Mehanska energija proti toplotni energiji
Mehanska energija in toplotna energija sta dve obliki energije. Ti koncepti so zelo kritični na področjih, kot so mehanski sistemi, toplotni motorji, termodinamika in celo biologija. Za obvladovanje teh področij je ključnega pomena jasno razumevanje teh dveh konceptov. V tem članku bomo razpravljali o tem, kaj sta mehanska energija in toplotna energija, njuni definiciji, podobnosti in razlike med mehansko in toplotno energijo.
Mehanska energija
Energija je neintuitiven koncept. Izraz "energija" izhaja iz grške besede "energeia", ki pomeni delovanje ali dejavnost. V tem smislu je energija mehanizem za aktivnostjo. Energija ni neposredno opazljiva količina. Lahko pa se izračuna z merjenjem zunanjih lastnosti. Energijo lahko najdemo v številnih oblikah. Mehanska energija je ena taka oblika energije. Mehansko energijo lahko razdelimo na dve različni vrsti energije. Kinetična energija je oblika energije, ki povzroča gibanje. Potencialna energija je oblika energije, ki nastane zaradi postavitve predmeta. Osnovna lastnost mehanske energije je, da vedno povzroči usmerjeno, nenaključno gibanje predmeta kot celote. Če na predmet, postavljen znotraj konzervativnega polja sil, ne deluje nobena zunanja sila, razen konservativne sile, je skupna mehanska energija predmeta konstantna. Preprosteje, zakon o ohranitvi energije pravi, da je v izoliranem sistemu, ki je podvržen le konzervativnim silam, mehanska energija konstantna. Potencialna energija ima lahko oblike, kot so gravitacijska potencialna energija, električna potencialna energija in elastična potencialna energija. V ohranjenem sistemu so možne samo pretvorbe energije. Ko se potencialna energija poveča, se kinetična energija zmanjša in obratno.
Toplotna energija
Toplotna energija, znana tudi kot toplota, je oblika notranje energije sistema. Toplotna energija je vzrok za temperaturo sistema. Toplotna energija nastane zaradi naključnega gibanja molekul sistema. Vsak sistem s temperaturo nad absolutno ničlo ima pozitivno toplotno energijo. Sami atomi ne vsebujejo nobene toplotne energije. Atomi imajo kinetično energijo. Ko ti atomi trčijo drug ob drugega in ob stene sistema, sprostijo toplotno energijo kot fotone. Ogrevanje takšnega sistema bo povečalo toplotno energijo sistema. Višja kot je toplotna energija sistema, večja bo naključnost sistema.
Kakšna je razlika med toplotno energijo in mehansko energijo?
• Mehanska energija je urejeno gibanje molekul kot ene same enote. Toplotna energija je naključno gibanje molekul.
• Mehansko energijo je mogoče 100 % pretvoriti v toplotno energijo, toplotne energije pa ni mogoče popolnoma pretvoriti v mehansko.
• Toplotna energija ne more opravljati dela, lahko pa mehanska energija.
• Mehanska energija ima dve glavni obliki, in sicer kinetično energijo in potencialno energijo. Toplotna energija ima samo eno obliko.
