Разделы: Физика, Философия
Размещена 10.02.2025.
Просмотров - 474

Что такое энергия

Ваганов Виктор Михайлович

пенсионер

пенсионер

УДК 530.1, 167.2

Введение

Актуальность темы состоит в том, что человечество давно пользуется термином «энергия» но до сих пор отсутствует чёткое однозначное физическое определение данного термина, раскрывающее суть энергии.

Большинство современных определений физических величин указывают на математическое содержание (скаляр, вектор), ничуть не раскрывая физической сущности определяемой физической величины. Это полностью относится и к определению понятия «энергия».

Целью данной статьи является раскрыть физическую суть понятия энергия, дать физически точное определение термина энергия. Приведённое в википедии определение [1], ничуть не раскрывает физической сути энергии и является по сути как разматематическим, а не физическим. Вот оно:

Эне́ргия — скалярная физическая величина, являющаяся единой мерой различных форм движения и взаимодействия материи, мерой перехода движения материи из одних форм в другие.

Ничего о физической сущности энергии, о том, чьим свойством она является, в чём выражается. Совершенно аналогично обстоит и с определениями кинетической [2] и потенциальной [3] формами энергии.

Так что же такое энергия

Вот какое определение точно и однозначно определяет физическую суть энергии, как измеримого свойства материальной системы, связанного с обменом или созданием движения:

Энергия — это производная физическая величина (ФВ), свойство материальной системы обмениваться движением (= кинетическая), или создавать движение (= потенциальная).

Из этого определения следует, что энергия делится на два базовых вида: кинетическую энергию движения и потенциальную энергию связи. Все остальные виды энергии представляют собой лишь различные комбинации этих двух базовых видов энергии. Так, тепловая энергия есть сумма потенциальной и кинетической энергии хаотического взаимодействия атомов/молекул веществ, образующих тела, жидкости, газы и плазму. А атомная энергия есть потенциальная энергия связи элементарных частиц, образующих атомные ядра.

Из этого определения также следует, что никакому изолированному телу нельзя приписать никакой энергии (кроме тепловой), ибо энергия может быть свойством только материальной системы взаимодействующих тел, т. е. энергия выделяется и проявляется только при взаимодействии. Поэтому, никакой ускоренной частице нельзя приписывать никакую энергию, пока она не встретится с мишенью и не вступит с ней во взаимодействие.

Вот ещё наглядные иллюстрации, доказывающие это определение:

Энергия, выделяющаяся во встречном и попутном столкновениях автомобилей, очевидно зависит не от их индивидуальных скоростей, а от их взаимной скорости сближения, которая является характеристикой именно системы, а не входящих систему тел. Ещё нагляднее это видно при причаливании транспортного корабля к космической станции, при огромной их скорости относительно Земли, которая однако никак не участвует в этом их взаимодействии.

Но, кинетическая энергия взаимодействия зависит не только от взаимной скорости, но и от масс взаимодействующих тел — массивное тело не может отдать всё своё движение лёгкому и после столкновения продолжает двигаться в прежнем направлении с меньшей скоростью, а лёгкое, после столкновения с более массивным, отскакивает от него с меньшей скоростью, но часть своего движения сохраняет. И лишь при лобовом упругом столкновении тел равной массы ранее двигавшееся тело останавливается, полностью отдав своё движение другому телу. При абсолютно неупругом столкновении, тела соединяются, и система тел исчезает, но в этом случае происходит преобразование существенной части энергии движения в тепловую энергию хаотического движения частиц, образующих это тело.

С потенциальной энергией ситуация аналогичная: камень, поднятый на высоту 1 метр с крыши 9-ти этажного дома, падая на землю, создаст количество движения значительно большее, чем затраченное на его подъём с крыши, потому что изменилась система взаимодействующих тел.

Таким образом, эти примеры доказывают, что энергия есть свойство именно материальной системы, и не может быть приписана никакому изолированному неделимому телу, только тепловая энергия может принадлежать изолированному, но делимому телу, ибо она есть энергия хаотического движения частиц, это тело образующих, т. е. для тепловой энергии любое макроскопическое тело есть система множества взаимодействующих микроскопических частиц. Следствием всего выше изложенного является проявление откровенной ложность «эквивалентности» массы и энергии. Энергия, как только что доказано, есть свойство материальной системы, а масса — это количественное свойство и мера материи, и при том же, что масса — основная, и потому инвариантная ФВ, отражающая свойство непосредственно самой материи, а энергия — производная ФВ, отражающая свойства не самой материи, а материальной системы. Таким образом, эти две физические величины характеризуют совершенно разные свойства материи, и потому ни о какой их «эквивалентности не может быть и речи.

