에너지가 일을 할 수있는 능력입니까?

“일을 할 수있는 능력 “은 확실히 에너지의 형편없는 정의입니다.

단순히 나쁜 정의입니까, 아니면 실제로는 잘못된 정의입니까? “능력”이라는 단어가 정확히 어떻게 해석되는지에 따라 둘 중 하나 일 수 있다고 생각합니다. 그러나 단어가 일상의 말과 일상 에서처럼 해석된다면 “잘못된 정의”라고 말할 것입니다.

UPDATE -형편없는 에너지의 정의는 무엇입니까?

이것은 까다로운 문제입니다. 실제 세계에 존재하는 것을 정의하는 것 (물리학 에서처럼 )는 (수학 에서처럼) 공리적 프레임 워크 내에서 개념을 정의하는 것과는 매우 다릅니다.

예를 들어 에베레스트 산을 어떻게 “정의”합니까? 글쎄요, 정확히 정의하지는 않습니다. 당신은 단지 그것을 설명 하기 만하면됩니다! 그것이 어디에 있는지 설명하고, 어떻게 생겼는지, 높이 등을 설명합니다. 이러한 모든 속성을 가진 산이 하나뿐이므로 “정의”로 끝납니다.

마찬가지로, 에너지를 설명 하기 시작하면 (즉, 에너지의 다양한 속성을 나열) 결국 에너지의 정의 가됩니다 (에너지 외에는이 모든 속성이 있기 때문입니다. ). 여기에 있습니다.

• 다음은 에너지의 예입니다. 운동 에너지, 전위 에너지, 중력 위치 에너지, …

• 물리학의 기본 법칙은 매 순간 동일합니다. 어제와 오늘날에도 동일했습니다. 이 사실은 Noether의 정리에 의해 우리 우주에 보존 된 양이 있다는 것을 의미합니다 …이 양은 에너지입니다.

• 특수 상대성 이론은 에너지를 질량 / 관성과 관련시킵니다.

• 일반 상대성 이론은 에너지를 시공간의 곡률과 관련시킵니다.

• 양자 역학에서 시스템의 에너지는 고유 값입니다. 해밀턴 연산자와 관련하여.

• 그 밖에 내가 잊고 있거나 배운 적이없는 것 …

이러한 모든 속성은 서로 관련되어 있으며, 그로부터 에너지가 무엇인지에 대한 완전히 정확하고 명확한 이해가 가능합니다.

(어떤 사람들은 한 가지 핵심 요소가 에너지의 기본 정의라고 주장 할 것입니다. , 다른 글 머리 기호는 “단순한”파생 된 결과입니다.하지만 이것은 다소 임의적 인 결정이라는 것을 알아야합니다. 수학에서도 마찬가지입니다. “미분 할 수있는 다양체”의 어떤 측면이 정의의 일부이며 어떤 측면 에 의해 입증되었습니다 정리? 다른 교과서는 동의하지 않습니다.)

하지만 에너지에 대한 이해를 기술적으로 정확하고 이해하기 쉬운 한 문장 “정의”로 요약 할 수 있습니까? 글쎄, 난 할 수없고, 지구상의 누구도 할 수있을 것 같지 않다.

댓글

• 이제 오해의 소지가있는 정의라는 것을 이해합니다. 그렇다면 에너지의 좋은 정의는 무엇일까요?
• 사실 에너지는 시간 변환 불변과 Noether '의 정리에 의해 보존되는 양이라고 말하고 싶습니다. 또는 GR의 ' 중력 충전 '입니다.
• 글쎄요. 그럼 고등학교.그것은 Feynmann의 물리학 강의에서 에너지에 대한 설명을 생각 나게합니다. 이것은 과학자들에게 유용한 특정 속성을 가진 추상적 인 것입니다.
• 왜 고등학교 교사가 에너지를 정의해야하는지에 대한 질문으로 혼동을 일으킬 수있는 한 문장 형식으로되어 있습니까?
• @KabeloMoiloa-' " 이유 고등학교 물리학 교사와 물리학 교과서에서 때때로 잘못된 내용을 말합니까? " 이에 대한 대답을 할 수있는 좋은 입장이 아닙니다. 아마도 많은 요인이 관련되어있을 것입니다. 에너지를 이해하는 것보다 교육 시스템을 이해하는 것이 훨씬 더 어렵다고 생각합니다 !! 😛

1. 제 2 법칙 개정 (당신과 마찬가지로) Carnot 효율성 측면에서 이상적인 시나리오는 모든 에너지가 작동으로 전환되는 반면 실제로 약간의 가열을 통해 손실이 발생한다고 말합니다. 따라서 “에너지가 일을 할 수있는 능력과 모순되지 않습니다.

2. “에너지는 일을 할 수있는 능력입니다. “는 일-에너지 정리, 즉 $ W = \ triangle KE $. 운동 에너지로 시작하지 않았다면 먼저 에너지 보존 법칙을 사용하십시오.

댓글

• 그러면 에너지는 일을 할 수있는 능력이라는 뜻입니까?
• 만약 수행 할 작업이 순전히 열이면 어떻게됩니까? 가스를 확장 해보세요 …
• Moiloa : 그 정리 / 원리를 찾아보세요. @Menon : 열, 전기 또는 원하는 모든 측면에서 다시 캐스팅 할 수 있습니다.
• 이상적으로도 항상 약간의 손실이 있습니다. 열 엔진 (순환이라고 가정)은 모든 입력 에너지를 다음으로 변환 할 수 없습니다. 일.
• 이 일 에너지 정리에 대한 설명은 입자 또는 다중 입자 시스템의 질량 중심이 번역되는 경우에만 유효합니다. 순 번역을 일으키지 않는 ' 시스템 내에서 에너지 전달이있을 수 있습니다. 내가 바닥에 서서 손으로 벽을 밀고 내 몸을 시스템으로 삼는다면 확실히 나에게 할 일이 없습니다 (' 벽이 '의 힘이 나에게 적용되는 지점)하지만 피곤해서 에너지가 소모되고 있습니다.

