bevarelse af energi er en absolut lov, og alligevel ser det ud til at flyve i lyset af ting, vi observerer hver dag. Gnister skaber en ild, der genererer varmemanifest energi, der ikke var der før. Et batteri producerer strøm. En atombombe skaber en eksplosion. Hver af disse situationer er imidlertid simpelthen et tilfælde af energi skiftende form., Selv den tilsyneladende paradoksale mørke energi, der får universets ekspansion til at accelerere, vil vi se, adlyder denne regel.
loven om bevarelse af energi, også kendt som den første lov om termodynamik, hedder det, at energien i et lukket system skal forblive konstant—det kan hverken stiger eller falder uden indblanding udefra. Universet i sig selv er et lukket system, så den samlede mængde energi, der eksisterer, har altid været den samme. De former, som energi tager, ændrer sig imidlertid konstant.,
potentiale og kinetisk energi er to af de mest basale former, kendt fra gymnasiet fysik klasse: gravitationspotentiale er den lagrede energi af en sten skubbet op ad en bakke, klar til at rulle ned. Kinetisk energi er energien i dens bevægelse, når den begynder at rulle. Summen af disse kaldes mekanisk energi. Varmen i en varm genstand er den mekaniske energi af dens atomer og molekyler i bevægelse. I det 19. århundrede indså fysikere, at varmen produceret af en bevægende maskine var maskinens brutto mekaniske energi omdannet til atomernes mikroskopiske mekaniske energi., Kemisk energi er en anden form for potentiel energi lagret i molekylære kemiske bindinger. Det er denne energi, der er lagret i dine kropslige celler, der giver dig mulighed for at løbe og hoppe. Andre former for energi omfatter elektromagnetisk energi, eller lys, og atomenergi-den potentielle energi af de nukleare kræfter i atomer. Der er mange flere. Selv masse er en form for energi, som Albert Einsteins berømte E = mc2 viste.,
brand er en omdannelse af kemisk energi til termisk og elektromagnetisk energi via en kemisk reaktion, der kombinerer molekylerne i brændstof (træ, siger) med ilt fra luften for at skabe vand og kuldio .id. Det frigiver energi i form af varme og lys. Et batteri omdanner kemisk energi til elektrisk energi. En atombombe omdanner atomenergi til termisk, elektromagnetisk og kinetisk energi.
da forskere bedre har forstået energiformerne, har de afsløret nye måder for energi at konvertere fra en form til en anden., Da fysikere først formulerede kvanteteori, indså de, at en elektron i et atom kan hoppe fra et energiniveau til et andet, afgive eller absorbere lys. I 1924 Niels Bohr, Hans Kramers og John Slater foreslog, at disse kvantespring midlertidigt krænket energibesparelser. Ifølge fysikerne ville hvert kvantehopp frigøre eller absorbere energi, og kun i gennemsnit ville energi blive bevaret.
Einstein protesterede inderligt mod tanken om, at kvantemekanik trodsede energibesparelse. Og det viser sig, at han havde ret., Efter at fysikere raffinerede kvantemekanik et par år senere, forstod forskere, at selv om energien fra hver elektron kunne svinge i en probabilistisk uklarhed, forblev elektronens samlede energi og dens stråling konstant i hvert øjeblik af processen. Energi blev bevaret.
moderne kosmologi har tilbudt nye gåder i energibesparelse. Vi ved nu, at universet ekspanderer hurtigere og hurtigere-drevet af noget forskere kalder mørk energi. Dette menes at være den iboende energi pr., Men hvis universet er et lukket system med en begrænset mængde energi, Hvordan kan det gyde mere tomt rum, som skal indeholde mere indre energi uden at skabe yderligere energi?
det viser sig, at i Einsteins teori om generel relativitet skubber rumområder med positiv energi faktisk rummet udad. Efterhånden som rummet udvides, frigiver det lagret gravitationspotentiale energi, der omdannes til den indre energi, der fylder det nyoprettede volumen. Så selv universets udvidelse styres af loven om energibesparelse.