STORES OF ENERGY AND THE CONSERVATION OF ENERGY
1. Năng lượng là gì? / What is Energy?
Trong ngôn ngữ hàng ngày, năng lượng
được định nghĩa rộng rãi là khả năng hoặc năng lực làm cho một việc gì đó xảy
ra hoặc thực hiện công. Tuy nhiên, về mặt kỹ thuật, vật lý định nghĩa năng lượng
là một đại lượng vô hướng kết hợp với trạng thái hoặc cấu hình của một hay nhiều
vật thể tương tác trong một hệ thống. Chúng ta có thể coi năng lượng là một con
số được gán cho một hệ thống, thay đổi bất cứ khi nào một lực tác động làm thay
đổi trạng thái của bất kỳ vật thể nào trong hệ thống đó.
In everyday language, energy is broadly defined as the
capacity or ability to make something happen or to do work. Technically,
however, physics defines energy as a scalar quantity associated with the state
or configuration of one or more interacting objects in a system. We can think
of energy as a number assigned to a system that changes whenever a force acts
to alter the state of any object within that system.
2. Các dạng năng lượng / Stores of Energy
Năng lượng tồn tại ở nhiều dạng khác
nhau, được phân loại theo cách chúng được duy trì:
Energy exists in a variety of different stores, categorised
by how they are maintained:
Động năng: Năng lượng liên quan đến chuyển động
của một vật thể. Vật thể di chuyển càng nhanh hoặc khối lượng càng lớn thì động
năng càng cao.
Kinetic Energy: The energy associated with the
motion of an object. The faster an object moves or the more mass it has, the
greater its kinetic energy.
Thế năng: Đây là năng lượng được lưu trữ liên
quan đến cấu hình hoặc vị trí của các vật thể trong một hệ thống tác dụng lực
lên nhau. Các loại chính bao gồm:
Potential Energy: This is stored energy associated
with the configuration or position of objects in a system that exert forces on
one another. Major types include:
·
Thế năng hấp dẫn: Được lưu trữ khi một vật thể được
nâng lên một vị trí cao hơn bề mặt Trái Đất.
Gravitational Potential Energy (GPE): Stored when an
object is raised to a high position above the Earth's surface.
·
Thế năng đàn hồi (hoặc Năng lượng biến dạng): Được lưu trữ khi một vật liệu đàn hồi hoặc lò xo bị kéo giãn, nén, ép hoặc
xoắn.
Elastic Potential Energy (or Strain Energy): Stored when an
elastic material or spring is stretched, compressed, squashed, or twisted.
Hóa năng: Năng lượng được lưu trữ trong các
liên kết hóa học giữ các nguyên tử lại với nhau. Pin, thức ăn và nhiên liệu
(như than đá, gỗ và dầu mỏ) là các kho dự trữ năng lượng hóa học tập trung, được
giải phóng trong các phản ứng hóa học.
Chemical Energy: Energy stored in the chemical bonds
holding atoms together. Batteries, food, and fuels (such as coal, wood, and
oil) are concentrated stores of chemical energy, which is released during
chemical reactions.
Nhiệt năng: Năng lượng bên trong của một vật thể
liên quan đến động năng và thế năng vi mô hỗn loạn của các nguyên tử và phân tử
đang dao động của nó. Việc nâng cao nhiệt độ của một vật thể làm tăng trực tiếp
kho năng lượng này.
Thermal (Heat) Energy: The internal
energy of an object associated with the random, microscopic kinetic and
potential energies of its jiggling atoms and molecules. Raising an object's
temperature directly increases this store.
Điện năng: Năng lượng được truyền dọc theo các
dây dẫn bởi các điện tích chuyển động.
Electrical Energy: Energy transferred along conducting
wires by moving electric charges.
