Enerjinin korunumu a, fiziksel prensibi ve buna göre, toplam enerjinin bir ait izole edilmiş bir sistem olup değişmez zaman. Deneysel olarak geniş çapta doğrulanan bu ilke, fizikte birincil öneme sahiptir ve herhangi bir fiziksel fenomen için izole edilmiş sistemin ilk toplam enerjisinin son toplam enerjiye eşit olmasını gerektirir, böylece enerji, açılma sırasında bir formdan diğerine geçer. enerji yaratılmadan veya kaybolmadan fenomen.
Newton mekaniğinde varsayılırken , bu ilke bir Noether teoremi aracılığıyla Lagrange mekaniğinde gösterilebilir .
Böylece, bir yanma (yalnızca termal enerji ve kimyasal bağların enerjisinin araya girdiği ) veya bir nükleer reaksiyon (esas olarak atomların çekirdeklerinde bulunan enerji ve termal enerji ) sırasında enerji dönüşümlerini inceleyebiliriz .
Bu ilke, sürekli hareketi imkansız kılar çünkü hiçbir gerçek fiziksel sistem çevresinden mükemmel bir şekilde izole edilmez, hareketi şu veya bu şekilde ( sürtünme , ışık , ısı , vb.) Enerji kaybeder .
İzole edilmiş bir sistem, bir dizi fiziksel nesneden (genellikle parçacıklar: atomlar, fotonlar vb. ) Oluşur . Kuvvetler aracılığıyla dışarıdaki enerjiyle (örneğin: yerçekimi, manyetizma) veya madde (aynı anda kütleye sahip parçacıklar kaldırılmaz veya eklenmez) değişmezse, "izole edilmiş" olduğu söylenir . sistemi). Özellikle izole edilmiş sistem, başka bir sistemle foton alışverişi yapmaz.
Newton fiziğinde yayınlanan bu ilke, örtük olarak sistemin referans çerçevesinin eylemsiz olduğunu varsayar . Eylemsiz olmayan bir referans çerçevesinde , bu ilke geçerli değildir, orada kendiliğinden ortaya çıkan bir hareket.
Toplam enerji bir sistem olabilir, farklı enerjilere sahip toplamı oluşur:
Koruma ilkesi, yalıtılmış bir sistemdeki enerji miktarının değişemeyeceğini belirtir .
Bir A sisteminin izole olmadığını söylemek, A'ya harici en az bir tane başka B sistemi olduğunu ve bu sistemler arasında enerji transferlerinin olduğunu söylemektir.
Genel olarak, herhangi bir (izole edilmemiş) sistem S için koruma ilkesi, çoğunlukla, S sisteminin enerji miktarındaki değişimin, girdilerin toplamına eşit olduğunu yazarak varyasyonel bir şekilde kullanılır. gözlem gecikmesi sırasında toplam çıktılar. Matematiksel olarak bu, korunum denklemlerine dönüşür .
Örneğin, havada salınan bir sarkaç, gittikçe zayıflayan bir harekete sahiptir, çünkü sürtünme yoluyla, özellikle hava ile, başka bir sisteme (ortam havası) enerji sağlar ve enerjisi azalır, hareketleri amansız bir şekilde azalır. "Sarkaç" sisteminden kaybedilen enerji miktarı, bu durumda "çevre" sistemine aktarılan enerji miktarına eşittir, dolayısıyla "sarkaç" sisteminden çıkan çıktıdır. Bunun varyasyonu, gerçekten de girdilerin toplamına (bu durumda 0) eksi çıktıların toplamına eşittir.
Basit sistemlerinde Newton mekaniği , sadece tabi muhafazakar güçlerin , toplamı kinetik enerjiye , ve potansiyel enerjileri , bir sabittir. Yalnızca muhafazakar güçlerin eylemi altında değişmeden kalır.
veya
.
Sistemde mevcut tüm enerjiyi temsil eden Ec + Ep toplamına mekanik enerji , E denir .
Daha sonra mekanik enerjiyi kullanarak enerjinin korunumu ilkesini ifade etmek mümkündür.
veya:
.
Bir kuvvetin etkisinden önce ve sonra bir sistemde mevcut olan enerjiye atıfta bulunarak başlangıç ve son enerjilerden bahsediyoruz. Sisteme etki eden kuvvetin türü, enerji korunumu olup olmadığını belirler.
Sistem en az bir koruyucu olmayan kuvvete (örneğin bir sürtünme) maruz kalırsa, ürettiği iş bu sistemin nihai enerjisini belirlemek için hesaba katılmalıdır. Bir önceki bölümde belirtilen denklem böylece enerji korunmadığı için değiştirilmiştir.
Mekanikten daha genel bir enerji korunumu ilkesini yeniden formüle etmek için genellikle termodinamiğe ve iç enerji kavramına başvurmak gerekir .
İçinde partikül fizik , enerjinin korunumu yasası sırasında gerektirir nükleer reaksiyon veya bir çürük , başlangıç parçacık enerjilerinin toplamı, yayılan taneciklerin yaklaşık enerji toplamına aynıdır.
1930'da, bu ilkenin uygulanması Wolfgang Pauli'nin , üç yıl sonra nötrino adını verdiği çok ayrı bir parçacığın varlığını varsaymasına izin verdi .
Bir balyanın yerden belirli bir yüksekliğe kaldırılması durumunda, bir sistemin mekanik enerjisinin korunması ilkesi kullanılabilir:
Bu örnekte hava direnci ihmal edilmiştir .
Termodinamiğin birinci ilkesi enerjinin korunumu ilkesini yansıtmaktadır:
Yani, bir sistemin makroskopik kinetik enerjisi (Ec) ve iç enerjisindeki (U) değişimlerin toplamı, ısı transferi ve dış çevre ile değiş tokuş ettiği işin toplamına eşittir .
Bir İçin izole sistem elimizde: bu nedenle
: Bu makale için kaynak olarak kullanılan belge.