Закон сохранения энергии — основной закон природы, заключающийся в том, что энергия замкнутой системы
сохраняется во времени. Другими словами, энергия не может возникнуть из
ничего и не может в никуда исчезнуть, она может только переходить из
одной формы в другую.
Закон сохранения энергии встречается в различных разделах физики и
проявляется в сохранении различных видов энергии. Например, в классической механике закон проявляется в сохранении механической энергии (суммы потенциальной и кинетической энергий). В термодинамике закон сохранения энергии называется первым началом термодинамики и говорит о сохранении энергии в сумме с тепловой энергией.
Поскольку закон сохранения энергии относится не к конкретным
величинам и явлениям, а отражает общую, применимую везде и всегда,
закономерность, то правильнее называть его не законом, а принципом сохранения энергии.
Частный случай — Закон сохранения механической энергии — механическая энергия консервативной механической системы сохраняется во времени. Проще говоря, при отсутствии сил типа трения (диссипативных сил) механическая энергия не возникает из ничего и не может никуда исчезнуть.
Ек1+Еп1=Ек2+Еп2
Закон сохранения энергии — это интегральный закон. Это значит, что он складывается из действия дифференциальных законов и является свойством их совокупного действия. Например, иногда говорят, что невозможность создать вечный двигатель
обусловлена законом сохранения энергии. Но это не так. На самом деле, в
каждом проекте вечного двигателя срабатывает один из дифференциальных
законов и именно он делает двигатель неработоспособным. Закон
сохранения энергии просто обобщает этот факт.
Симметрия в физике |
Преобразо-
вания |
Инвариант-
ность |
Закон
сохранения |
↕ трансляции времени |
Консервативность |
…энергии |
↔ трансляции пространства |
Однородность |
…импульса |
○ Вращения |
Изотропия |
…момента импульса |
× Группа Лоренца |
Относительность
Лоренц-инвариантность |
инвариантность интервала
(и др. скаляров пространства-времени) |
Согласно теореме Нётер, закон сохранения механической энергии является следствием однородности времени.
|