Năng lượng hạt nhân (Năng lượng nguyên tử): Năng lượng được lưu trữ trong các lực mạnh giữ các proton và neutron lại
với nhau bên trong hạt nhân nguyên tử. Năng lượng này được giải phóng ở quy mô
lớn thông qua phân hạch hạt nhân (sự tách các hạt nhân nặng như Uranium-235) hoặc
nhiệt hạch hạt nhân (sự hợp nhất các hạt nhân nhẹ như Hydrogen).
Nuclear (Atomic) Energy: Energy stored in
the strong forces holding protons and neutrons together inside atomic nuclei.
This energy is released on a massive scale through nuclear fission (the
splitting of heavy nuclei like Uranium-235) or nuclear fusion (the merging of
light nuclei like Hydrogen).
Năng lượng bức xạ / Điện từ: Được truyền đi với tốc độ cao bởi các sóng điện từ như ánh sáng nhìn thấy,
hồng ngoại, tử ngoại, tia X và vi sóng. Ở quy mô lượng tử, ánh sáng được lượng
tử hóa thành các gói năng lượng rời rạc gọi là hạt photon.
Radiant / Electromagnetic Energy: Transferred at
high speeds by electromagnetic waves such as visible light, infrared,
ultraviolet, X-rays, and microwaves. At the quantum scale, light is quantised
into discrete packets of energy called photons.
Năng lượng âm thanh: Được truyền bởi sóng âm thanh khi chúng truyền qua vật chất, làm cho các
hạt dao động.
Sound Energy: Transferred by sound waves as they
travel through matter, causing particles to vibrate.
3. Định luật cơ bản về năng lượng: Sự bảo toàn / The
Fundamental Law of Energy: Conservation
Nguyên tắc trung tâm nhất của năng lượng
là Định luật Bảo toàn Năng lượng. Định luật này phát biểu rằng năng lượng không
bao giờ có thể được tạo ra hoặc bị phá hủy; nó chỉ có thể được chuyển hóa từ dạng
này sang dạng khác, hoặc được truyền giữa các hệ thống.
The most central principle of energy is the Law of
Conservation of Energy. It states that energy can never be created or
destroyed; it can only be transformed from one form into another, or
transferred between systems.
Nếu một hệ thống là cô lập (có nghĩa
là nó không tương tác hoặc trao đổi năng lượng với môi trường xung quanh), tổng
năng lượng của nó hoàn toàn không đổi.
If a system is isolated (meaning it does not interact with
or exchange energy with its environment), its total energy remains absolutely
constant.
Mặc dù tổng năng lượng luôn được bảo
toàn, trong các quá trình cơ học thực tế, năng lượng có ích có xu hướng bị suy
giảm. Do các lực tiêu hao như ma sát và lực cản không khí, năng lượng động năng
và thế năng vĩ mô không tránh khỏi bị chuyển hóa thành năng lượng nhiệt (nhiệt
lượng) và âm thanh. Năng lượng nhiệt này lan tỏa vào môi trường xung quanh, trở
nên phân tán cao và rất khó để tái sử dụng.
Although total energy is always conserved, in real-world
mechanical processes, useful energy tends to degrade. Due to dissipative forces
like friction and air resistance, macroscopic kinetic and potential energies
are inevitably transformed into thermal energy (heat) and sound. This thermal
energy spreads out into the surroundings and becomes highly dispersed and
difficult to reuse.
------
References
[1] DK.
(2021). Super simple physics: The ultimate bitesize study guide. DK
Children.
[2] Duncan,
T., & Kennett, H. (2014). Cambridge IGCSE physics (3rd ed.). Hodder
Education.
[3] Halliday,
D., Resnick, R., & Walker, J. (2021). Fundamentals of physics, extended
(12th ed.). Wiley.
[4] Knight,
R. D., Jones, B., & Field, S. (2021). University physics for the life
sciences (1st ed.). Pearson.
[5] Cummings,
K., Redish, E. F., Laws, P. W., & Cooney, P. J. (2004). Understanding
physics. Wiley.
0 Comments