Mikä on potentiaalienergiayhtälö?

Useat tieteessä käytetyt yhtälöt tulevat potentiaalienergiayhtälöstä. Yleinen potentiaalienergiayhtälö tarkoittaa, että järjestelmälle tehty työ on yhtä suuri kuin menetetty potentiaalinen energia. Potentiaalienergia on mikä tahansa järjestelmään varastoitu energia, joka häviää työnteon yhteydessä. Sitä esiintyy monissa yleisissä muodoissa, kuten painovoiman potentiaalienergia menetetään, kun jokin putoaa kohti Maata. Kaikissa muodoissa potentiaalienergiayhtälö näyttää, mistä energia on peräisin työn suorittamiseen.

Jouset varastoivat energiaa joustavan potentiaalienergian muodossa, joka vapautuu, kun jousen annetaan rentoutua. Venytys sallii energian varastoinnin, ja jousen potentiaalienergia on yhtä suuri kuin työ, jonka jousi voi tehdä rentoutuessaan. Monet muut esineet varastoivat energiaa joustavan potentiaalienergian muodossa, mukaan lukien kuminauhat ja kitaran kielet. Molempia venytetään lujemmin saadakseen aikaan nopeamman värähtelyn, joka vastaa enemmän työtä elastisemman potentiaalienergian vuoksi.

Painovoima voi varastoida energiaa, koska kaikki massa vetää hieman toiseen massaan. Painovoiman potentiaalienergiayhtälö on monessa muodossa. Maan painovoima varastoi potentiaalista energiaa ja toimii, kun esineet nostetaan pois ja niiden annetaan vetää takaisin kohti Maata. Kun kärry kiipeää mäkeä ylös, sen energia varastoituu. Kun kärry menee mäen yli, kaikki varastoitu potentiaalienergia vapautuu, jolloin kärry liikkuu nopeammin tai tekee työtä. Muita painovoiman potentiaalienergiayhtälöitä ovat avaruuden kiertoradat, galaktinen liike ja mustat aukot.

Lämpötilan muutos edustaa työtä, ja kemikaalien potentiaalienergiayhtälö mittaa yleensä lämpötilan muutoksen. Kemikaalit varastoivat energiaa sidosten muodossa. Nämä sidokset voivat katketa ​​ja muuttaa asentoa vapauttaakseen potentiaalista energiaa ja nostaakseen lämpötilaa. Tämän muutoksen mittaaminen osoittaa, kuinka paljon potentiaalista energiaa kemiallisella reaktiolla on. Polttava bensiini osoittaa, kuinka neste varastoi potentiaalisen energian ja vapauttaa sen tuottaakseen äärimmäistä lämpöä.

Ydinvoima, kuten fissio, on esimerkki ydinpotentiaalienergiasta. Teho on yhtä suuri kuin tietyn ajan tehty työ, ja ydinvoima voidaan laskea ydinpotentiaalienergiayhtälöstä. Tämä energia varastoituu atomien muodostavien osien erittäin tiiviisiin yhteyksiin. Ydinfission aikana atomit absorboivat ylimääräisiä osia ja muuttuvat epävakaiksi. Kun atomit hajoavat vakaammiksi atomeiksi, ne vapauttavat energiaa, joka on varastoitu tiiviisiin yhteyksiin.