エネルギーは仕事をする能力ですか？

「仕事をする能力「確かにエネルギーのひどい定義です。

それは「単なる」ひどい定義ですか、それとも実際には間違った定義ですか？ 「能力」という言葉がどのように解釈されるかによって、どちらかになると思います。しかし、言葉が日常のスピーチや日常生活のように解釈されるとしたら、それは間違った定義だと思います。

UPDATE -お粗末ではないエネルギーの定義は何ですか？

これは難しい問題です。現実の世界に存在するものを定義する（物理学で行うように） ）は、公理的フレームワーク内で概念を定義することとはまったく異なります（数学で行うように）。

たとえば、エベレスト山をどのように「定義」しますか？ええと、正確に定義しません。 それ、あなたはそれを説明するだけです！それがどこにあるか、どのように見えるか、どのくらいの高さかなどを説明します。これらすべての特性を備えた山は1つしかないため、「定義」になります。

同様に、エネルギーの説明を開始すると（つまり、エネルギーのさまざまなプロパティを一覧表示する）、最終的にはエネルギーの定義になります（エネルギー以外にこれらすべてのプロパティがないため） ）。

• エネルギーの例は次のとおりです。運動エネルギー、電位エネルギー、重力ポテンシャルエネルギー、…

• 物理学の基本法則はいつでも同じです-それらは今日と昨日同じでした。この事実は、ネーターの定理により、私たちの宇宙には保存量があることを意味します…この量はエネルギーです。

• 特別な相対性理論は、エネルギーを質量/慣性に関連付けます。

• 一般相対性理論はエネルギーを時空の曲率に関連付けます。

• 量子力学では、システムのエネルギーはその固有値です。ハミルトニアン演算子に関して。

• 私が忘れている、または学んでいない他のことは何でも…

これらすべての特性は相互に関連しており、それらからエネルギーが何であるかについて完全に正確で明確な理解が泡立ちます。

（1つの箇条書きがエネルギーの基本的な定義であると主張する人もいると思います。 、他の箇条書きは「単なる」派生結果です。しかし、これはやや恣意的な決定であることを知っておく必要があります。数学でも同じことが言えます。「微分可能な多様体」のどの側面がその定義の一部であり、どの側面がによって証明されています定理？異なる教科書は意見が一致しません。）

しかし、エネルギーの理解を、技術的に正しく、理解しやすい1文の「定義」に要約できますか？ええと、私にはできません。地球上の誰もができるとは思えません。

コメント

• ああ、これは単なる誤解を招く定義だと理解しました。では、エネルギーの適切な定義は何でしょうか？
• 実際、どちらのエネルギーも、時間変換の不変性とNoether 'の定理によって保存される量であると言えます。または、GRの'重力'です。
• では、なぜ彼らは高校だった。ファインマン物理学の講義のエネルギーの説明を思い出します。これは、科学者に役立つ特定の特性を備えた抽象的なものです。
• 質問として、高校の教師がエネルギーを定義する必要があるのはなぜですか。一文形式では、混乱を招く可能性がありますか？
• @ KabeloMoiloa- ' "を尋ねる理由高校の物理の先生や物理の教科書は時々間違ったことを言っていますか？"私はそれに答えるのに良い立場にありません。おそらく多くの要因が関係しています。私の意見では、教育制度を理解することは、エネルギーを理解することよりもさらに難しいです！ 😛

1. 第2法則、再キャスト（あなたがしたように）カルノー効率の観点から言えば、理想的なシナリオは、すべてのエネルギーが仕事に変換される一方で、実際にはある程度の加熱によって損失が発生するということです。したがって、「エネルギーが仕事をする能力であることに矛盾することはありません。

2. あなたのフレーズ「エネルギーは仕事をする能力です」は、仕事エネルギー定理、つまり$ W = \ triangle KE $。運動エネルギーから始めなかった場合は、最初にエネルギー保存法を使用してください。

コメント

• つまり、エネルギーは仕事をする能力であるということですか？
• 行われる仕事が純粋に熱である場合はどうなりますか？たとえば、ガスを膨張させます…
• モイロア：その定理/原理を調べてください。 @Menon：熱や電気など、好きなように作り直すことができます。
• 理想的には、常にある程度の損失があります。熱機関（循環を想定）は、入力エネルギーをすべてに変換することはできません。仕事。
• 仕事エネルギー定理のこのステートメントは、粒子、または多粒子システムの重心が変換される場合にのみ有効です。システム内で、正味の変換を引き起こさない'エネルギー伝達が発生する可能性があります。私が床に立って壁を手で押して体をシステムにした場合、確かに私には何の作業も行われません（'の変位はごくわずかであるためです。壁の適用点'は私に力を与えます）が、疲れたためにエネルギーが消費されています。

