Терминология. Энергия или мощность

ТЕРМИНОЛОГИЯ. ЭНЕРГИЯ ИЛИ МОЩНОСТЬ?

Николаев

Россия, Санкт-Петербург

Май 20, 2011

Давайте разберёмся в терминологии, что такое энергия, а что такое мощность?

Такой вопрос возникает, когда сомневаешься, может ли объект обладать энергией и может ли энергия переноситься объектом?

ПРИМЕЧАНИЕ. Под объектом будем подразумевать, всё материальное, то есть всё, что имеет массу. Масса – это количественная мера материи. Поэтому объекты – это макротела, атомы и молекулы, фотоны и нейтрино, эфирные частицы.

Как должны поступать в науке? Изучают данную проблему, дают определение основных терминов. Затем логично и последовательно следуют обозначенному пути.

Но в ”современной“ физике, как сейчас увидите (могли бы и раньше увидеть), всё запутано. Думаете случайно? Нет, не случайно. Для этого и дискуссии запрещены. Не было бы запрета на дискуссии – не было бы и ошибок.

Возьмём определение энергии из учебника, хотя определение энергии через работу не очень удачное.

Энергия – это физическая величина, определяющая способность тел совершать работу.

Это определение уже ошибочно и не логично. На самом деле это определение мощности. А определение энергии, если следовать, как написано в учебнике через работу, следующее. Энергия – это работа, совершённая за определённый промежуток времени.

Итак, из определения следует, что работа и энергия – это одно и то же. Это синонимы, хотя и не всегда привычные.

Работа-энергия в единицу времени это мощность – W (Дж/с).

Тогда работа-энергия за определённый промежуток времени будет (Дж).

Теперь надо ответить на самый главный вопрос, может ли объект обладать энергией?

Рассмотрим примеры.

1. У нас есть объект – электрический двигатель, который обладает мощностью W = 1 кВт. То есть в единицу времени он может произвести энергию-работу равную мощности. Электрический двигатель проработал t = 10 часов. То есть электрический двигатель совершил работу-энергию = 1 кВт * 10 час = 1000 Вт * 36000 с = Дж. За эту энергию-работу мы заплатили.

Вот график зависимости W(t)

Заштрихованная площадь представляет собой работу-энергию .

2. Теперь у нас другой объект – лошадь. Лошадь обладает мощностью W = 1 л. с. = 735 Вт. То есть в единицу времени она может произвести работу-энергию равную мощности. Лошадь проработала t = 10 часов. Лошадь совершила работу-энергию = 735 Вт * 10 час = 735 Вт * 36000 с = Дж.

Вот график зависимости W(t)

Заштрихованная площадь представляет собой работу-энергию .

Мы рассмотрели примеры, из которых ясно видно, что объекты электрический двигатель и лошадь обладают мощностью.

А, теперь подумайте, могут ли электрический двигатель и лошадь обладать энергией?

Смешно!

Получается, что объект, как таковой, не может ”обладать работой-энергией“ – это не имеет физического смысла. Ведь работа-энергия – это всего лишь математическое выражение, расчётная величина, зависящая от времени процесса.

А, чем же он может обладать? Только мощностью, которая является переносчиком силового взаимодействия. А силовые взаимодействия проверяются экспериментально.

Законы и закономерности не должны противоречить самим себе.

Коль дано определение какому-нибудь закону или закономерности, то будьте добры выдерживать их суть и смысл. В противном случае это не законы и закономерности.

Работа-энергия – это всего лишь математическое выражение, переменная расчётная величина, зависящая от времени, в отличие от мощности. А мощность – это одна из характеристик материального объекта. Любой объект может обладать мощностью, если имеется скорость . Чтобы рассчитать работу-энергию, нужно обязательно знать мощность объекта (или совокупности объектов, если их много, например, атомы и молекулы вещества). Только зная мощность можно определить энергию-работу, так как энергия-работа – это мощность объекта помноженная на время процесса. Можно сделать вывод. Работа-энергия связана со временем процесса. Чем больше рассматриваемый промежуток времени процесса, тем больше энергия-работа.

Когда математическое выражение для работы-энергии называют энергией, но в нём нет связи со временем, то оно не может называться работой-энергией. Работа-энергия – это . Если в формуле есть мощность и время, тогда это энергия-работа.

В физике всё должно быть логично, последовательно и точно.

Однако, следующие примеры покажут, что такой принцип соблюдается не всегда. Не соблюдение изложенных принципов является ошибкой. А ошибки надо исправлять.

Итак, мы выяснили, что объект (подразумевается всё материальное) может обладать мощностью. Энергия-работа – это мощность помноженная на время процесса. Энергия-работа – это математическое выражение, не характеризующее сам объект. ”Обладать работой-энергией“ – не имеет физического смысла.