Поскольку энергия есть свойство материальной системы, а не одиночного тела, то в случае взаимодействия двух движущихся тел произвольной массы, максимальная кинетическая энергия их взаимодействия определяется формулой, включающей участие обоих взаимодействующих тел :

Ek = (m1*m2/(m1+m2))*v²/2,

гдеv – это взаимная скорость сближения взаимодействующих тел, а (m1*m2/(m1+m2)) - это т. н. «приведённая масса»[2], определяющая неизменность состояния движения ЦМ системы при её внутренних взаимодействиях, в соответствии со Следствием 4 из ньютоновских законов движения материи. Как видно из этой формулы, энергия взаимодействия двух тел неравной массы определяется телом меньшей массы, ибо приведённая масса всегда меньше меньшего из двух взаимодействующих тел. Из этой формулы видно, что встреча автомобиля с воробьём, при любой взаимной скорости, может закончиться не более чем разбитым лобовым стеклом — энергия этого взаимодействия ограничена массой воробья. И именно поэтому, энергия взаимодействия встречных пучков ускоренных частиц вчетверо больше, чем энергия взаимодействия с неподвижной мишенью, ибо взаимная скорость вдвое больше, а энергия кинетического взаимодействия пропорциональна квадрату взаимной скорости.

А что же тогда определяет общеизвестная формула кинетической энергии: Ek = mv²/2? Она определяет максимальную энергию, которая может выделиться при полной остановке движущегося тела в данной материальной системе, а это возможно только, когда масса этой материальной системы много больше массы движущегося тела, что чаще всего и встречается в нашей обыденной жизни, когда рассматриваемая система включает в себя земной шар, масса которого много больше любых движущихся вокруг нас тел. И полная формула кинетической энергии взаимодействия двух тел так же даёт только максимальную энергию взаимодействия, при центральном ударе, когда вектор взаимной скорости направлен по линии, соединяющей центры масс взаимодействующих тел.При косом ударе, и при ударе не абсолютно упругом, эта энергия будет меньше.

В электродинамике энергия так же подразделяются на кинетическую и потенциальный виды. Кинетическая - энергия движения электричества, определяемая свойством инерции движения материи, выражается формулой: Ek = LI²/2, где L –индуктивность, мера инерции движения электричества, в отличие от массы, как меры инерции механического движения вещества, а I –это электрический ток, т.е. количество электричества, проходящее через поперечное сечение проводника в единицу времени. Потенциальная электрическая энергия представляет собой энергию поляризации диэлектрической среды, т.е. энергию электрического поля, которая накапливается например в конденсаторе, и выражается формулой: Ep = QU²/2, где Q – заряд конденсатора, U –электродвижущая сила между выводами конденсатора.

Энергия, как способность материальной системы обмениваться или создавать движение, всегда может преобразовываться из одного вида в другой и обратно: из кинетической в потенциальную, например в маятнике или колебательном контуре, и из механической в электрическую, например в электрогенераторе или электродвигателе.

Выводы

Точным физическим определением понятия энергия, как измеримого свойства материальной системы, является:

Энергия — это производная физическая величина (ФВ), свойство материальной системы обмениваться движением (= кинетическая), или создавать движение (= потенциальная).

Следствием такого определения энергии является понимание ложности представления об «эквивалентности» массы и энергии, которые являются совершенно разными физическими величинами, относящимися к совершенно разным материальным объектам: масса — индивидуальное свойство любого вещественного тела, а энергия — коллективное свойство материальной системы.

1. Энергия [Электронный ресурс] // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Энергия (дата обращения 21.01.2025).
2. Кинетическая энергия [Электронный ресурс] // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Кинетическая_энергия (дата обращения 02.02.2025).
3. Потенциальная энергия [Электронный ресурс] // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Потенциальная_энергия (дата обращения 02.02.2025)
4. Приведённая масса [Электронный ресурс] // Википедия URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Приведённая_масса (дата обращения 21.01.2025).

