Превращения энергии в природе (физика, 7 класс)

Изучение законов дает наглядное представление о превращении энергии в природе. В физике за 7 класс ведется подробное изучение этого явления. В его основу заложен принцип сохранения энергии, которая никуда не исчезает, а переходит в другие формы существования. Например, меняет свой вид или передается от одного тела к другому. При этом ее количественный состав остается постоянным.

Оглавление:

• Теоретическая основа
• Виды энергии
• Механические превращения
• Энергетические ресурсы
• Биологические процессы

Теоретическая основа

Существующая в мире энергия никуда не исчезает. Она просто переходит в другое состояние. Это является законом природы, который постоянно подтверждается в разных разделах физики. При ударе по металлическому предмету последний нагревается. Происходит это потому, что энергия от падающего тела передается молекулам. При сильном соприкосновении камней высекается искра, которая тоже несет в себе тепло.

Чтобы понять суть этих явлений, нужно обратиться к внутреннему строению тел. Все они состоят из атомов, которые имеют ядро и вращающиеся вокруг него электроны. Эта мельчайшая структурная единица материи сохраняет свою целостность, благодаря наличию энергетических связей. При их распаде высвобождается энергия.

Виды энергии

Существует несколько видов энергии в природе. Взаимные превращения энергии постоянно наблюдаются в окружающем мире. При этом она делится на виды:

1. Механическая. Проявляет себя при движении, вращении или соприкосновении тел. Находит широкое применение в машиностроении.
2. Тепловая. Выделяется при взаимодействии молекул во время их хаотичного движения. Образуется в процессе сжигания топлива. Находит применение в отоплении.
3. Электрическая. Формируется при движении по цепи положительно и отрицательно заряженных частиц. Она необходима для приведения в действие различных станков или электрических приборов. Очень широкое применение нашла в быту.
4. Химическая. Первоначально она находится в атомах вещества. В дальнейшем ее высвобождение происходит при химических реакциях. Преобразовываться она может в электричество или тепло.
5. Магнитная. Формируется вокруг обмоток, по которым проходит электрический ток. В этих местах образовываются электромагнитные поля. Выглядят они в виде световых волн — инфракрасных или ультрафиолетовых. Также существуют радиоволны и рентгеновские лучи.
6. Ядерная. Заключена в ядрах атомов. Высвобождается при их делении. Еще большая сила возникает при синтезе легких ядер. Это называется термоядерной реакцией.
7. Гравитационная. Это силы, которые возникают между всеми предметами. Ощутимы они только при взаимодействии массивных тел. В первую очередь это заметно в космическом пространстве. Кроме того, в земных условиях ее можно наблюдать при поднятии любого предмета. Он будет притягиваться обратно к земле.

Все эти виды энергии взаимодействуют между собой, обладая способностью преобразовываться и превращаться из одного типа в другой. Понимая, какие превращения энергии происходят в природе, есть возможность их использования на благо человечества.

Механические превращения

В механике существует такое понятие, как потенциальная и кинетическая энергия. При этом они могут преобразоваться одна в другую. Этот переход удобно описать на примерах:

1. Колебания маятника. Если отвести нить с грузом на некоторый угол, а потом отпустить, то он сначала начнет медленно перемещаться вниз. На середине дистанции, не доходя крайней нижней точки, его скорость достигнет максимума. На этом ее приращение заканчивается, но груз по инерции поднимется на определенную высоту. Если рассмотреть этот процесс с физической точки зрения, то в первый момент потенциальная энергия груза будет иметь свой максимум. Двигаясь под действием силы тяжести, она постепенно превращается в кинетическую, с помощью которой, груз, переходя крайнюю нижнюю точку, продолжает движение вверх.
2. Колебания пружины. Примерно такое же преобразование происходит во время колебания груза на пружине. При оттягивании упругого элемента вниз создается потенциальная энергия силы пружины. По мере продвижения груза вверх она переходит в кинетическую. В верхней точке пружина останавливается, но потенциальная энергия силы тяжести опять тянет груз вниз.

Несколько другой процесс происходит при торможении колес. Тормозные колодки, соприкасаясь с дисками, останавливают их. При этом кинетическая энергия вращающегося колеса превращается в тепловую, нагревая тормозные колодки.

Энергетические ресурсы

Существующие в природе энергетические ресурсы с успехом используются человечеством. Примеры носят следующий характер:

1. Солнце. Поток солнечных лучей омывает нашу планету. Человечество научилось их использовать при помощи коллекторов. Эти аппараты поглощают солнечные лучи и образуют тепло.
2. Уголь, древесина, газ, нефть. Все эти ресурсы образовались в результате гниения организмов. Происходили такие процессы на протяжении множества миллионов лет.
3. ГЭС. Здесь идет преобразование механической силы падающей воды в электрическую энергию.
4. Ветер. Выработка электричества возможна при помощи ветряных агрегатов. Для этого используется перемещение воздушных масс.

Эксплуатируя земляные недра и атмосферные явления, человечество добывает энергию, которую использует на свои нужды.

Биологические процессы

Множество биологических организмов в процессе дыхания для своей жизнедеятельности используют кислород. Различные бактерии и грибы потребляют вещества, которые являются отходами существования для других живых организмов. Так происходит круговорот в природе.

Основную роль в поддержании жизни на Земле играет фотосинтез. Это такой биологический процесс, благодаря которому из неорганических веществ формируются органические соединения. Существует множество вариантов фотосинтеза. В одном из них в качестве побочного продукта образуется кислород. Углекислый газ является основным элементом для проведения реакции фотосинтеза.

Все биологические циклы, существующие в природе, сформировались самостоятельно. В настоящее время эта цепь может быть нарушена. Причиной является человеческая деятельность. Сжигание большого количества топлива, приводит к выделению углекислого газа, который поднимается в верхние слои атмосферы. Как результат, создается парниковый эффект, что ведет к глобальному потеплению климата на планете.