Следующие примеры.

3. О кинетической энергии. Следующий объект – пуля. Пуля на выходе из ствола ружья имеет скорость V. Принято считать, что пуля имеет энергию . Но, что это на самом деле энергия или мощность? Имейте ввиду, что выражение ”принято считать“ не является доказательством того, что всё правильно и логично.

Во-первых. Мы выяснили, что объект может обладать только мощностью, а не энергией. Энергия – это мощность, помноженная на время процесса. А времени процесса в этой формуле не было, и нет.

Во-вторых. В формуле присутствует масса и скорость. Скорость – это мгновенная характеристика, которая если нет времени процесса , характеризует мощность . Значит, эта формула должна обозначать мощность объекта. И, соответственно, размерность должна соответствовать мощности (Дж/с). Пуля на самом деле обладает мощностью (Дж/с), которая является переносчиком силового взаимодействия. Мощность - это работа-энергия, которую пуля может совершить за 1 с. Ещё можно сказать, что это мгновенная фотография пули в полёте, характеризуемая силой и скоростью. А работа-энергия – это работа за какой-то промежуток времени и формула работы-энергии должна иметь вид ().

Сейчас Вы это ошибочно называете кинетическая энергия .

Как получилось, что выражение стало называться энергией? Ведь в нём нет ни силы, ни мощности, ни времени? Почему формула ошибочная? На самом деле - это формула урод.

Численное значение, рассчитанное по ней, равно мощности, а размерность имеет энергии. И называется энергия.

Вот, как это было.

.

Горе-физики-математики просто сократили время, и сила перестала присутствовать в формуле, а также перестало присутствовать время (длительность) процесса.

Отношение не является ускорением. Это, если мягко сказать, очень серьёзная ошибка. Скорость – это мгновенная характеристика. Машина или поезд едут со скоростью . Если Вы поделите скорость на время, что Вы узнаете? Всегда, если просто говорят скорость, то подразумевают, что она постоянная, ведь это мгновенная величина. Формула вовсе не описывает ускорение. Если , то никакого изменения скорости нет и нет, соответственно, и ускорения. Правильная и полная формула изменения скорости (ускорения) ,

где - ускорение,

- конечная скорость,

- начальная скорость.

Вот из таких несуразиц получают формулы в физике.

Неправильное применение математики привело к многочисленным ошибкам, которыми полна ”современная“ физика.

Мощность - переносчик силового взаимодействия. В каждый момент времени мощность имеет конкретное значение, зависящее от массы и скорости.

Правильным будет название мощность ,

где - сила инерции тела, математическое выражение, численно равное изменению количества движения, скалярная величина,

- ускорение, математическое выражение, численно равное изменению скорости, а при равномерном движении численно равное линейной скорости, скалярная величина.

Что-нибудь изменится при расчётах? Нет. И раньше в расчётах оперировали мощностью, называя её энергией.

Пуля на самом деле обладает мощностью. Кроме того, достигнув объекта стрельбы, пуля будет совершать работу в теле объекта своей мощностью, которая зависит от силы и скорости. При падении скорости убойная сила (мощность) пули уменьшается.

В расчётах используется мощность. Энергия-работа используется только тогда, когда необходим её учёт. Например, необходимость её оплачивать.

В-третьих. Можно построить график зависимости W(t)

- это время процесса.

Заштрихованная площадь представляет собой работу-энергию .

В-четвёртых. Если Вы будете откладывать по оси ординат работу-энергию , а по оси абсцисс время процесса тогда, что будет у Вас обозначать заштрихованная площадь? Ведь энергия – это . В формуле не было ни мощности, ни времени процесса. Поэтому делить якобы энергию по этой формуле на время процесса нельзя. Там его не предусмотрено и не было. Можно только умножать на время процесса.

- это время процесса.

Вот и тупик.

4. О потенциальной энергии. Следующим объектом будет кирпич. Вы подняли кирпич на 10 метровую вышку и положили его там. Принято считать, что данный кирпич обладает потенциальной энергией . Так ли это?

На самом деле кирпич на 10 метровой вышке обладает только массой.

Если кирпич столкнуть с вышки, то у кирпича появится скорость, а вместе с ней ещё одна характеристика – это мощность . Во время падения мощность у кирпича будет изменяться. Но для каждого момента времени она будет иметь конкретное значение. В момент удара о поверхность Земли кирпич будет обладать скоростью и, соответственно, мощностью .

Кроме того, достигнув поверхности Земли, кирпич будет совершать работу-энергию в веществе поверхности Земли своей мощностью.

В расчётах используется мощность. Энергия-работа используется только тогда, когда необходим её учёт. Например, необходимость её оплачивать.

Можно построить график зависимости W(t)

Заштрихованная площадь представляет собой работу-энергию .

