Định luật bảo toàn năng lượng và những kiến thức hay ho

Định luật bảo toàn năng lượng là định luật gì? Năng lượng được biết đến là yếu tố nền tảng cần thiết đối với sự sống. Những nhà nghiên cứu về năng lượng đã nêu ra những ý nghĩa quan trọng của nó đối với đời sống, những ngành công nghiệp,… Trong đó, định luật bảo toàn này là tiền đề hết sức quan trọng đối với nghiên cứu khoa học, cùng tìm hiểu rõ hơn qua bài viết nhé! 

Tìm hiểu về khái niệm của năng lượng 

Trong định luật bảo toàn năng lượng thì đại lượng năng lượng là tiền đề hết sức quan trọng. Năng lượng chính là đại lượng vật lý mà phải được chuyển đến một đối tượng khác để thực hiện một công. Bên cạnh đó, năng lượng còn được dùng để làm nóng những đối tượng. 

Khái niệm của năng lượng 

Năng lượng được biết đến là đại lượng đặc trưng cho khả năng sinh công thuộc một vật nào đó bất kỳ. Những chỉ số năng lượng sẽ có sự liên quan hết sức chặt chẽ đến sự chuyển động của vật chất. Nó thường sẽ bao gồm những hạt cơ bản cùng với từ trường. 

Còn ở trong lý thuyết tương đối thì Albert Einstein – nhà khoa học nổi tiếng đã nêu ra rằng giữa khối lượng của vật thể và năng lượng có một mối liên hệ nào đó với nhau. Phần lớn những vật xung quanh của chúng ta đều được diễn ra và hoạt động được đều nhờ vào năng lượng và mỗi đối tượng khác nhau sẽ sử dụng một năng lượng khác nhau. 

Theo thuyết tuyệt đối ta thấy, năng lượng cùng với khối lượng của một vật có sự liên hệ hết sức chặt chẽ với nhau. Ở trong vật lý thì năng lượng chính là một đại lượng vật lý đã được bảo toàn. 

Định luật bảo toàn này đã chỉ ra rằng, năng lượng hoàn toàn có thể được chuyển thành nhiều dạng khác nhau. Nhưng đặc biệt là nó không hề được tạo ra hoặc bị phá hủy. Đây được xem là nền tảng kiến thức vô cùng quan trọng về năng lượng và ta sẽ được tìm hiểu ở phần tiếp theo của bài viết. 

Năng lượng có đơn vị là gì?

Ta thường thấy, đơn vị của năng lượng chính là Jun. Và đây chính là công để làm cho một đối tượng di chuyển với một khoảng cách chính xác là 1 mét để  thực hiện việc chống lại một lực mang giá trị 1 Newton. 

Năng lượng hoàn toàn có thể được đo bằng nhiều đại lượng khác nhau. Bên cạnh hai đại lượng có sự phổ biến đó là Jun (hoặc được biết đến với cái tên khác như Joules hay J) và W. Thì ta còn có đại lượng là calo, éc và cả BTU. 

Đơn vị được biểu thị cho năng lượng còn có sự phụ thuộc vào loại năng lượng cũng như chúng được sử dụng với những mục đích khác nhau. Với điều này sẽ giúp chúng ta có thể thực hiện dễ dàng hơn trong việc chuyển đổi năng lượng từ đơn vị này sang một đơn vị khác. 

Thông thường đại lượng W hoặc KW (1kW = 1000W), đây chính là đơn vị được dùng để đo công suất hoặc một dòng năng lượng nào đó. Ta có thể dễ dàng bắt gặp đại lượng này ở những chỉ số có liên quan đến điện.  

Chi tiết hơn là chúng ta hay thấy chúng ở những thiết bị gia dụng, chúng sẽ được đo bằng công suất W, nếu như số W càng cao thì thiết bị lúc này sẽ hoạt động càng mạnh và năng lượng lúc này cũng sẽ bị tiêu tốn nhiều hơn so với bình thường. 

