Πώς μετράται η στιγμιαία ενέργεια;
Κατανόηση της έννοιας:
* Η ενέργεια είναι μια συντηρημένη ποσότητα: Δεν είναι μόνο "pop" σε ύπαρξη. Μεταμορφώνεται από τη μία φόρμα στην άλλη.
* Η ενέργεια συχνά μετράται με την πάροδο του χρόνου: Μετράμε την ενέργεια που μεταφέρεται ή καταναλώνεται σε ένα συγκεκριμένο διάστημα.
* Η στιγμιαία ενέργεια είναι θεωρητικά ένα χρονικό σημείο: Είναι η ενέργεια που σχετίζεται με μια συγκεκριμένη στιγμή.
Γιατί είναι δύσκολο να μετρηθεί άμεσα:
* Πρακτικοί περιορισμοί: Οι μετρήσεις του πραγματικού κόσμου περιλαμβάνουν πάντα ένα μικρό χρονικό διάστημα, ακόμη και αν είναι πολύ σύντομο.
* διακυμάνσεις: Τα περισσότερα συστήματα έχουν ενέργεια που ποικίλλει με την πάροδο του χρόνου.
Πώς το πλησιάζουμε:
1. Παράγωγα: Χρησιμοποιούμε την έννοια του παραγώγου από τον λογισμό. Το παράγωγο της ενέργειας σε σχέση με το χρόνο μας δίνει την στιγμιαία δύναμη. Η ισχύς είναι ο ρυθμός με τον οποίο η ενέργεια μεταφέρεται ή χρησιμοποιείται.
2. ισχύς μέτρησης: Μπορούμε να μετρήσουμε απευθείας την ισχύ, που είναι ο ρυθμός αλλαγής ενέργειας. Για παράδειγμα, ένας μετρητής ισχύος σε ένα κύκλωμα μετρά την στιγμιαία ισχύ.
3. παραδοχές: Μερικές φορές κάνουμε υποθέσεις για να απλοποιήσουμε την ανάλυση. Για παράδειγμα, εάν η ενέργεια ενός συστήματος αλλάξει αργά, θα μπορούσαμε να αντιμετωπίσουμε την ενέργεια ως ουσιαστικά σταθερή σε ένα μικρό χρονικό διάστημα.
Παραδείγματα:
* Ηλεκτρική ενέργεια: Μετράμε την εξουσία σε Watts, η οποία είναι joules ανά δευτερόλεπτο (ενέργεια ανά μονάδα χρόνου). Ένας μετρητής ισχύος μπορεί να σας δώσει μια σχεδόν ασταμάτητη ανάγνωση ισχύος.
* Μηχανικά συστήματα: Μπορούμε να υπολογίσουμε την στιγμιαία κινητική ενέργεια ενός αντικειμένου χρησιμοποιώντας την ταχύτητά του εκείνη τη στιγμή.
* Χημικές αντιδράσεις: Ο ρυθμός μεταφοράς θερμότητας κατά τη διάρκεια μιας αντίδρασης είναι ένας δείκτης της στιγμιαίας αλλαγής ενέργειας.
Key Takeaway: Η στιγμιαία ενέργεια είναι μια θεωρητική έννοια. Συχνά εστιάζουμε στη μέτρηση της ισχύος (ρυθμό αλλαγής ενέργειας) και στη συνέχεια να το χρησιμοποιήσουμε για να συναχθεί στιγμιαίες αλλαγές ενέργειας.
