Закон сохранения энергии: определение и формула для студентов

Теория или закон сохранения энергии (ЗСЭ), определение и формулу которого рассмотрим в публикации, сформулирован много веков назад. Ещё физики древности поняли, что в природе ничто не исчезает и не появляется бесследно на любом уровне организации материи. Каждый материальный объект характеризуется потенциальной и кинетической энергиями, которые переходят одна в другую, расходуются на изменение состояния тела (системы) либо совершение работы.

Формулировка закона сохранения энергии

Проделываемая над или объектом работа приводит к изменению кинетической и потенциальной энергии, сумма которых называется внутренней. Величина выполненной работы – степень изменения энергетического состояния тела. Независимо от типа энергии, сконцентрированной в теле, она может преобразовываться в иные виды. Например, электродвигатель трансформирует получаемую от сети электроэнергию в механическую, термопара преобразовывает тепло в электричество, а нагревательный прибор – электрический потенциал в тепло.

Время формулировки ЗСЭ установить невозможно, этот фундаментальный принцип известен человечеству издревле. В идеальной ситуации он легко выводится эмпирически – опытным путём. Принцип отображает применимую к любым телам и системам закономерность, которая звучит как: энергия ниоткуда не берётся и никуда не исчезает, лишь преобразуется из одного вида в иной либо расходуется на совершение работы – изменение состояние системы.

Частные случаи

В физике полно частных случаев проявления закона сохранения энергии, это, например, законы сохранения:

• Заряда – сумма зарядов элементов изолированной системы неизменна.


• Импульса, момента импульса – сумма импульсов и их моментов для замкнутой структуры – величина постоянная.


• Массы – сохраняется для системы, независимо от происходящих в ней процессов.


• Чётности – сохранность знака физической величины при дискретных преобразованиях.


• Лептонного числа – остаётся константой в замкнутой системе.

Теория адаптирована под различные разделы физики, в частности, под:

• Термодинамику – описывается её первым началом или принципом.


• Гидродинамику – выражается уравнением Бернулли.


• Электродинамику – заключена в теорему Умова-Пойтинга.


• Оптику – два кванта, взаимодействуя с веществом, поглощаются им с испусканием третьей частицы, вобравшей в себя потенциал двух первых.


• Механику и прочие разделы.

Значение в философии

Философские предпосылки зарождения теории сохранения энергии приписываются ещё античным учёным, в частности, Пармениду. Древние философы сформировали принцип несотворимости и неуничтожимости материальных объектов: их масса и свойства перетекают из одной формы в иную.