私は常に、ファインマンレクチャーで明確に述べられているように、ファインマンのエネルギーの定義を気に入って使用してきました（私の前に具体的な参照はありませんが、それは」 sエネルギー保存の章の第1巻）。ファインマンは、エネルギーを、自然がプロセスを経ても変化しない数として定義しています。もちろん、そのような数はかなりありますが、それでもエネルギーはそれらの数の1つです。エネルギー、微妙な概念： ジェニファークーパースミスによるファインマンのライプニッツからアインシュタインまでのブロックの発見。

あなたの第二法則の記述は正しくありません。あなたのバージョンは、「熱によって伝達されたエネルギーのすべてを受け取り、周期的なプロセスであるオブジェクトに対して作業を行うことができる熱機関はありません」である必要があります。 （私の追加した言葉はイタリック体です。）

非周期的なプロセスでは、すべての熱を仕事に変換できることは確かに真実です。可動ピストンが重量を上げるシリンダー内のガスの膨張を考えてみてください。

エネルギーの定義については、仕事をする能力として定義することは、可能な限り良い定義のようです。簡単に入手できます。

私の考えでは、エネルギーを仕事を遂行する能力として定義することは良い定義ですが、そうすべきです。よく理解してください。理由を3つのステップで説明しようと思います。

1. エネルギーは能力を表すと言っているので、必ずしも実現する必要はありません、つまり、実際に何らかの作業を行っています。これは、位置エネルギーを検討する場合に特に重要です。

高温のガスには内部エネルギーがありますが、仕事に変換するには、膨張するか、冷却装置に接続する必要があります。いくつかの熱機関による貯水池。

2. この定義が暗黙のうちに前向きな仕事を指していることに注意することが重要です。これは、速度vの質量mと静止している同一の質量mの間の弾性正面衝突を考慮すると明らかです。
   移動するボールの運動エネルギーは仕事に変換され、その結果、運動エネルギーに変換されます。 2番目のボールの。この状況では、次のようになります。 $ v_ {1、i} = v_0 $ 、 $ v_ {1、f} = 0 $ 、 $ v_ {2、i} = 0 $ 、 $ v_ {2、f} = v_0 $ 。

最初の質量が2番目の質量で行う作業は、 $ W_ {1,2} = \によって与えられます。 frac {mv ^ 2} {2} $ 。

静止しているボールが最初のボールに適用する負の仕事 $ W_ {2,1} =-\ frac {mv ^ 2} {2} $ は、基本的に作用と反力のペアによるものです。

実際、この例では、最初のボールの運動エネルギーは、2番目のボールで実行された作業で正確に識別できます。質量が異なると、運動エネルギーは仕事で完全に変換されませんが、ポイント1に従って問題にはなりません。

3. このようなエネルギーの定義は、巨視的な仕事に限定されるべきではありません（ガスの場合、有用な作業または膨張作業としても知られています）。これは、" $ 300 K $ の1molのガスとの1molのガスを比較することで確認できます。 class = “math-container”> $ 500k $ "対" $ 400,000 $ "。

最初のシステムから熱機械で有用な仕事を抽出し、他からではありません。しかし、それらは両方とも同じ内部エネルギーを持っています。ここで明らかな矛盾が見られるかもしれません。

仕事を遂行する能力などのエネルギーの定義と熱力学の第二法則との間に明らかな矛盾を生み出すために、他の多くの例が定式化される場合があります。

このような例の解決策は、熱が環境に放出されると、周囲の粒子が平均運動エネルギーを増加させるため、実際に顕微鏡で作業が行われたことです。 level 。

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とはいえ、私の見解では、仕事を遂行する能力は確かに量の良い定義です。 「エネルギー」と呼びます。

ファインマンレクチャーでは、エネルギーは孤立したシステムで保存される量として定義されます。これは絶対に正しいです。ただし、個人的には、これは数学的に抽象的すぎると感じており、"が保存されているそのような量の"を意味する実際の説明を避けています。すべての物理的プロセス。

最後に、JWによる簡単な論文を読むことも提案したいと思います。欧州ジャーナル科学教育のためのウォーレン（1982）： https://doi.org/10.1080/0140528820040308