|
Rieth József: Anyagvilág - Háttéranyag Tartalomjegyzékhez < Világképem < (Alfapont, Kezdetben...) Az energiamegmaradás azt állítja, hogy egy zárt rendszer teljes energiája állandó marad. Más szavakkal az energia átalakítható egyik formájából a másikba, de nem lehet létrehozni, vagy lerombolni. A modern fizikában minden energia tömeget is kifejez, és minden tömeg az energia egy formája. Az energiamegmaradás talán a fizika legfontosabb, és a gyakorlatban biztosan a leghasznosabb megmaradási törvénye. Ennek fő oka, hogy a társadalomnak szüksége van a – mechanikai munkaként az erő és távolság szorzataként meghatározott – energiára, hogy a civilizáció által kívánt áruszállítást, építkezéseket végbevigye, hogy tagjai közlekedhessenek és információt cserélhessenek stb. Az energiamegmaradás az időeltolási szimmetria következménye, azzal kapcsolatos, hogy a fizikai törvények változatlanok maradnak az idő múlásával. A termodinamika első főtétele vagy törvénye az energiamegmaradás megállapítása a termodinamikai rendszerekre. A speciális relativitáselmélet Albert Einstein általi felfedezése után kiderült, hogy az energia egy négyesvektornak, a négyesimpulzusnak az egyik komponense a (hármas)impulzus három komponense mellett. Mind a négy komponens egymástól függetlenül megőrződik, ahogy a vektor "hossza" (Minkowski-norma) is. Az utóbbi az invariáns tömeg vagy másképpen nyugalmi tömeg. Egy tömeggel rendelkező részecske relativisztikus energiája egy a nyugalmi tömeget tartalmazó tagból, és a mozgási energiából tevődik össze. Nulla kinetikus energia esetén – azaz a részecske nyugalmi rendszerében – a teljes energiát (beleértve a belső mozgási energiát) a nyugalmi tömeggel a híres E = mc2 képlet köti össze. Bebizonyosodott tehát, hogy az energiamegmaradás egy általánosabb megmaradási elv része, aminek aspektusait hívják tömeg-energia megmaradásnak energia-impulzus megmaradásnak, négyesimpulzus-megmaradásnak, a nyugalmi tömeg megmaradásának, de sokszor csak energiamegmaradásként hivatkozunk rá. A tömegmegmaradást szinte sosem említjük külön, de a korrekt kifejezés a négyesimpulzus-megmaradás. Az energiamegmaradás a sok fizikai elmélet közös vonása. Ma már tudjuk, hogy ez a Noether-tétel következménye, ami szerint ha egy elmélet leírása nem érzékeny a kezdő időpontra, akkor az energia ott megmarad. Más szavakkal, ha az elmélet invariáns az időeltolással szemben, akkor az energia megmarad. Megfordítva, ha az elmélet nem időeltolási invariáns, akkor az energia nem marad meg. Az idő és a (hármas)térbeli koordináták hasonló négyesvektort alkotnak (a Minkowski-térben), mint az energia és az impulzus. Ezen négyeskoordinátákban való eltolási szimmetria következménye a négyesimpulzus megmaradása. A kvantummechanikában az energiát a hullámfüggvény időderiváltjaként definiáljuk. Az idő és az időderivált operátor fel nem cserélhetősége vezet a határozatlansági elv energiára vonatkozó kijelentéséhez: minél hosszabb az eltelt idő, annál pontosabban definiálható az energia (az energia és idő egymás konjugált változói). A határozatlansági elvet nem szabad összekeverni az energiamegmaradás sérülésével, ahogy laikusok és filozófusok gyakran teszik. Egy termodinamikai rendszerre, rögzített számú részecske esetén világosan megállapíthatjuk a termodinamikai rendszer belső energiáját, de nem tudjuk, mennyi energia áramlott ki a rendszerből vagy be a rendszerbe a hűtés és a munkavégzés következtében. Tartalomjegyzékhez < Világképem < (Alfapont, Kezdetben...) ----------------------------- http://hu.wikipedia.org/wiki/Energiamegmarad%C3%A1s
|