에너지,energy

일,work을 할 수 있는 능력
또는 열,heat을 이동하는 능력? CHK
일,work이나 열,heat과 변환가능?
(일을 해준다) = (에너지를 전달한다)
일과 에너지의 관계는 일,work 페이지도 참조



2. 운동에너지,kinetic_energy

K, EK

  • 일(W)과 운동에너지(K)의 관계 : W=ΔK=K₂-K₁, 일은 운동에너지의 변화량과 같다

3. 역학적에너지,mechanical_energy

역학적에너지 = 위치에너지 + 운동에너지
역학적에너지,mechanical_energy = 퍼텐셜에너지,potential_energy + 운동에너지,kinetic_energy
$E=mgh+\frac12mv^2$
E = K + U = 일정

(외부 힘이 없다면) 보존

4. 전기에너지,electric_energy

전력량과 동의어인듯? (WpKo:전력량)

일단 전력 P는
전력 = 일 / 단위시간
P = W / t
단위 W (watt)

전력량은 거기(전력)에 시간을 곱한 것. 전기가 일정 시간 동안 하는 일의 양.
W = P t
단위는 Wh (watt hour)를 J 대신 보통 쓴다고 함.

따라서 전력량 = 일 = 에너지.


$W=Pt=VIt=I^2Rt=\frac{V^2}{R}t$

운동에너지
$U_K=\frac12mv^2$ (m: 물체의 특성, v: 운동의 원인)
코일에 저장되는 자기 에너지
$U_B=\frac12LI^2$ (L: 코일의 특성, I: 자기의 원인)
축전기에 저장되는 전기 에너지
$U_E=\frac12CV^2$ (C: 축전기의 특성, V: 전기의 원인)

See 유도기,inductor, 인덕턴스,inductance, 축전기,capacitor, 전기용량,capacitance

5. 자기에너지,magnetic_energy

바로 위 전기에너지 참조 및 비교.

저장되는 자기에너지는 인덕터와 관련이 깊음. See 유도기,inductor#s-2


7. 파동에너지,wave_energy

파동,wave 자체는 에너지를 전달하는 역할을 하는 ... 그런 것 같은데..

파동의 에너지 혹은 일률,power은 대충
진폭,amplitude의 제곱, 진동수,frequency의 제곱에 비례하는 식이 있던 것 같은데 내용 추가. TBW

대충 에너지밀도,energy_density 전기에너지밀도,electric_energy_density 포인팅_벡터,Poynting_vector 등이 현재 존재하는 em wave의 energy와 관련이 있는 페이지인듯 한데....CHK



관련: 파동,wave#s-9 파동의 세기

8. 화학에너지 chemical energy

9. 결합에너지 bond energy


화합물을 구성하고 있는 각 원소 결합을 원자 상태로 해리시키는 데 필요한 에너지

AKA (원자간) 공유결합에너지(covalent bond energy)

Q: '해리에너지'랑 부호,sign만 다른 것인가?

10. (화학의) 활성화에너지, activation energy (주의)

주의:
그냥 에너지가 아니고 양 당 에너지임
단위가 J이 아니고 J/mol임

See 활성화에너지,activation_energy

11. 에너지 보존, conservation of energy

에너지 보존 법칙, law of conservation of energy
에너지는 생성되거나 파괴되지 않는다 (핵반응을 제외하면)

KE + PE = constant
KEi + PEi = KEf + PEf

Up: 보존,conservation


역학적 에너지 보존 법칙

(공기 저항 등 다른 힘이 작용하지 않으면,)
운동하는 물체의 운동에너지와 위치에너지의 합은 일정
$E_k+E_p=\frac12mv^2+mgh=\textrm{constant}$

n.b. Ep=mgh 는 지표 부근에서만 적용


(고딩 물1 교과서, 공을 자유낙하시키는 상황 가정)
떨어지는 동안
  • 중력에 의한 위치 에너지는 감소하고
  • 운동 에너지는 증가한다.
그림과 같이, 질량 $m$ 인 공, 지면으로부터 높이 $h_1,h_2$ 지날 때의 속도는 각각 $v_1,v_2$ 이다.
거리 $h_1-h_2$ 만큼 떨어졌으므로,
중력이 공에 한 일은 $mg(h_1-h_2)$
운동에너지의 증가량은 $\frac12mv_2^2-\frac12mv_1^2$
(이걸 같다고 놔도 되고, 아래 방법도 얘기함.)

등가속도 운동을 하므로 공식 $v_2^2-v_1^2=2as$ 를 쓸 수 있고,
여기에 가속도 $a\leftarrow g$ 와 거리(=높이) $s\leftarrow h_1-h_2$ 를 대입하면
$v_2^2-v_1^2=2gs=2g(h_1-h_2)=2gh_1-2gh_2$
양변에 $\frac12m$ 을 곱하면
$\frac12mv_2^2-\frac12mv_1^2=mgh_1-mgh_2$

즉 어떤 방법으로든
$\frac12mv_1^2+mgh_1 = \frac12mv_2^2+mgh_2$

물체의 낙하 운동의 전 과정에서 물체의 (운동 에너지)와 (위치 에너지)의 합은 일정하다.
다른 외부 힘이 작용하지 않고 중력만 작용할 때, 중력장 내에서 운동하는 물체의 역학적 에너지는 보존된다.
$E_k+E_p=E$ (일정)
이것을 역학적 에너지 보존의 법칙이라고 한다.


(고딩 물1 교과서, 탄성력에 의한 역학적 에너지 보존)
용수철 상수 $k,$ 물체 질량 $m,$ 마찰 없는 수평면 위, 공기저항 없음 가정.

$A$ 만큼 늘어난 P점에서의 역학적 에너지는
$E=E_k+E_p=0+\frac12kA^2=\frac12kA^2$
이다.

줄어들면서 $x$ 만큼 늘어난 Q점을 지나는 순간에 운동 에너지 $\frac12mv^2$ 은,
P점에서의 탄성 위치 에너지 $\frac12kA^2$
Q점에서의 탄성 위치 에너지 $\frac12kx^2$ 의 차이와 같으므로
$\frac12mv^2=\frac12kA^2-\frac12kx^2$
이항하면
$\frac12mv^2+\frac12kx^2=\frac12kA^2$
$E_k+E_p=E$
즉 (운동에너지) + (탄성위치에너지)의 합은 일정하다.

12. 기타

상대성이론 질량-에너지 등가원리에 의해 질량,mass과 변환 가능.
질량-에너지 동등성(mass-energy equivalence)
$E=mc^2$

'열에너지'라는 것은 동어 반복인가?? CHK. WpKo: 참조.
그런 것 같지는 않고 화학에서
thermal energy : 원자와 분자의 무질서한 운동과 관련된 에너지,
열,heat온도,temperature가 서로 다른 두 물체 사이 열에너지의 이동 ..이라 언급.
2020-09-27 현재는 열=에너지 동의어처럼 써놓은 서술 지워지고 오개념이라고 반박.
2023-06-12 열에너지,thermal_energy 페이지 만듦.

광자,photon 한 개의 에너지는 플랑크_상수,Planck_constant 곱하기 빛의 진동수,frequency
$E=hf$
h의 단위는 J·s이며 f의 단위는 s-1, 곱하면 J.

어원: 그리스어 내부(en), 일(ergon)의 합성어 ('물체의 내부에 간직된 일')