Термінологія енергія або потужність?
Давайте розберемося в термінології, що таке енергія, а що таке потужність?
Таке питання виникає, коли сумніваєшся, чи може об'єкт мати енергію і може енергія переноситься об'єктом?
ПРИМІТКА. Під об'єктом будемо мати на увазі, все матеріальне, тобто все, що має масу. Маса - це кількісна міра матерії. Тому об'єкти - це макротела, атоми і молекули, фотони і нейтрино, ефірні частинки.
Як повинні надходити в науці? Вивчають дану проблему, дають визначення основних термінів. Потім логічно і послідовно йдуть позначеному шляху.
Але в "сучасній" фізиці, як зараз побачите (могли б і раніше побачити), все заплутано. Думаєте випадково? Ні, не випадково. Для цього і дискусії заборонені. Не було б заборони на дискусії - не було б і помилок.
Візьмемо визначення енергії з підручника, хоча визначення енергії через роботу не дуже вдале.
Енергія - це фізична величина, яка визначає здатність тел здійснювати роботу.
Це визначення вже помилково і не логічно. Насправді це визначення потужності. А визначення енергії, якщо слідувати, як написано в підручнику через роботу, наступне. Енергія - це робота, здійснена за певний проміжок часу.
Отже, з визначення випливає, що робота і енергія - це одне і те ж. Це синоніми, хоча і не завжди звичні.
Робота-енергія в одиницю часу це потужність - W (Дж / с).
Тоді робота-енергія за певний проміжок часу буде (Дж).
Тепер треба відповісти на найголовніше питання, чи може об'єкт мати енергію?
1. У нас є об'єкт - електричний двигун. який має потужність W = 1 кВт. Тобто в одиницю часу він може зробити енергію-роботу рівну потужності. Електричний двигун пропрацював t = 10 годин. Тобто електричний двигун зробив роботу-енергію = 1 кВт * 10 годину = 1000 Вт * 36000 з = 36000000 Дж. За цю енергію-роботу ми заплатили.
Ось графік залежності W (t)
Заштрихованная площа являє собою роботу-енергію.
2. Тепер у нас інший об'єкт - кінь. Кінь має потужність W = 1 к.с. = 735 Вт. Тобто в одиницю часу вона може призвести роботу-енергію рівну потужності. Кінь пропрацювала t = 10 годин. Кінь зробила роботу-енергію = 735 Вт * 10 година = 735 Вт * 36000 з = 26460000 Дж.
Ось графік залежності W (t)
Заштрихованная площа являє собою роботу-енергію.
Ми розглянули приклади, з яких ясно видно, що об'єкти електричний двигун і кінь володіють потужністю.
Виходить, що об'єкт, як такої, не може "мати роботою-енергією" - це не має фізичного сенсу. Адже робота-енергія - це всього лише математичний вираз, розрахункова величина, що залежить від часу процесу.
А, чому ж він може мати? Тільки потужністю, яка є переносником силового взаємодії. А силові взаємодії перевіряються експериментально.
Закони та закономірності не повинні суперечити самим собі.
Коль дано визначення якомусь закону чи закономірності, то будьте ласкаві витримувати їх суть і сенс. В іншому випадку це не закони і закономірності.
Робота-енергія - це всього лише математичний вираз, змінна розрахункова величина, що залежить від часу, на відміну від потужності. А потужність - це одна з характеристик матеріального об'єкта. Будь-який об'єкт може мати потужність, якщо є швидкість. Щоб розрахувати роботу-енергію, потрібно обов'язково знати потужність об'єкта (або сукупності об'єктів, якщо їх багато, наприклад, атоми і молекули речовини). Тільки знаючи потужність можна визначити енергію-роботу, так як енергія-робота - це потужність об'єкта помножена на час процесу. Можна зробити висновок. Робота-енергія пов'язана з часом процесу. Чим більше розглянутий проміжок часу процесу, тим більше енергія-робота.
Коли математичний вираз для роботи-енергії називають енергією, але в ньому немає зв'язку з часом, то воно не може називатися роботою-енергією. Робота-енергія - це. Якщо у формулі є потужність і час, тоді це енергія-робота.
У фізиці все повинно бути логічно, послідовно і точно.
Однак, такі приклади покажуть, що такий принцип дотримується не завжди. Недотримання викладених принципів є помилкою. А помилки треба виправляти.
Отже, ми з'ясували, що об'єкт (мається на увазі все матеріальне) може мати потужність. Енергія-робота - це потужність помножена на час процесу. Енергія-робота - це математичний вираз, що не характеризує сам об'єкт. "Володіти роботою-енергією" - не має фізичного сенсу.
