Hiukkasjärjestelmän määrittelevät monet järjestelmässä olevat toiminnot. Jotkut näistä funktioista ovat voima, siirtymä, työ, energia jne. Yksi funktio voidaan usein johtaa toisesta järjestelmälle määritellystä funktiosta. Toiminnot korreloivat niin, että niitä on usein vaikea erottaa toisistaan.
Työ ja energia ovat kaksi sellaista skalaarifunktiota, jotka ovat riippuvaisia toisistaan ja kuitenkin eroavat toisistaan. On tärkeää tietää niiden välinen ero, jotta voit määritellä järjestelmän täydellisesti ja tarkasti.
Työ vs energia
Työn ja energian ero on siinä, että tehty työ riippuu tarkkailtavan kohteen siirtymisestä ja suunnasta, kun taas kohteen energia ei ole riippuvainen kohteen siirtymisestä tai suunnasta.
Kohteeseen tehty työ on esineeseen kohdistettua voimaa, joka aiheuttaa suunnanmuutoksen ja kohteen siirtymisen. Kohteeseen tehty työ voi olla positiivista tai negatiivista riippuen voiman suunnan ja siirtymäsuunnan välisestä suhteesta.
Energia on esineen kyky tehdä työtä. He tuottavat tai luovat työtä järjestelmässä esineen kanssa. Esineen energia ei ole riippuvainen kohteen suunnasta tai siirtymästä. On olemassa monenlaisia energiatyyppejä, kuten kemiallinen energia, potentiaalienergia ja mekaaninen energia.
Työn ja energian vertailutaulukko
| Vertailuparametrit | Tehdä työtä | Energiaa |
| Merkitys | Se on esineeseen kohdistettu voima, joka aiheuttaa suunnanmuutoksen tai kohteen siirtymisen. | Se on kykyä tuottaa tai luoda työtä. Se on järjestelmän funktio. |
| Etymologia | Se on ollut käytössä vuodesta 1826. Sen loi ranskalainen matemaatikko Gaspard-Gustave Coriolis. | Johtuu kreikan sanasta "Energia" ja on ollut käytössä siitä lähtien, kun Aristoteles otti tämän termin käyttöön vuonna 4 eKr. |
| Suunta | Työ on suunnasta riippuvaista. Jos kohdistettu voima on samassa suunnassa kuin siirtymäsuunta, niin työ on positiivinen ja päinvastoin. | Energia ei ole riippuvainen suunnasta, koska se on skalaarisuure. |
| Siirtyminen | Jos esine ei siirry, niin kohteen tekemä työ katsotaan nollaksi, vaikka esine olisi kulkenut tietyn matkan mutta palannut alkuasentoonsa. | Energia ei ole täysin riippuvainen siirtymän arvosta. Joten vaikka siirtymä olisi nolla, käytetyn energian ei tarvitse olla nolla. |
| Yhtälö | Työn numeerisen arvon yhtälö on Työ=voima x etäisyys. | Energian löytämiseen on monia yhtälöitä, koska energiaa on monenlaisia, kuten sähköenergia, kemiallinen energia jne. |
Mikä on työ?
Tehty työ määritellään voimaksi, joka kohdistetaan esineeseen, joka aiheuttaa siirtymän ja kohteen liikkeen suunnan muutoksen. Sitä käytetään olennaisesti myös mittaamaan energiaa, joka siirtyy esineeseen ulkoisen voiman vaikutuksesta aiheuttamaan muutos kohteen tilassa.
Kohteeseen tehty työ riippuu suunnasta. Jos kohdistetun voiman suunta on sama kuin aiheuttaman siirtymän suunta, tehty työ on positiivinen. Jos voiman suunta on päinvastainen, tehty työ on negatiivinen.
Tehdyn työn yhtälö on,
työ = voima x siirtymä
Tehdyn työn SI-yksikkö on joulea(J), mutta voidaan käyttää myös N-m. Yksi joule määritellään 1 N:ksi ulkoista voimaa, joka kohdistetaan aiheuttamaan siirtymä 1 m:llä.
Esimerkki: seinän työntäminen. Tässä tapauksessa tehty työ on nolla, koska siirtymää ei ole. Pahvilaatikon työntäminen paikasta A paikkaan B. Työ on tehty.
Mitä on energia?
Energialla tarkoitetaan esineen kykyä tehdä työtä ulkoisen voiman tuottamiseksi esineeseen. Hiukkasjärjestelmän energia säilyy aina. Joten se noudattaa energian säilymisen lakia.
Hiukkasjärjestelmässä energiaa ei voida luoda eikä tuhota. Sen on muututtava muodosta toiseen. Siksi energiaa on monenlaisia. Esimerkkejä: mekaaninen energia, kemiallinen energia ja potentiaalienergia.
Kutakin energialajia käytetään määrittämään eri tyyppisissä järjestelmissä käytettävä energia. Esimerkki: Kemiallinen energia on energiaa, joka saadaan ympäristön kemiallisista muutoksista. Jokaisella energiatyypillä on erilaiset energiayhtälöt.
Potentiaalienergian yhtälö on E=mghenergian SI-yksikkö on myös J ja se voidaan esittää myös muodossa N-m (Newton-metri).
Tärkeimmät erot työn ja energian välillä
- Kahdella termillä "työ" ja "energia" on eri määritelmät. Työ määritellään kohteeseen kohdistuvaksi voimaksi. Käytettävän voiman tulee aiheuttaa suunnanmuutos tai kohteen siirtymä, vasta sitten työ tehdään. Energia puolestaan määritetään kyvyksi tuottaa tai luoda työtä esineeseen. Se on esineen kyky tehdä työtä.
- Myös näiden kahden sanan alkuperä on erilainen. Aristoteles johti termin "energia" vuonna 4 eKr. Se syntyi kreikan sanasta "Energia", ja se on ollut käytössä termin keksimisestä lähtien. Vaikka työ ja energia liittyvät läheisesti toisiinsa, työn johtaminen tehtiin paljon myöhemmin. Sen loi ensimmäisenä ranskalainen matemaatikko Gaspard-Gustave Coriolis vuonna 1826.
- Energia ja työ ovat skalaarisuureita eli suuruus ei riipu suunnasta. mutta tehty työ riippuu suunnasta. Jos kohdistettu voima on samassa suunnassa kuin kohteen siirtymäsuunta, tehty työ on positiivista ja päinvastoin. Tässä tehtävän työn suuruus ei ole suunnasta riippuvainen, vaan työ tehdään. Energia ei ole suunnasta riippuvainen.
- Kohteeseen tehtävää työtä varten esinettä on siirrettävä. Kun esine liikkuu tietyn matkan ja palaa alkuasentoonsa, vaikka etäisyys ei ole nolla, kohteen siirtymä on nolla. Tässä tapauksessa tehty työ on myös nolla. Energia ei ole täysin riippuvainen kohteen siirtymisestä.
- Työn suuruuden laskemisen yhtälö on,
Työ = voima x siirtymä.
Energian yhtälö vaihtelee eri energiatyypeillä. Potentiaalienergialle yhtälö on E=mgh, kun taas kineettiselle energialle yhtälö on E=1/2 kv^2.
Johtopäätös
Energia ja työ ovat kaksi eri funktiota, joita käytetään määrittämään hiukkasjärjestelmän tilaa. Työ on voima, jota käytetään aiheuttamaan siirtymä, kun taas energia on esineen tekemän työn kapasiteetti.
