1. Vardagliga observationer:
* Mekaniska system: Tänk på en svängande pendel. Den har potentiell energi på toppen av sin gunga och kinetiska energi i botten. Den totala energin (potentiell + kinetisk) förblir konstant under hela rörelsen.
* Termisk energiöverföring: Värm en kruka med vatten på en spis. Kaminen tillhandahåller värmeenergi till vattnet, vilket får vattenmolekylerna att röra sig snabbare (ökande kinetisk energi). Spisens värmeenergi överförs till vattnet, men den totala energin förblir densamma.
* elektriska kretsar: När du slår på en glödlampa förvandlas elektrisk energi till ljus och värmeenergi. Den totala energin förblir konstant, även om den ändrar form.
2. Vetenskapliga experiment:
* Joules experiment: James Prescott Joule demonstrerade likvärdigheten mellan mekaniskt arbete och värme. Han visade att genom att använda mekaniskt arbete (omrörande vatten) kunde han öka vattenens temperatur, vilket indikerar omvandlingen av mekanisk energi till värmeenergi.
* Kärnreaktioner: Kärnkraftsreaktioner, som fission och fusion, visar energibesparing. Reaktanternas massa före reaktionen är något mer än massan av produkterna efter reaktionen. Denna skillnad i massa omvandlas till en enorm mängd energi, som beskrivs av Einsteins berömda ekvation E =mc².
* partikelfysikexperiment: Partikelkollisioner med hög energi i acceleratorer, som den stora Hadron-collideren, bekräftar energibesparing. Den totala energin för kolliderande partiklar före kollisionen är lika med den totala energin för alla partiklar som produceras i kollisionen.
3. Teoretiska ramverk:
* Newtons rörelselag: Dessa lagar antar implicit energibesparing. Till exempel säger arbets-energi-teoremet att det arbete som gjorts på ett objekt är lika med dess förändring i kinetisk energi.
* Termodynamik: Den första lagen om termodynamik är ett direkt uttalande om lagen om bevarande av energi. Den säger att den totala energin i ett isolerat system förblir konstant.
4. Inga motexempel:
Trots omfattande forskning har inget experiment eller observation någonsin övertygat visat en kränkning av lagen om bevarande av energi. Detta gör det till en grundläggande och väletablerad fysikprincip.
5. Applikationer:
Lagen om bevarande av energi är grundläggande för att förstå och förklara ett brett spektrum av fenomen, inklusive:
* kraftproduktion: Kraftverk omvandlar olika former av energi (kol, kärnkraft, sol, etc.) till elektrisk energi.
* Motoreffektivitet: Effektiviteten hos motorer bestäms av hur mycket energi som omvandlas till användbart arbete och hur mycket som går förlorat som spillvärme.
* Klimatförändringar: Energibesparing är avgörande för att förstå hur växthusgaser fångar värme i atmosfären och bidrar till klimatförändringarna.
Sammanfattningsvis kommer bevisen som stöder lagen om bevarande av energi från olika källor, inklusive vardagliga observationer, vetenskapliga experiment, teoretiska ramverk och frånvaron av motsägelsefulla bevis. Detta gör det till en av de mest grundläggande och mest accepterade principerna inom fysik.
