Định nghĩa năng lượng, khái quát về các dạng năng lượng: động năng, thế năng, nhiệt năng, nội năng…

Định nghĩa năng lượng là gì?

Trong vật lý, năng lượng là đại lượng vật lý mà phải được chuyển đến một đối tượng để thực hiện một công trên, hoặc để làm nóng, các đối tượng. Năng lượng là một đại lượng được bảo toàn, định luật bảo toàn năng lượng cho biết năng lượng có thể được chuyển đổi thành các hình thức khác nhau, nhưng không được tạo ra hoặc phá hủy. Đơn vị SI của năng lượng là jun, đó là năng lượng chuyển giao cho một đối tượng bằng công di chuyển nó một khoảng cách 1 mét chống lại một lực giá trị 1 newton.

Các dạng năng lượng phổ biến bao gồm động năng của vật chuyển động, năng lượng tiềm tàng được lưu trữ bởi vị trí của vật trong trường lực (lực hấp dẫn, điện hoặc từ), năng lượng đàn hồi được lưu trữ bằng cách kéo căng vật thể rắn, năng lượng hóa học được giải phóng khi nhiên liệu bị đốt cháy, năng lượng bức xạ mang theo ánh sáng và năng lượng nhiệt do nhiệt độ của một vật thể.

Hiểu theo nghĩa thông thường, năng lượng là khả năng làm thay đổi trạng thái hoặc thực hiện công năng lên một hệ vật chất.

Các dạng năng lượng

Công năng

Công là một đại lượng vô hướng được mô tả là tích của lực với quãng đường dịch chuyển mà nó gây ra, được gọi là công của lực.

A = F.s.cosα

Trong đó: A là độ lớn của công (J)

                 F là độ lớn lực tác dụng lên vật (N)

                 s là độ dời điểm đặt của lực (m)

                α là góc tạo bởi chiều của lực và chiều của độ dời

Động năng

Động năng của một vật là năng lượng mà nó có được từ chuyển động của nó. Nó được định nghĩa là công cần thực hiện để gia tốc một vật với khối lượng cho trước từ trạng thái nghỉ tới vận tốc hiện thời của nó. Sau khi đạt được năng lượng này bởi gia tốc của nó, vật sẽ duy trì động năng này trừ khi tốc độ của nó thay đổi.

Thế năng

Thế năng là thế vô hướng của trường vector lực bảo toàn. Cũng như mọi trường thế vô hướng, thế năng có giá trị tùy theo quy ước thế năng của điểm lấy mốc. Đôi khi, khái niệm “hiệu thế năng” thường được dùng khi so sánh thế năng giữa hai điểm, hoặc nói về thế năng của một điểm khi lấy điểm kia là mốc có thế năng bằng 0.

Nhiệt năng

Nhiệt năng, hay còn gọi tắt là nhiệt, là một dạng năng lượng dự trữ trong vật chất nhờ vào chuyển động nhiệt hỗn loạn của các hạt cấu tạo nên vật chất.

Nhiệt cũng giống như công, luôn gắn liền với các quá trình biến đổi, vì vậy có thể coi nhiệt là một đại lượng quá trình, khác với đại lượng trạng thái.

Theo bảo toàn năng lượng (định luật về sự bảo toàn năng lượng), sự liên hệ giữa các thay đổi nội năng d_U, nhiệt d_Q và công d_w

Công thức: d_U = d_Q + d_W

Nội năng

Trong nhiệt động lực học, nội năng (U) của một hệ là năng lượng chứa trong hệ, không bao gồm động năng chuyển động của hệ và thế năng của hệ do trường lực bên ngoài. Nó chỉ tính đến việc tăng và giảm năng lượng của hệ xảy ra do thay đổi trạng thái bên trong. Nói cách khác, nội năng là tổng động năng và thế năng của các phân tử cấu tạo nên vật. Nhiệt độ của vật càng cao thì nhiệt năng của vật càng lớn.

Nội năng của hệ có thể bị thay đổi bằng sự truyền nhiệt hoặc bằng cách tác dụng công. Quá trình này gọi là biến thiên nội năng. Nhiệt lượng là số đo độ biến thiên nội năng trong quá trình truyền nhiệt:

ΔU=Q