Énergie

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Énergie (Grec εργον ergon travail) est la capacité de faire de travail. C'est une quantité fondamentale des systèmes et de changement d'état.

Conservation d'énergie

Selon la Loi de conservation d'énergie, alias la première loi de thermodynamique, l'énergie ne peut ni se créer ni se détruire. Ainsi l'énergie totale en n'importe quel système isolé, y compris l'univers, reste constante.

Les découvertes de fission nucléaire et fusion nucléaire ont apparu d'enfreindre cette loi. Mais Albert Einstein a donné sa relation simple entre la masse et l'énergie:

\,\!E = mc^{2}

Cette relation est remarquablement robuste. Par exemple, l'énergie cinétique d'un corps mouvant aux vitesse approchantes celle que lumière est vraimont une série infinie. Cette série a de termes pour la correction à deuxième, troisième, et plus hauts ordres, et chacun a un pouvoir augmentant du carré du rayon de la vitesse du corps à la vitesse de lumière. Mais l'équation originelle de masse-énergie tient encore, si m en cette équation est la masse relativistique, pas la masse à reste. Ainsi, on peut écrire:

\,\!E = m_{0}c^{2} + E_{k}

Plus généralement, l'énergie totale dans l'univers est la somme de l'énergie totale de masse à reste et toutes les autres formes d'énergie (cinétique, potentielle, thermique, etc.).

Les scientifiques moderns définent une loi de conservation de masse-énergie. Selon ceci, bien que la masse et l'énergie peut se transformer, la quantité totale de masse-énergie en l'universe ne changera rien.

Définition de travail

Le travail est la forme la plus commune du transfert d'énergie. Classiquement, le travail est l'exercise de force pour déplacer un objet. En termes mathématiques,

W = \int F \cdot ds

Ici W est le travail et s est déplacement.

Types d'énergie

Énergie potentielle

En générale, l'énergie potentielle est le travail qu'on devrait faire sur un objet pour surmonter n'importe quelle restriction de sa motion. Ainsi,

E_{p} = - \int F \cdot ds

L'énergie potentielle spécifique due à gravité d'un objet à ou près de la surface d'un corps célèste est

\,\!E_{p,g} = mgh

m = masse du corps, g = accélération due à gravité, et h = n'importe quelle distance pour laquelle un corps, si lâché, peut tomber.

L'énergie potentielle générale due à gravité entre n'importe quels deux objets est

E_{p,g} = - G\frac{m_{1}m_{2}}{r}

G = constante gravitationnelle, chaque m est la masse d'un objet, et r est la distance entre les centres de masse des objets.

Énergie cinétique

L'énergie cinétique de n'importe quel objet est l'intégrale de vélocité multipliée par le changement de vitesse acquise. Ainsi

E_{k} = \int v \cdot dp = \frac{1}{2}mv^2

Aux vitesse relativistiques,

E_{k} = mc^{2}\Bigg(\frac{1}{\sqrt{1 - (v/c)^2}} - 1\Bigg)

Énergie électrique

L'énergie potentielle électrique entre deux corps de charges semblables (les deux positifs ou deux negatifs) est la quantité de travail exigée pour les apporter de séparation infinie à une distance fixée r. L'énergie potentielle électrique de deux corps de charges opposé serait le travail exigé pour séparer les deux corps de contacte (vraiment, coïncidence hypothétique des centres) à une distance fixée. Ceci se donne par:

E_{p,e} = \frac{1}{4\pi\epsilon_{0}}\frac{Q_{1}Q_{2}}{r}

\epsilon_{0} = \frac{10^{7}}{4\pi c_{0}^{2}}

est la permittivité électrique d'un vacuum.

Énergie magnétique

Le travail, ou au lieu, la torsion sur un objet de moment de dipôle magnétique m en un champ magnétique de densité de fondant magnétique B est

E_{p,m} = -m \cdot B

Dimensions et unités

Les dimensions d'énergie sont celles de masse multipliée par le carré de distance, divisée par le carré de temps.

L'unité normal de SI d'énergie est le joule, qui a le nom de James Joule. Un joule est la quantité de travail fait par exercisant une force d'un newton pour déplacer un objet par un mètre.

Problèmes pour les théories uniformitariennes

La problème la plus importante que l'énergie pose pour l'astronomie et la cosmologie uniformitariennes est que les astronomes ne peuvent pas expliquer complètement toute l'énergie gravitationnelle et cinétique en l'univers. Galaxies souvent pivotent plus vite que leur masse totale observée permettra. En outre, le [[changement rouge[[ observé de presque chaque objet autre qu'nôtre propre galaxie montre que les objets apparaissent a reculer de nôtre galaxie plus vite que l'explosion hypothétique qui s'appelle la grande explosion expliquerait.

Pour expliquer la difference entre la masse et énergie observées et attendues, les cosmologistes ont inventé les conceptes de matière sombre et énergie sombre pour expliquer l'énergie gravitationnelle et cinétique surabondantes. Les cosmologistes conventionnels estiment que 70 pourcent de la masse-énergie en l'univers, selon les chronologies normales (y compris la grande explosion), consiste d'énergie sombre, et un autre 25% consiste de matière sombre. D'autre part, le cosmologiste créationniste John Hartnett maintient, de la relativité cosmologique, que ces conceptes ne sont pas nécessaires.

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