나는 항상 Feynman의 에너지 정의를 The Feynman Lectures에 설명 된대로 좋아하고 사용했습니다 ( “내 앞에 구체적인 참조는 없지만” 에너지 보존에 관한 장의 1 권). Feynman은 에너지를 “자연이 그녀의 과정을 거치면서 변하지 않는 숫자로 정의합니다. 물론 그러한 숫자가 상당히 많지만 그럼에도 불구하고 에너지는 그 숫자 중 하나입니다. 에너지, 미묘한 개념 : Jennifer Coopersmith 가 Leibniz에서 Einstein까지 Feynman의 블록을 발견 한 경우 유용한 참고 자료입니다.

제 2 법칙에 대한 설명이 올바르지 않습니다. 귀하의 버전은 “열에 의해 전달 된 에너지의 일부를 순환 프로세스 에서 특정 물체에 대해 작업 할 수있는 열 엔진이 없습니다.”여야합니다. (내가 추가 한 단어는 이탤릭체로되어 있습니다.)

비순환 과정에서 모든 열이 일로 전환 될 수 있다는 것은 확실히 사실입니다. 움직이는 피스톤이 무게를 올리는 실린더의 가스 팽창을 생각해보십시오.

에너지의 정의는 일을 할 수있는 능력으로 정의하는 것이 가능한 한 좋은 정의 인 것 같습니다. 쉽게 얻을 수 있습니다.

내 생각에 에너지를 작업 수행 능력으로 정의하는 것은 좋은 정의이지만 잘 이해하십시오. 그 이유를 3 단계로 설명하겠습니다.

1. 에너지는 능력을 의미한다고하므로 반드시 실현할 필요는 없습니다. , 즉 실제로 작업을 수행합니다. 이것은 위치 에너지를 고려할 때 특히 중요합니다.

고온의 가스는 내부 에너지를 가지고 있지만 일로 변환하려면 팽창하거나 냉각 장치에 연결해야합니다. 일부 열 엔진에 의한 저장고.

2. 이 정의가 암시 적으로 긍정적 인 작업을 의미한다는 점을 관찰하는 것이 중요합니다. 속도 v 인 질량 m과 정지 상태에서 동일한 질량 m 사이의 탄성 정면 충돌을 고려할 때 이는 분명합니다.
   움직이는 공의 운동 에너지는 일로 변환되고 결과적으로 운동 에너지에서 두 번째 공의. 이 상황에서는 $ v_ {1, i} = v_0 $ , $ v_ {1, f} =가 있습니다. 0 $ , $ v_ {2, i} = 0 $ , $ v_ {2, f} = v_0 $ .

두 번째 미사에서 첫 번째 미사가하는 일은 $ W_ {1,2} = \ frac {mv ^ 2} {2} $ .

정지중인 공이 첫 번째 공에 적용되는 부정적인 작업, $ W_ {2,1} =-\ frac {mv ^ 2} {2} $ 는 기본적으로 작용-반력 쌍으로 인한 것입니다.

사실, 첫 번째 공의 키 넥트 에너지는 두 번째 공에서 수행 된 작업으로이 예에서 정확하게 식별 될 수 있습니다. 다른 질량의 경우 운동 에너지는 일에서 완전히 변환되지 않지만 점 1에 따르면 중요하지 않습니다.

3. 이러한 에너지 정의는 거시적 인 일에만 국한되어서는 안됩니다. 가스의 경우 유용한 작업 또는 확장 작업이라고도 함). 이는 " $ 300 K $ 의 가스 1 몰과 $ 500k $ " 대 " 2 몰의 가스 $ 40 만 달러 ".

열 기계로 첫 번째 시스템에서 유용한 작업을 추출 할 수 있습니다. 다른 사람이 아닙니다. 그러나 둘 다 동일한 내부 에너지를 가지고 있습니다. 여기에서 명백한 모순을 관찰 할 수 있습니다.

일을 수행하는 능력과 같은 에너지 정의와 열역학 제 2 법칙 사이에 명백한 모순을 만들기 위해 다른 많은 예가 공식화 될 수 있습니다.

이러한 예에 대한 해결책은 약간의 열이 환경으로 방출 될 때 주변의 입자가 평균 운동 에너지를 증가 시키므로 실제로 일부 작업이 현미경에서 수행되었습니다. level .

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즉, 작업 수행 능력은 실제로 양을 잘 정의합니다. 우리는 “에너지”라고합니다.

파인만 강의에서 에너지는 고립 된 시스템에서 보존되는 양으로 정의됩니다. 이것은 절대적으로 정확합니다. 그러나 저는 개인적으로 이것이 수학적으로 너무 추상적이라고 느낍니다. 그리고이를 통해 보존되는 그러한 양의 " 의미 "에 대한 실제 설명을 피합니다. 모든 물리적 과정.

마지막으로 JW의 간단한 논문 읽기도 제안하고 싶습니다. 유럽 저널 과학 교육을위한 Warren (1982) : https://doi.org/10.1080/0140528820040308