduceerde waarbij de totale massa en energie van een systeem hetzelfde blijft. Dit is van toepassing in situaties waar kernreacties plaatsvinden.

Waarom gebruik maken van energiebesparing?

Het behoud van energie wordt op verschillende gebieden van de natuurkunde toegepast om de berekeningen te vergemakkelijken.

Het principe van behoud van energie wordt gebruikt om verschillende natuurkundige numerieke oplossingen op te lossen, ervan uitgaande dat de energie voor een geïsoleerd systeem behouden blijft. Deze wet van energiebehoud helpt ons om de resultaten te voorspellen in gevallen zoals botsingen, vrije val, andere problemen in de mechanica, enz. In de mechanica wordt het oplossen van problemen gemakkelijker gemaakt met behulp van kinematische vergelijkingen. Maar het behoud van energie bespaart de tijd nog verder en helpt bij het oplossen op een veel betere manier.

Waar besparing van energie gebruiken?

Energie is een essentieel element in de natuurkunde dat de meeste verschijnselen beheerst. Daarom is het behoudsprincipe een zegen voor het oplossen van bijna alle problemen.

Om numerieke problemen met geïsoleerde systemen en conservatieve krachten op te lossen, is het principe van energiebesparing veel efficiënt. Er zijn echter bepaalde situaties waarin in plaats van energiebesparing een nieuw principe wordt gebruikt dat door Einstein is ontwikkeld en dat massa-energie-equivalentie wordt genoemd. Dergelijke gevallen zijn te vinden in kernreacties in de zon, in deeltjesversnellers, enz. Dat komt doordat een deel van de massa wordt omgezet in energie.

In geconserveerde systemen negeren we het effect van energie die verloren gaat door wrijving of andere niet-conservatieve krachten. Dit maakt de berekeningen eenvoudiger. Het principe van behoud van energie wordt gebruikt in systemen waar iets botsingen ondergaat. Als het een elastische botsing is, wordt behoud van mechanische energie gebruikt.

Lees ook:

• Hoe elektrische energie efficiënt om te zetten in transformatoren
• Hoe energie in een magnetisch veld te berekenen
• Voorbeeld van licht naar mechanische energie
• Blijft mechanische energie behouden
• Hoe het thermische energiegebruik in industriële ovens te optimaliseren
• Hoe energie te vinden in neurale netwerken
• Chemische energie naar elektrische energie
• Voorbeelden van thermische energie
• Voorbeelden van kwantumenergie
• Hoe energie te berekenen in een kwantumteleportatie-experiment