Một ví dụ cụ thể là “Máy hút bụi công nghiệp có công suất đó là 1000W”. Dòng chữ này có nghĩa là sản phẩm máy hút bụi này đã tiêu hao mức năng lượng 1000W để hoạt động.

Nhà phát minh cho ra đời định luật bảo toàn năng lượng 

Sau khi đã biết được khái niệm của năng lượng thì chúng ta cùng đi sâu hơn về nội dung của định luật bảo toàn năng lượng này nhé! Julius Robert Mayer đã được những nhà vật lý học công nhận là nhà phát minh đã cho ra đời định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng. 

Định luật này được xem là cả một quá trình nghiên cứu được rất nhiều nhà khoa học tìm hiểu và thực hiện. Nó đã được đề xuất cũng như thử nghiệm đầu tiên bởi nhà vật lý học có tên là Émiliedu Châtelet.

Vào khoảng thời gian cụ thể 1981, nhà vật lý học ở nước Đức có tên Julius Robert Mayer (1814 – 1878), ông đã có những phát biểu với nội dung chính nói về định luật bảo toàn năng lượng. Cụ thể phát biểu là “Lực là những đối tượng không trọng lực, không bị hủy diệt và có khả năng chuyển hóa”. 

Khi công học đã được ra đời một khoảng thời gian và được quốc tế công nhận vào năm 1826 thì nhà khoa học James Prescott Joule đã chứng minh được rằng sự chuyển hóa năng lượng từ công năng thành nhiệt năng. Sự chứng minh này được diễn ra vào năm 1854. Đây được xem là nền tảng của định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng vô cùng nổi tiếng. 

Tuy đã có rất nhiều nhà nghiên cứu riêng biệt cùng tìm hiểu và chứng minh sự đúng đắn của bảo toàn năng lượng. Nhưng ở trong giới vật lý thì đã công nhận tác giả của định luật bảo toàn năng lượng chính là nhà phát minh Julius Robert Mayer.

Nội dung chính của định luật bảo toàn năng lượng là gì?

Ở trong hóa học và vật lý thì định luật bảo toàn năng lượng đã nói rằng tổng năng lượng của một hệ cô lập luôn luôn là không đổi. Tức là chúng sẽ được bảo toàn theo dòng thời gian. 

Định luật bảo toàn và chuyển hóa năng lượng này đã được phát biểu cụ thể như sau: “Năng lượng không phải tự nhiên sinh ra cũng không tự nhiên mà mất đi, chúng chỉ được chuyển hóa từ dạng này sang vật khác hoặc từ vật thể này sang vật thể khác”. 

Một ví dụ cụ thể cho bạn đó là chúng ta sẽ thử thả một hòn bi vào một cái chén, như vậy năng lượng của hòn bi lúc này chính là thế năng hấp dẫn. Về lí giải của vấn đề này ta có thể thấy như sau: 

• Khi hòn bi rơi từ độ cao xuống cái chén, lúc này nó đã chuyển động xung quanh chiếc chén và được gọi là động năng. 
• Cùng lúc đó thì nó còn tạo ra thêm một tiếng động và được gọi là âm năng. 
• Trong khi viên bi chuyển động thì nó đã tạo nên sự ma sát với bề mặt của chén và thế là đã sinh ra nhiệt năng. 

Qua đó, ta thấy được rằng từ một dạng năng lượng cơ bản ban đầu là thế năng thì nó đã chuyển hóa thành ít nhất là 3 dạng năng lượng hoàn toàn mới. Chính xác đó là những dạng năng lượng: động năng, âm năng và cuối cùng là nhiệt năng. 

Tìm hiểu về bảo toàn năng lượng trong dao động cơ

Năng lượng có trong dao động cơ thường được gọi là cơ năng. Với cơ năng chính bằng tổng động năng và thế năng ở trong một hệ kín mà cơ năng không có sự thay đổi nào.