Рецензии:

10.02.2025, 21:42 Тарханов Олег Владимирович
Рецензия: 1.Автор статьи Ваганов Виктор Михайлович, обозначая ее цель, поступает в соответствии с советом Декарта. Именно Декарт полагал, что дача определений каким-либо категориям может привести к устранению непонимания между учеными, чем может способствовать прогрессу в любой отрасли познания. 2. Однако уже в АННОТАЦИИ к статье автор вместо изложения ПУТИ, который его привел к возможности приемлемого определения энергии, сразу пишет, что "Целью данной статьи является формулирование точного физического, а не математического, определение понятия "энергия". Этим он нарушает логику принятого в науке метода написания статьи. 3. Суждение по п.2 подтверждается мыслями во ВВЕДЕНИИ. Так, авто пишет: "Целью данной статьи является раскрыть физическую суть понятия энергия, дать физически точное определение термина энергия." Из приведенной мысли автора непонятно, что же является целью статьи - то-ли приведение обоснований для принятия иного определения ЭНЕРГИИ, то-ли раскрытие физической сути ЭНЕРГИИ. В результате происходит смешение не смешиваемых понятий. Действительно, цель "раскрытие физической сущности" и цель "дать точное определение ЭНЕРГИИ" - это разные по смыслу понятия. ВЫВОД. Автору необходимо устранить разночтения ставящихся им целей, сформулировать АННОТАЦИЮ в виде проведенных автором действий, которые необходимо приводят к формулировке ЗНЕРГИИ, в которой может быть раскрыта ее физическая сущность. До устранения замечаний публикация статьи не рекомендуется.

11.02.2025, 11:00 Колесников Анатолий Сергеевич
Рецензия: Рассуждения автора статьи с опорой на общеизвестные факты нового ничего не дают. Для себя автор открыл проблему в определениях. Споров в этой области нет,все давно обосновано. Вот если взять китайской понимание энергии ци, тогда возникнут суждения, противоречащие математическим и физическим. Тогда вопрос- почему? Попыьки ответить на этот вопрос даже на горизонте не видно у автора. Не думаю, что статья готова к публикации. Школьные представления, открывающего мир челоовека. Колесников А.С. Д.ф.н., проф.

11.02.2025, 11:27 Ильясов Фархад Назипович
Рецензия: 1) В списке литературы ссылки только на вики, это сразу указывает на дилетантский характер статьи. Нет ни одной ссылки на научные, академические издания. Поэтому автор не знает, например, о субстанциональной теории энергии, о которой, в частности, очень обоснованно писал Торичан Кравец в журнале «Успехи физических наук». 2) Автор не вполне разобрался в терминах: «кинетическая» и «потенциальная» энергии это не вполне корректные термины. Т.к. в термине «кинетическая энергия» – речь идет о ранее израсходованной энергии (а не об энергии как таковой), а в «термине потенциальная энергия» речь идет о ранее накопленной энергии. 3) Цитаты: «Энергия – это безмассовая субстанция, представляющая собой потенциал температуры, движения, работы, взаимодействия. Энергия существует в виде порций, квантов магнитной, электрической, тепловой, световой, ультрафиолетовой, рентгеновой и гамма энергии.» См.: Ильясов Ф. Н. Энергия как потенциал температуры, движения, работы, взаимодействия. М.: ИЦ Орион. 2023.

11.02.2025, 15:58 Мирмович Эдуард Григорьевич
Рецензия: Любые попытки определить, дать формулировки на любом уровне научности от макро до квантового, философского и даже просто рассуждения на лавочках и в банях, как рецензент когда-то дискутировал об этом в сауне с самим С.И. Сыроватским, 100-летие которого отмечается в эти дни, относительно таких (не терминов, не понятий, не величин) слов, как материя, вещество, энергия, информация являются актуальными. И это единственное достоинство представленного на рецензию текста автора. Определение, дефиниция... что это? А это лаконичная аргументированная фраза, основанная на нижележащих по уровню аксиоматических факторах, аспектах и пр., прочитав или услышав которую, мы без самого определяемого слова узнаём его. Средство защиты нижней части ноги, ступни при ходьбе - и мы не спутаем, что это обувь; средство измерения температуры тела – термометр, взаимодействие частиц с соприкосновением – упругое или неупругое столкновение. Произнесём ли мы первую часть определения "энергии" автора, вторую ли, даже объединив их словом "как" или "в виде", мы не сможем сказать, что речь идёт об энергии. Обладает ли кинетической энергией орбитальный спутник, весом и обеими видами энергии объект на стационарной орбите, как и электроны на своих орбитах? С кем или чем обменивается движением, каким, все ли виды перемещения являются таким движением, которым обмениваются объекты, каковы границы суммы или объединения элементов, представляющих то, что автор называет системой? Но о грамматике рецензент всегда говорит как о необходимом условии представления статьи в научный журнал, как о лакмусовой бумажке качества работы. Запятые не стоят, где надо (перед "но", например), и стоят, где не надо (перед "как" в определённых случаях). Рецензент просто требует представлять на рецензию работы, идеально выверенные грамматически, если автор хочет серьёзного обсуждения контента и смысла его труда. А определение... тогда уж лучше оставить "способность тела (можно и шире: объект, система, субстанция) совершить работу" - здесь нет никакой математики, на которую ссылается автор. Рецензент отказывается рекомендовать к публикации в научной печати данный текст в виде научной статьи. Но это не значит, что другие рецензенты не выскажутся иначе. Дискуссии здесь всегда большие.

