За яких умов виконується закон збереження енергії
Закон збереження енергії виконується за будь-яких умов. Цей закон є фундаментальним у фізиці. Якщо щось суперечить закону збереження, то швидше за все це "щось" і не зовсім правильно чи щось не врахували.
Сьогодні закон збереження енергії вважається фундаментальним і таким, що виконується за будь-яких умов. Закон цей емпіричний, тобто. виведений досвідченим шляхом і має статус аксіоми, або постулату, що не вимагає доказів і вважається апріорі вірним. Хоча й має відкриті запитання. Чому, наприклад, механічна робота, головна складова цього закону, визначається як добуток (спрощено) сили на переміщення та на косинус кута між їхніми векторами? Звідки це? Доказів жодних, на рівні міркувань. А якщо це не так? Тоді цей закон змінюється кардинально. І одним із головних аргументів вважається неможливість створення "вічного двигуна". Але сьогодні – ні, а в майбутньому? Скільки вже було помилок в історії.
Відповідно до закону збереження енергії, прийнятому всім світом, енергія будь-якого тіла ніколи не може зникнути і з'явитися знову, їй лише властиво перероджуватися з одного виду до іншого. Закон універсальний, що означає, що він здійснимо для будь-яких умов. Обмежуватиметься закон лише при замкнутості системи.
Єдине обмеження на застосовність закону збереження енергії (маси-енергії) - умова замкнутості системи.
Уявимо ідеальний варіант, відсутність втрат на опір і т.д., у разі вони заважатимуть зрозуміти принцип роботи.
Як відомо зі школи під час розсування пластин плоского конденсатора ми виконуємо роботу.
Наприклад: умовно маємо конденсатор ємністю 20 фарад і на ньому прикладенонапруга 100 вольт, енергія зарядженого конденсатора дорівнює 20*(100^2)/2=100 000. Розсуваючи пластини конденсатора і тим самим зменшивши ємність до 11 фарад енергія конденсатора стане рівною 181818,2 Дж. Таким чином виконуємо роботу18 100000 = 81818,2. Закон збереження енергії виконується.
Тепер подивимося випадок:
маємо два паралельно з'єднані конденсатори ємністю 10 фарад кожен, під напругою 100 вольт, енергія обох конденсаторів дорівнює 100 000 = 50 000 + 50 000.
Конденсатори ні до чого не підключені. Розсуваємо обкладки одного конденсатора, причому ємність останнього доводимо до 1 фарада, у результаті загальна ємність конденсатора дорівнює 11 фарад. Напруження розраховуємо за елементарною формулою. З збереження заряду сума заряду обох конденсаторів дорівнює добутку ємності на напругу тобто. напруга дорівнює 20 * 100/11 = 181,8 вольт. Нічого надприродного не зроблено. Подивимося що ми отримуємо: перший конденсатор мав ємність 10 фарад, напруга 100 вольт, енергію 50 000, а тепер має ємність 1 фарад, напруга 181,8 вольт, енергію 16 528,93 у результаті ми не витрачаємо, отримуємо енергію. . 16528,93-50 000 = -33471,1. Дивимося далі другий конденсатор мав ємність 10 фарад, напруга 100 вольт, енергію 50 000, а тепер має ємність 10 фарад, напруга 181,8 вольт, енергію 165 289,25, тобто тут ми виконуємо роботу чисельно рівну 12 50 000 = 115 289. У результаті обох конденсаторах виконується робота чисельно рівна -33 471,1 +115 289 = 81 818,2. Закон збереження не порушується, що отримали вгорі. Але на окремо взатих конденсаторах все як країна.
Розрахувавши силу взаємодії пластин виходить замість тяжіння вони відштовхуються, тобто. на збільшення відстані між ними ми нічого не витрачаємо, ну аенергія другого конденсатора набагато більше витрачається. Виходить закон збереження порушений, або цілісність заряду порушена.