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エネルギー保存の法則は、物理学の重要な法則です。基本的に、エネルギーはある種類から別の種類に変わることができますが、エネルギーの総量は変わらないということです。この法律は閉じたシステムにのみ適用されます。つまり、環境とエネルギーを交換できないシステムを意味します。たとえば、宇宙は閉じたシステムですが、カウンターの上でゆっくりと冷めるコーヒーカップはそうではありません。
システム
システムが周囲とエネルギーを交換できる場合、そのシステムは閉じられておらず、エネルギーの節約は適用されません。たとえば、地球は閉じたシステムではありません。なぜなら、地球は太陽から熱を受け取り、熱を宇宙に放射できるからです。オープンシステムなので、総エネルギーは変化します。私たちが知る限り、宇宙は他のシステムや宇宙と接触していないため、宇宙は全体として閉じたシステムです。その結果、宇宙の総エネルギーは変化しません。
エネルギーの形態
エネルギーにはさまざまな形があります。たとえば、動いているオブジェクトには、運動エネルギーまたは運動エネルギーがあります。地面から高く持ち上げられたオブジェクトは、重力がオブジェクトを引っ張って「望んでいる」ように落下させるため、重力ポテンシャルエネルギーを持っています。太陽からの光は、放射線の形のエネルギーです。食物中の分子には、消化により抽出できる化学ポテンシャルエネルギーがあり、体には最も明白な形である熱があります。
エネルギー変換
宇宙全体では、エネルギーが破壊されることはありません-それは単に形を変えます。たとえば、岩が落下すると、その高さによって所有されている重力ポテンシャルが運動エネルギーに変わり、地面に衝突すると運動エネルギーが熱に変わります。植物は放射線を受け取り、そこに含まれるエネルギーを化学ポテンシャルエネルギーに変換します。化学ポテンシャルエネルギーは、食べ物を食べると抽出されます。発電所は石炭の化学ポテンシャルエネルギーを電気エネルギーに変換します。これらのシナリオのすべてにおいて、エネルギーは単に形を変えています。
第一法
熱力学の第一法則は、エネルギー保存の法則を述べる別の方法です。どのシステムでも、総エネルギーの変化は、システムが行う仕事量から、熱としてシステムに伝達されるエネルギー量を引いたものに等しいと言います。これは、同じアイデアを説明するための別の方法に過ぎません。システムのエネルギーは、仕事または熱のいずれかの形でエネルギーを受け取らない限り一定のままであるためです。