Закон сохранения энергии для тепловых процессов. Закон сохранения энергии утверждает, что количество энергии при любом ее превращении остается неизменным. Но стремление к равновесию значит, что у событий есть определенный ход: тепло передается от нагретых тел к холодным; не может
мяч, который лежит на столе, самостоятельно начать двигаться, не может тело нагреться, если ему не передать определенного количества теплоты.
Закон сохранения энергии для тепловых процессов можно сформулировать следующим образом: невозможно перевести теплоту от более холодной системы к более горячей при отсутствии других одновременных изменений в обеих системах или в окружающих телах.
Изучая разные механические и тепловые процессы, можно сделать вывод, что главный фундаментальный закон физики - это закон сохранения энергии. Во время всех явлений, происходящих в природе, энергия не возникает и не исчезает, она только переходит из одного вида в другой, количественно оставаясь неизменной.
Представления о частицах заряда дают основания утверждать, что заряд сохраняется. Когда тела заряжаются путем трения, то заряженные частицы переносятся от одного тела к другому. Тот заряд, который приобретает одно тело, другое тело теряет. Когда пластины электрических весов заряжаются от батареи гальванических элементов, последняя переносит заряд от одной пластины к другой. Заряды пластин равны и противоположны по знаку.
При некоторых очень необычных обстоятельствах можно «создавать» заряженные частицы, но мы увидим, что они всегда образуются парами, и заряд одной частицы равен по значению и противоположен по знаку заряду другой. Иногда природа сама «создает» заряженные частицы, например нейтрон превращается в протон и электрон. Полный заряд равен нулю до и после превращения.
Опыты и имеющиеся данные наблюдений показывают, что полное количество заряда никогда не изменяется. Подобно закону сохранения энергии, сохранение заряда является законом природы, который распространяется на все известные вам явления.
Следовательно, при электризации тел выполняется фундаментальный закон природы, который называют законом сохранения электрического заряда. Данный закон выполняется только для электрически изолированных, или замкнутых, систем, которые не обмениваются электрическими зарядами с телами или частицами, невходящими в эти системы.
В замкнутой системе заряженных тел алгебраичная сумма зарядов остается постоянной.
Если отдельные заряды обозначить через
Из данного закона также следует, что при взаимодействии заряженных тел не может возникнуть или исчезнуть заряд только одного знака. Возникновение положительного электрического заряда всегда сопровождается появлением такого же по модулю отрицательного электрического заряда.
Закон сохранения заряда установил в 1750 г. американский ученый и выдающийся политический деятель Бенджамин Франклин. Он также впервые ввел понятие о положительных и отрицательных электрических зарядах, обозначив их знаками «+» и «-».
Одним из основных законов природы является закон сохранения массы и энергии:
суммарные масса и энергия, вступившие в реакцию, равняются суммарной массе и энергии продуктов реакции.
Это универсальный закон, но, его разделяют на два: в химии - закон сохранения массы, в физике - закон сохранения энергии.
Закон сохранения массы: масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции.
Данный закон не является точным, ведь он не учитывает изменение массы при выделении или поглощении энергии. Однако при химических процессах изменение массы настолько мало, что им просто пренебрегают.
Закон сохранения и преобразования энергии: энергия не создается из ничего и никуда не исчезает, а только превращается из одного вида в другой в эквивалентных количествах.
Зависимость между массой и энергией математически выразил Эйнштейн:
Изменение массы ощутимо только при ядерных реакциях, при которых выделяется большое количество энергии.
С точки зрения атомно-молекулярной теории закон сохранения массы объясняется следующим образом: в ходе химических реакций атомы не исчезают и не появляются, а происходит их перегруппировка.
ВОПРОСЫ К ИЗУЧЕННОМУ
1. В чем суть закона сохранения энергии для тепловых процессов?
2. Что объясняет закон сохранения электрического заряда?
3. Какова суть закона сохранения массы вещества?
4. Какую формулу вывел Эйнштейн и о чем она свидетельствует?
Это материал учебника Физика 9 класс Сиротюк