Inhoud
De wet van behoud van energie is een belangrijke natuurkundewet. Kort gezegd staat er dat hoewel energie van de ene soort in de andere kan veranderen, de totale hoeveelheid energie niet verandert. Deze wet is alleen van toepassing op gesloten systemen, wat betekent dat systemen geen energie kunnen uitwisselen met hun omgeving. Het universum is bijvoorbeeld een gesloten systeem, terwijl een koffiekopje dat langzaam afkoelt op een aanrecht niet.
Systems
Als een systeem energie kan uitwisselen met zijn omgeving, is het geen gesloten systeem en is energiebesparing niet van toepassing. De aarde is bijvoorbeeld geen gesloten systeem omdat het zowel warmte van de zon kan ontvangen als warmte in de ruimte kan uitstralen. Omdat het een open systeem is, kan de totale energie veranderen. Het universum als geheel is een gesloten systeem omdat het voor zover we weten niet in contact staat met andere systemen of universums. Bijgevolg blijft de totale energie van het universum onveranderd.
Vormen van energie
Energie kan veel verschillende vormen aannemen. Een object dat beweegt, heeft bijvoorbeeld kinetische energie of bewegingsenergie. Een object dat hoog boven de grond is opgeheven heeft zwaartekrachtpotentiele energie omdat zwaartekracht aan het object trekt en ervoor zorgt dat het "wil" vallen. Licht van de zon is energie in de vorm van straling. De moleculen in je voedsel hebben chemische potentiële energie die je via de spijsvertering kunt extraheren, en je lichaam heeft energie in de meest voor de hand liggende vorm van alle - warmte.
Energieconversie
In het universum als geheel wordt energie nooit vernietigd - het verandert gewoon van vorm. Wanneer bijvoorbeeld een rots valt, wordt het zwaartekrachtpotentieel dat het bezat op grond van zijn hoogte omgezet in kinetische energie, en wanneer het de grond raakt, verandert die kinetische energie in warmte. Planten nemen straling op en zetten de energie die het bevat om in chemische potentiële energie die je op zijn beurt extraheert wanneer je je voedsel eet. Een energiecentrale neemt chemische potentiële energie in kolen en zet het om in elektrische energie. In al deze scenario's verandert energie gewoon van vorm.
Eerste wet
De eerste wet van de thermodynamica is een andere manier om de wet van behoud van energie te vermelden. Het zegt dat voor elk systeem de verandering in de totale energie gelijk is aan de hoeveelheid werk die het doet minus de hoeveelheid energie die als warmte wordt overgedragen. Dit is slechts een andere manier om hetzelfde idee uit te leggen, omdat de energie van het systeem constant blijft, tenzij het energie ontvangt in de vorm van werk of warmte.