Định luật bảo toàn năng lượng của ai?

Cùng Top lời giải trả lời chính xác câu hỏi: “Định luật bảo toàn năng lượng của ai?” với phần giải thích hay từ các thầy cô giáo đồng thời ôn lại những kiến thức đầy đủ, hay nhất, qua đó là tài liệu bổ ích giúp các bạn học sinh ôn tập và tích luỹ thêm kiến thức.

Câu hỏi: Định luật bảo toàn năng lượng của ai?

Trả lời:

Mayer (1814 – 1878) là một bác sỹ y khoa và ông làm việc trên một tàu Viễn Dương. Ông được công nhận là người đầu tiên phát minh ra định luật bảo toàn năng lượng và chuyển hóa năng lượng.

Kiến thức tham khảo về định luật bảo toàn năng lượng.

1. Cơ sở hình thành

Trước khi biết đến định luật bảo toàn, người ta đã nhìn thấy sự biến đổi thế năng thành động năng và ngược lại. Có thể nói rằng cơ năng luôn luôn giảm. Trong các hiện tượng tự nhiên, sẽ nhìn thấy sự biến đổi rõ ràng giữa thế năng và động năng. Những phần cơ năng bị hao hụt đi đã chuyển đổi thành thế năng.

Nếu như cơ năng của vật được tăng thêm so với ban đầu. Ta có thể thấy phần tăng thêm đó chính là do năng lượng khác đã được chuyển hóa mà thành.

Đối với trường hợp cơ năng được biến đổi thành điện năng và ngược lại, sự hao hụt cơ năng có xảy ra. Trong động cơ điện, ta thấy phần lớn điện năng sẽ được chuyển hóa trở thành cơ năng. Còn bên trong các máy phát điện, các cơ năng phần lớn sẽ chuyển hóa thành điện năng.

2. Định nghĩa và ví dụ định luật bảo toàn năng lượng

Trong vật lý và hóa học, định luật bảo toàn năng lượng nói rằng tổng năng lượng của một hệ cô lập là không đổi; tức là nó được bảo toàn theo thời gian. Định luật này được đề xuất và thử nghiệm đầu tiên bởi Emilie du Chatelet. Ý nghĩa của nó là năng lượng không thể được tạo ra cũng như không thể bị phá hủy; thay vào đó, nó chỉ có thể được biến đổi từ dạng này sang dạng khác hoặc chuyển đổi từ vật này sang vật khác (hoặc cả hai). Ví dụ, năng lượng hóa học được chuyển đổi thành động năng khi một thanh thuốc nổ phát nổ. Nếu cộng thêm tất cả các dạng năng lượng được giải phóng trong vụ nổ, chẳng hạn như động năng và thế năng của các mảnh vỡ, cũng như nhiệt và âm thanh, người ta sẽ nhận được chính xác sự giảm năng lượng hóa học trong quá trình đốt cháy chất nổ. Theo vật lý cổ điển, bảo toàn năng lượng khác với bảo toàn khối lượng; tuy nhiên, thuyết tương đối đặc biệt cho thấy khối lượng có liên quan đến năng lượng, và ngược lại, bởi phương trình E=mc², và khoa học hiện nay cho rằng toàn bộ năng-khối-lượng được bảo toàn. Về mặt lý thuyết, điều này ngụ ý rằng bất kỳ vật thể nào có khối lượng đều có thể tự chuyển đổi thành năng lượng thuần túy và ngược lại, mặc dù điều này được cho là chỉ có thể xảy ra trong điều kiện khắc nghiệt nhất của vật chất, như (đã) có khả năng tồn tại trong vũ trụ ngay sau Vụ Nổ lớn hoặc khi lỗ đen phát ra bức xạ Hawking.

Ví dụ:

Nếu thả một hòn bi từ trên cao xuống một cái chén thì năng lượng của hòn bi là thế năng hấp dẫn, rơi vào chén và chuyển động quanh thành chén là động năng, đồng thời phát ra tiếng động là âm năng. Ngoài ra bi còn ma sát với thành chén tạo ra nhiệt năng, vậy ta có thể thấy từ một dạng năng lượng là thế năng đã chuyển hóa thành ba dạng năng lượng như đã nêu ở trên.

Xem thêm:

>>> Tìm hiểu thêm về định luật Ôm

3. Bảo toàn năng lượng trong giao động cơ

Năng lượng trong dao động cơ được gọi là cơ năng. Cơ năng bằng tổng động năng và thế năng. Trong một hệ kín cơ năng không đổi.

Khái niệm động năng

Động năng của một vật là năng lượng có được từ chuyển động của vật đó.  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 vật.

Công thức tính động năng

Động năng của một vật rơi tự do được tính bằng công thức:

Trong đó:

Wd: động năng của vật (J)

m: khối lượng của vật (g)

v: vận tốc của vật (m/s)

Khái niệm thế năng

Thế năng là một đại lượng vật lý đặc trưng cho khả năng sinh công của vật. Thế năng của một vật rơi tự do được tính bằng công thức:  Wt =mgh

Công thức tính thế năng

Trong đó:

Wt: Thế năng của vật (J)

m: Trọng lượng của vật (g)

h: Độ cao của vật khi rơi tự do (m)

4. Biểu thức bảo toàn cơ năng

* Trường hợp trọng lực:

Định nghĩa tổng động năng và thế năng của vật là cơ năng, ta có định luật bảo toàn cơ năng phát biểu như sau:

Trong quá trình chuyển động, nếu vật chỉ chịu tác dụng của trọng lực, động năng có thể chuyển thành thế năng và ngược lại, tổng của chúng tức là cơ năng của vật và là một đại lượng được bảo toàn (không đổi theo thời gian)

Công thức: W_đ1 + W_t1 = W_đ2 + W_t2

hay:  

* Trường hợp lực đàn hồi

Trong quá trình chuyển động, khi động năng của vật tăng thì thế năng đàn hồi giảm và ngược lại, nhưng tổng động năng và thế năng tức là cơ năng của vật, là đại lượng luôn được bảo toàn.

* Kết luận tổng quát

Qua những lập luận trên, với một vật chuyển động trong trọng trường lực thế bất kì, ta có kết luận: Cơ  năng của một vật chỉ chịu tác dụng của những lực thế luôn được bảo toàn.

Hệ quả định luật bảo toàn cơ năng

Ta có hệ quả định luật bảo toàn cơ năng có công thức như sau: W = W_đmax = W_tmax

Trọng lực và lực đàn hồi được gọi là lực thế.