3. Про кінетичної енергії. Наступний об'єкт - куля. Куля на виході зі ствола рушниці має швидкість V. Прийнято вважати, що куля має енергію. Але, що це насправді енергія або потужність? Майте на увазі, що вираз "прийнято вважати" не є доказом того, що все правильно і логічно.
По перше. Ми з'ясували, що об'єкт може володіти тільки потужністю, а не енергією. Енергія - це потужність, помножена на час процесу. А часу процесу в цій формулі не було, і немає.
По-друге. У формулі присутній маса і швидкість. Швидкість - це миттєва характеристика, яка якщо немає часу процесу. характеризує потужність. Значить, ця формула повинна позначати потужність об'єкта. І, відповідно, розмірність повинна відповідати потужності (Дж / с). Куля насправді має потужність (Дж / с), яка є переносником силового взаємодії. Потужність - це робота-енергія, яку куля може зробити за 1 с. Ще можна сказати, що це миттєва фотографія кулі в польоті, яка характеризується силою і швидкістю. А робота-енергія - це робота за якийсь проміжок часу і формула роботи-енергії повинна мати вигляд ().
Зараз Ви це помилково називаєте кінетична енергія.
Як вийшло, що вираз стало називатися енергією. Адже в ньому немає ні сили, ні потужності, ні часу? Чому формула помилкова? Насправді - це формула урод.
Чисельне значення, розраховане за нею, так само потужності, а розмірність має енергії. І називається енергія.
Ось, як це було.
Горе-фізики-математики просто скоротили час, і сила перестала бути присутнім у формулі, а також перестало бути присутнім час (тривалість) процесу.
Ставлення не є прискоренням. Це, якщо м'яко сказати, дуже серйозна помилка. Швидкість - це миттєва характеристика. Машина або поїзд їдуть зі швидкістю. Якщо Ви поділіть швидкість на час, що Ви дізнаєтеся? Завжди, якщо просто говорять швидкість, то мають на увазі, що вона постійна, адже це миттєва величина. Формула зовсім не описує прискорення. Якщо. то ніякої зміни швидкості немає і немає, відповідно, і прискорення. Правильна і повна формула зміни швидкості (прискорення),
Ось з таких нісенітниць отримують формули у фізиці.
Неправильне застосування математики привело до численних помилок, якими сповнена "сучасна" фізика.
Потужність - переносник силового взаємодії. У кожен момент часу потужність має конкретне значення, залежне від маси і швидкості.
Правильним буде назва потужність,
де - сила інерції тіла, математичне вираз, чисельно рівне зміни кількості руху, скалярна величина,
- прискорення, математичний вираз, чисельно рівне зміни швидкості, а при рівномірному русі чисельно рівне лінійної швидкості, скалярна величина.
Що-небудь зміниться при розрахунках? Ні. І раніше в розрахунках оперували потужністю, називаючи її енергією.
Куля насправді має потужність. Крім того, досягнувши об'єкта стрільби, куля буде здійснювати роботу в тілі об'єкта своєю потужністю, яка залежить від сили і швидкості. При падінні швидкості забійна сила (потужність) кулі зменшується.
У розрахунках використовується потужність. Енергія-робота використовується тільки тоді, коли необхідний її облік. Наприклад, необхідність її оплачувати.
По-третє. Можна побудувати графік залежності W (t)
- це час процесу.
Заштрихованная площа являє собою роботу-енергію.
По-четверте. Якщо Ви будете відкладати по осі ординат роботу-енергію. а по осі абсцис час процесу тоді, що буде у Вас позначати заштрихованная площа? Адже енергія - це. У формулі не було ні потужності, ні часу процесу. Тому ділити нібито енергію за цією формулою на час процесу не можна. Там його не передбачено і не було. Можна тільки множити на час процесу.
- цей час процесу.
4. Про потенційної енергії. Наступним об'єктом буде цегла. Ви підняли цегла на 10 метрову вишку і поклали його там. Прийнято вважати, що даний цегла має потенційну енергією. Чи так це?
Насправді цегла на 10 метровій вишці має тільки масою.
Якщо цегла зіштовхнути з вишки, то у цегли з'явиться швидкість, а разом з нею ще одна характеристика - це потужність. Під час падіння потужність у цегли буде змінюватися. Але для кожного моменту часу вона буде мати конкретне значення. У момент удару об поверхню Землі цегла буде мати швидкість і, відповідно, потужністю.
Крім того, досягнувши поверхні Землі, цегла буде здійснювати роботу-енергію в речовині поверхні Землі своєю потужністю.
У розрахунках використовується потужність. Енергія-робота використовується тільки тоді, коли необхідний її облік. Наприклад, необхідність її оплачувати.