Khái niệm về động năng trong định luật bảo toàn năng lượng

Động năng của một vật bất kỳ chính là năng lượng có được từ việc chuyển động của vật thể đó. Nó đã được nhà phát minh định nghĩa là công cần phải thực hiện để gia tốc của một vật cùng với khối lượng cho trước khi ở trạng thái nghỉ cho đến vận tốc hiện thời của vật.

Hiện tại thì công thức tính động năng đã được đưa ra và phần lớn người đã nắm chắc. Cụ thể về công thức động năng của một vật rơi tự do được tính với công thức là Wd = ½(mv2). 

Theo như công thức tính động năng của định luật bảo toàn năng lượng thì những đại lượng đã được phân tích cực kì chi tiết. Và những đại lượng có trong công thức cần phải nắm chắc thì mới có thể áp dụng chúng một cách chính xác. Chi tiết các đại lượng là:

• Wđ: Đây là động năng của vật ( có đơn vị là J)
• m: Là khối lượng của một vật ( có đơn vị là g)
• v: Là vận tốc của vật (có đơn vị là m/s)

Những đơn vị có trong công thức này có mối liên hệ chặt chẽ với nhau. Bất kỳ một đại lượng nào có sự thay đổi thì sẽ dẫn đến sự thay đổi của động năng. Cụ thể đó là đại lượng khối lượng và vận tốc của vật. 

Thế năng là gì? 

Thế năng trong định luật bảo toàn năng lượng được biết đến là đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng sinh công của một vật. Thế năng của một vật được thả rơi tự do được tính dựa trên công thức Wt = mgh.

Trong công thức này thì sẽ có một số đại lượng mới xuất hiện cần chúng ta phải hiểu cũng như nắm vững. Những đại lượng này khá cơ bản và được áp dụng rất nhiều trong thế năng. Cụ thể như sau: 

• Wt: Đây là kí hiệu cho thế năng của vật (có đơn vị J)
• m: Là trọng lượng của vật (có đơn vị là g)
• h: Là độ cao của vật khi được thả rơi tự do (có đơn vị m)

Định luật bảo toàn cơ năng có ý nghĩa gì? 

Định luật này không chỉ đơn giản là những công thức đơn thuần mà chúng mang đến rất nhiều ý nghĩa trong cuộc sống. Khi đã biết được những ý nghĩa của nó thì bạn mới hiểu được rõ hơn về vạn vật xung quanh mình. Về ý nghĩa chi tiết sẽ là:

• Năng lượng không thể nào được tạo ra cũng như không thể bị phá hủy bởi bất cứ thứ gì. Thay vào đó thì nó chỉ đơn giản là có thể được biến đổi từ một dạng này sang một dạng khác. Hoặc thậm chí là thực hiện việc chuyển đổi từ một vật này sang một vật khác (hoặc là cả hai vật). 
• Ví dụ cho định luật bảo toàn năng lượng cụ thể là năng lượng hóa học đã được chuyển đổi thành động năng trong trường hợp một thanh thuốc nổ phát nổ. 
• Nếu như chúng ta cộng tất cả những dạng năng lượng đã được giải phóng trong một vụ nổ. Chẳng hạn như động năng và thế năng của những mảnh vỡ, hoặc nhiệt năng và âm thanh thì người ta sẽ nhận được chính xác sự giảm năng lượng hóa học có trong quá trình đốt cháy những chất nổ. 

Kết luận:  

Trên đây là toàn bộ những nội dung kiến thức xoay quanh đến định luật bảo toàn năng lượng. Đây là định luật nắm giữ một tầm quan trọng cực kì lớn, vì thế hãy cố gắng nắm chắc những kiến thức mà bài viết đã cung cấp nhé! Hy vọng rằng bài viết này của chúng tôi sẽ đem đến cho bạn thật nhiều thông tin hữu ích và thiết thực.