Διατήρηση της ενέργειας

Σπρώχνουμε μια κούνια για λίγο. Καθώς την σπρώχνουμε καταναλώνουμε χημική ενέργεια η οποία μεταφέρεται στην κούνια και γίνεται μηχανική (κινητική και δυναμική ενέργεια). Μετά από λίγο η κούνια σταματά. Η μηχανική της ενέργεια δεν εξαφανίζεται αλλά μέσω του έργου των δυνάμεων τριβής του αέρα με την κούνια μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια του αέρα.

Ας πάρουμε παράδειγμα ένα ακίνητο αυτοκίνητο. Το αυτοκίνητο έχει αποθηκευμένη ενέργεια με τη μορφή της χημικής ενέργειας των καυσίμων. Όταν το αυτοκίνητο ξεκινήσει, η χημική ενέργεια των καυσίμων μετατρέπεται με την καύση σε θερμική ενέργεια. Αυτή η θερμική ενέργεια μετατρέπεται σε 30% μηχανική ενέργεια ενώ το υπόλοιπο 70% σε θερμική ενέργεια. Η θερμική ενέργεια που παράχθηκε το 35% οφείλεται στις τριβές των εμβόλων του κινητήρα που αποβάλλεται στον αέρα μέσω του συστήματος ψύξης και το 35% της θερμικής ενέργειας απομένει στα καύσιμα που εξέρχονται στην ατμόσφαιρα.

Καθώς το αυτοκίνητο επιταχύνει η χημική ενέργεια του αυτοκινήτου μετατρέπεται κατά ένα μέρος σε κινητική ή δυναμική (όταν ανεβαίνει ανηφόρα) ενώ το υπόλοιπο μέρος σε θερμική ενέργεια. Όταν ο οδηγός πατάει φρένο και το αυτοκίνητο σταματά, όλη η μηχανική του ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα εξαιτίας των τριβών του συστήματος των φρένων.

Αν μπορούσαμε να μετρήσουμε τις διάφορες μορφές ενέργειας που μετατρέπεται η χημική ενέργεια στα παραπάνω παραδείγματα της κούνιας και του αυτοκινήτου, θα διαπιστώναμε ότι το άθροισμα όλων των μορφών ενέργειας είναι ίσο με τη χημική ενέργεια που καταναλώθηκε.

Η μελέτη των μετασχηματισμών της ενέργειας από μία μορφή σε άλλη οδήγησε σε μια από τις γενικότερες αρχές της φυσικής, την αρχή της διατήρησης της ενέργειας.

Η ενέργεια ποτέ δεν παράγεται από το μηδέν και ποτέ δεν εξαφανίζεται. Μπορεί να μετατρέπεται από τη μία μορφή στην άλλη ή να μεταφέρεται από ένα σώμα σε άλλο, όμως η συνολική ποσότητα παραμένει σταθερή.