Если Вы будете откладывать по оси ординат работу-энергию , а по оси абсцисс время тогда, что будет у Вас обозначать заштрихованная площадь?

Опять тупик.

5. О полёте фотона. Теперь объект частица – фотон. Принято считать, что фотон в полёте обладает энергией или . Так ли это на самом деле?

Во-первых. Как мы выяснили объект может обладать только массой, скоростью и мощностью. В приведённых формулах нет ни времени, ни мощности. Скорость полёта – это мгновенная характеристика. Найдём мощность фотона

. Сила в приведённом уравнении – это сила инерции.

Ускорение , численно равно . Так как скорость , то формула примет вид (), где ускорение численно равно .

Во-вторых. Фотон частица и может обладать только мощностью. Как видим всё указывает на то, что это не работа-энергия, а мощность (Дж/с).

ПРИМЕЧАНИЕ. Формула Планка связи энергии и частоты фотона - это недоказуемая гипотеза. Коэффициент пропорциональности в формуле должен быть обязательно вычислен экспериментально. Но этого не сделать. Тогда Планк пробует вместо экспериментально вычисленного коэффициента поставить в формулу что-нибудь из уже имеющегося. Под руку попадается константа из другой формулы . Размерность не подходит, она должна быть в (Дж). В формуле данная h – это всего лишь коэффициент пропорциональности, который обязан согласовать правую и левую части формулы. Поэтому, коль мы взяли численное значение коэффициента ”с потолка“, то размерность нужно применять правильно. Она должна быть .

В-третьих.. Можно построить график зависимости W(t)

Заштрихованная площадь представляет собой энергию .

В-четвёртых. Если Вы будете откладывать по оси ординат работу-энергию , а по оси абсцисс время тогда, что будет у Вас обозначать заштрихованная площадь?

Опять тупик.

6. О тепловой энергии. В данном случае объектов будет очень много – это атомы и молекулы вещества, а также переносчики тепла инфракрасные фотоны.

Название термина тепловая энергия также не правильное. Необходимо называть тепловая мощность, так как силовое взаимодействие переносится мощностью инфракрасных тепловых фотонов или (). Взаимодействие инфракрасных фотонов с веществом следующее. Внешний электрон, поглощая тепловой фотон, увеличивает свою мощность. Добавка массы незначительная, но зато у этой добавки большая скорость. В результате скорость электрона возрастёт и электрон перескочит на более верхнюю скоростную орбиту. Внешние электроны стали обладать большей мощностью. Объём атомов и молекул увеличился. Это мы воспринимаем как повышение температуры.

Но так как фотоны всё время переизлучаются, то их мощность суммировать и замерить невозможно. Тепловую мощность определяют с помощью особой характеристики – температуры, путём сравнения с эталоном (например, подкрашенный спирт в термометре). Измеренная температура вещества указывает на его тепловую мощность. Мощность мгновенная характеристика. Если Вас интересует, какое количество тепловой энергии Вы потребляете в своей квартире, то расчеты можно производить через объём прошедшей воды и разницы температур на входе и выходе. Это будет количество тепловой энергии, за которую надо платить. Вы поняли разницу. Вы потрогали батарею – это тепловая мощность. Но, когда эта тепловая мощность грела целый месяц – это тепловая энергия . Деньги платим за энергию. Это всего лишь расчётная величина, не характеризующая объект батарею. Температура батареи – это мощностная её характеристика.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Итак, в физике очень много запутанного. В некоторых случаях термины энергия и мощность правильные. Это механика и электродинамика. Но в большинстве случаев (это кинетическая и потенциальная энергии, термодинамика) они ошибочные.

При написании седьмого издания моей книги почти везде нужно термин энергия заменить на термин мощность.

Вот, например. Энергия от звёзд уносится фотонами и нейтрино всех диапазонов частот.

Правильно будет. Мощность от звёзд уносится фотонами и нейтрино всех диапазонов частот. Правда, непривычно!

Или. Основной закон природы – закон сохранения массы и энергии.

А правильно будет. Основной закон природы – закон сохранения массы и мощности.

Ведь энергией объекты обладать не могут – это идиотизм.

Сколько ещё времени будут заставлять изучать подобный бред школьников и студентов?

Здесь мы рассмотрели вопрос, как запутали всё в физике и мощность стали называть энергией.

Но, и это всё оказалось неправильно. Эйлер неправильно перевёл Ньютона, исключил из процесса причину и ввёл “некую” силу, которой не существует. Но об этом в следующих статьях.

Используемые источники:

1. “Эволюционный круговорот материи во Вселенной”. 6-ое издание,

СПб, 2010 г., 320 с.

2. ”Ошибочный перевод Эйлера законов Ньютона“. СПб, 2011 г., 44 с.