Sisältö
Energiansäästölaki on tärkeä fysiikan laki. Pohjimmiltaan se sanoo, että vaikka energia voi muuttua yhdestä lajista toiseen, energian kokonaismäärä ei muutu. Tätä lakia sovelletaan vain suljettuihin järjestelmiin, tarkoittaen järjestelmiä, jotka eivät voi vaihtaa energiaa ympäristöönsä. Esimerkiksi maailmankaikkeus on suljettu järjestelmä, kun taas työtasolla hitaasti jäähtyvä kahvikuppi ei ole.
järjestelmät
Jos järjestelmä pystyy vaihtamaan energiaa ympäristöönsä, se ei ole suljettu järjestelmä ja energiansäästö ei koske. Esimerkiksi maa ei ole suljettu järjestelmä, koska se voi sekä vastaanottaa lämpöä auringosta että säteillä lämpöä avaruuteen. Koska sen avoimesta järjestelmästä, sen kokonaisenergia voi muuttua. Koko maailmankaikkeus on suljettu järjestelmä, koska tietojemme mukaan se ei ole kosketuksessa muihin järjestelmiin tai universumeihin. Näin ollen maailmankaikkeuden kokonaisenergia pysyy muuttumattomana.
Energian muodot
Energiaa voi olla monissa eri muodoissa. Esimerkiksi liikkuvalla esineellä on kineettinen energia tai liikkeen energia. Korkealla maanpinnalla koholla olevalla esineellä on gravitaatiopotentiaalienergia, koska painovoima vetää esinettä ja aiheuttaa sen "halun" putoamisen. Auringonvalo on energiaa säteilyn muodossa. Ruokasi molekyyleillä on kemiallista potentiaalienergiaa, jonka voit poimia ruoansulatuksen kautta, ja kehossasi on energiaa kaiken ilmeisimmässä muodossa - lämpöä.
Energian muuntaminen
Koko maailmankaikkeudessa energiaa ei koskaan tuhota - se vain muuttaa muotoja. Esimerkiksi, kun kallio putoaa, sen korkeuden takia omistama painovoimapotentiaali muuttuu kineettiseksi energiaksi ja kun se osuu maahan, kineettinen energia muuttuu lämmöksi. Kasvit ottavat säteilyä ja muuntavat sen sisältämän energian kemialliseksi potentiaalienergiaksi, jonka puolestaan uutat syödessasi ruokaa. Voimalaitos ottaa hiilessä kemiallisen potentiaalienergian ja muuttaa sen sähköenergiaksi. Kaikissa näissä tilanteissa energia muuttuu vain muodoissa.
Ensimmäinen laki
Ensimmäinen termodynamiikkalaki on toinen tapa julistaa energiaa säästävä laki. Sanotaan, että missä tahansa järjestelmässä muutos kokonaisenergiassa on yhtä suuri kuin sen tekemä työ vähennettynä siihen lämpöä siirretyn energian määrällä. Tämä on vain toinen tapa selittää sama ajatus, koska järjestelmän energia pysyy vakiona, ellei se vastaanota energiaa joko työn tai lämmön muodossa.