energianmuutoksessa

Energianmuutoksessa tarkoitetaan fysiikan peruskäsitettä, joka kuvaa järjestelmän sisäisen energian muutosta ajan funktiona. Käsite liittyy läheisesti energian säilymislakiin, joka väittää, että suljetussa järjestelmässä energian kokonaismäärä pysyy vakiona, vaikka se voi muuttaa muotoaan. Energianmuutoksessa tarkastellaan, miten eri energiamuodot, kuten liike-energia, potentiaalienergia, lämpöenergia tai kemiallinen energia, vaihtuvat keskenään.

Energianmuutoksen perusyhtälö esitetään usein muodossa ΔU = Q − W, missä ΔU on järjestelmän sisäisen energian muutos, Q on järjestelmään siirtynyt lämpöenergia ja W on järjestelmän suorittama työ. Yhtälö kuvaa, että energian muutos riippuu lämmön ja työn vaikutuksista. Esimerkiksi, kun kaasua puristetaan, sen sisäinen energia kasvaa, koska ulkoinen voima tekee työtä kaasulle.

Energianmuutoksessa on keskeinen rooli termodynamiikassa, joka tutkii energian siirtymistä ja sen vaikutuksia eri prosesseissa. Ensimmäisen lain mukaan energianmuutos on aina nollan ja kahden energiansiirron välissä. Toinen ja kolmas termodynamiikan laki rajoittavat entropian ja absoluuttisen nollapisteen käsitteitä, mikä vaikuttaa energian käytettävyyteen ja prosessien suuntaan.

Energianmuutoksessa voidaan soveltaa myös mekaniikkaa, esimerkiksi kun kappaleen liike- ja potentiaalienergia vaihtuvat. Esimerkiksi putoava kappale muuttaa potentiaalienergiaansa liike-energiaksi, kunnes se saavuttaa maahan osuessaan maksimiliike-energian. Tällöin energianmuutos on täysin mekaanista, ilman lämmön tai muiden energiamuotojen osallistumista.