Можна побудувати графік залежності W (t)
Заштрихованная площа являє собою роботу-енергію.
Якщо Ви будете відкладати по осі ординат роботу-енергію. а по осі абсцис час тоді, що буде у Вас позначати заштрихованная площа?
5. Про польоті фотона. Тепер об'єкт частка - фотон. Прийнято вважати, що фотон в польоті має енергію або. Чи так це насправді?
По перше. Як ми з'ясували об'єкт може володіти тільки масою, швидкістю і потужністю. У наведених формулах немає ні часу, ні потужності. Швидкість польоту - це миттєва характеристика. Знайдемо потужність фотона
Сила в наведеному рівнянні - це сила інерції.
Прискорення. чисельно дорівнює. Так як швидкість. то формула набуде вигляду (), де прискорення чисельно одно.
По-друге. Фотон частка і може мати тільки потужністю. Як бачимо все вказує на те, що це не робота-енергія, а потужність (Дж / с).
ПРИМІТКА. Формула Планка зв'язку енергії і частоти фотона - це бездоказова гіпотеза. Коефіцієнт пропорційності у формулі повинен бути обов'язково обчислений експериментально. Але цього не зробити. Тоді Планк пробує замість експериментально обчисленого коефіцієнта поставити в формулу що-небудь з вже наявного. Під руку попадається константа з іншої формули. Розмірність не підходить, вона повинна бути в (Дж). У формулі дана h - це всього лише коефіцієнт пропорційності, який зобов'язаний погодити праву і ліву частини формули. Тому, якщо ми взяли чисельне значення коефіцієнта "зі стелі", то розмірність потрібно застосовувати правильно. Вона повинна бути .
По-третє. Можна побудувати графік залежності W (t)
Заштрихованная площа являє собою енергію.
По-четверте. Якщо Ви будете відкладати по осі ординат роботу-енергію. а по осі абсцис час тоді, що буде у Вас позначати заштрихованная площа?
6. Про теплової енергії. В даному випадку об'єктів буде дуже багато - це атоми і молекули речовини, а також переносники тепла інфрачервоні фотони.
Назва терміна теплова енергія також неправильне. Необхідно називати теплова потужність. так як силове взаємодія переноситься потужністю інфрачервоних теплових фотонів або (). Взаємодія інфрачервоних фотонів з речовиною наступне. Зовнішній електрон, поглинаючи теплової фотон, збільшує свою потужність. Добавка маси незначна, але зате у цій добавки велика швидкість. В результаті швидкість електрона зросте і електрон перескочить на більш верхню швидкісну орбіту. Зовнішні електрони стали мати більшу потужність. Обсяг атомів і молекул збільшився. Це ми сприймаємо як підвищення температури.
Але так як фотони весь час перевипромінюють, то їх потужність підсумовувати і заміряти неможливо. Теплову потужність визначають за допомогою особливої характеристики - температури, шляхом порівняння з еталоном (наприклад, підфарбований спирт в термометрі). Виміряна температура речовини вказує на його теплову потужність. Потужність миттєва характеристика. Якщо Вас цікавить, скільки теплової енергії Ви споживаєте в своїй квартирі, то розрахунки можна проводити через обсяг пройшла води і різниці температур на вході і виході. Це буде кількість теплової енергії, за яку треба платити. Ви зрозуміли різницю. Ви поторкали батарею - це теплова потужність. Але, коли ця теплова потужність гріла цілий місяць - це теплова енергія. Гроші платимо за енергію. Це всього лише розрахункова величина, яка не характеризує об'єкт батарею. Температура батареї - це показники потужності її характеристика.
ВИСНОВОК. Отже, у фізиці дуже багато заплутаного. У деяких випадках терміни енергія і потужність правильні. Це механіка і електродинаміка. Але в більшості випадків (це кінетична і потенційна енергії, термодинаміка) вони помилкові.
При написанні сьомого видання моєї книги майже всюди потрібно термін енергія замінити на термін потужність.
Ось наприклад. Енергія від зірок несеться фотонами і нейтрино всіх діапазонів частот.
Правильно буде. Потужність від зірок несеться фотонами і нейтрино всіх діапазонів частот. Правда, незвично!
Або. Основний закон природи - закон збереження маси і енергії.
А правильно буде. Основний закон природи - закон збереження маси і руху.
Адже енергією об'єкти володіти не можуть - це ідіотизм.
Скільки ще часу будуть змушувати вивчати подібну маячню школярів і студентів?
Тут ми розглянули питання, як заплутали все у фізиці і потужність стали називати енергією.
1. Миколаїв С.А. "Еволюційний круговорот матерії у Всесвіті". 6-е видання,