11.02.2025, 16:45 Адибекян Оганес Александрович
Рецензия: Адибекян Оганес Александрович. Отзыв на рукопись статьи Ваганова В.М. по теме содержания термина «энергетика». Автор этой статьи указывает разные толкования этого термина, но с поиском более подходящего. Выбор автором сделан, он представит интерес для преподавателей физики. Но специфика работы и в том, что в составе списка использованной литературы ни одной авторской фамилии нет. Читателей обязывают выходить на содержание электронных публикаций и самим выяснять недостающие сведения.

14.02.2025, 13:40 Тарханов Олег Владимирович
Рецензия: 1. Автор не нашел нужным учесть замечания. 2. Ввиду изложенного - публикация статьи преждевременна.

15.02.2025, 15:18 Тарханов Олег Владимирович
Рецензия: 1. Замечания на его статью автор игнорирует и не исправляет, хотя исправить их - ровным счетом, ничего не стоит, так эти замечания, по сравнению с замечаниями других рецензентов, относятся всего лишь к форме и устранению противоречий между формой АННОТАЦИИ и приводимыми после нее новыми целями. 2. Из словопрения автора следует, что он просто не понимает русского языка и не воспринимает сути ПРАВИЛ написания отдельных частей научных статей. 3. Мотивы автор привел, но эти мотивы не опровергают замечаний. ВЫВОД- написанное автором без исправления замечаний не может быть опубликовано в научном журнале.

16.02.2025, 14:04 Тарханов Олег Владимирович
Рецензия: 1. Автор, как это обычно случается в подобных случаях, вместо учета замечания, на очередной стадии перешел на уничижительную форму оценки рецензента. 2.Однако эта форма, как известно, является лишь характеристикой уровня этичности личности автора, который не стесняется перейти, вместо учета замечаний или обоснований их необоснованности, к оценке рецензента, а не попытаться учесть замечания. 3. Рецензируемая статья по форме изложения, как изложено в рецензии, не отвечает требованиям, предъявляемым к изложению статьи, претендующей на нечто новое, но так и не раскрытое автором. 4. В виду не учета замечаний - публикация преждевременна.

17.02.2025, 11:52 Тарханов Олег Владимирович
Рецензия: 1. У меня была ТОЛЬКО одна рецензия. 2. Автор не устранил замечания по РЕЦЕНЗИИ, публикация его статьи невозможна.

17.02.2025, 20:56 Тарханов Олег Владимирович
Рецензия: 1. Наконец-то автор признал, что он замечания по рецензии потому не устранял (т.е. не посчитал нужным устранить противоречия между Аннотацией, ее формой и последующим текстом),что эти замечания, по его мнению, были пустопорожними. 2.В виду признания автора о том, что он (а это уже факт по переписке) и не собирался учитывать замечания для исправления статьи, статья не может быть рекомендована к опубликованию в научном журнале.

20.02.2025, 20:23 Тарханов Олег Владимирович
Рецензия: 1. Рецензию я дал всего одну. 2. В виду не учета замечаний - статья не может быть опубликована.

26.02.2025, 11:27 Тарханов Олег Владимирович
Рецензия: 1. Автор, увы, не учел замечаний, данных в рецензии от 10.02.2025 г. 2. Статья не может быть опубликована в научном журнале.



Комментарии пользователей:

14.03.2025, 22:21 Цорин Борис Иосифович Отзыв: Вот мы видим уже четвертую статью г-на Ваганова. Если в прошлых он переопределял понятия "основная и производная физическая величина", читал мысли Ньютона ради исправления формулировок его законов и убежденно постулировал существование эфира, то здесь он решил побыть немного менее глобальным "гением" и всего лишь дал свое определение энергии, из которого, что естественно для любителя эфира, вывел отрицание одной из основных формул теории относительности. Когда-то давно я тоже дал свое определение, только не энергии, а женской логики. "Женская логика - это четкая логическая система, в которой утверждение собственной правоты является аксиомой". Пожалуй, я готов слегка поменять формулировку и назвать это "женской логикой имени г-на Ваганова".

Оставить комментарий