1.2.1. Энергия, теплота, мощность и работа

Энергия является характеристикой той или иной «системы», а изменение энергии представляет собой меру изменения состояния системы. В системе СИ единицей измерения энергии является джоуль. Энергия может принимать различные формы, связанные с действием тех или иных физических сил и работой, совершаемой ими. Как правило, формы энергии получают название от соответствующих сил или физических явлений. Особенно значимыми для промышленного производства являются следующие шесть основных форм энергии:

(i)Химическая энергия связана с действием сил, удерживающих атомы или ионы в составе молекул, и может рассматриваться как энергия химических связей. Для промышленности особенно значима химическая энергия углеродосодержащего топлива, которая высвобождается в процессе химических реакций (как правило, реакций окисления, которые протекают в форме горения и сопровождаются выделением диоксида углерода). Выделяющаяся при этом энергия обычно преобразуется в такие формы, более удобные для практического применения, как механическая энергия (например, в двигателе внутреннего сгорания) или тепловая энергия (например, при сжигании топлива с целью непосредственного подведения теплоты к технологическому процессу).

(ii)Механическая энергия связана с движением (например, движением поршня при расширении продуктов сгорания в ДВС) и может непосредственно использоваться для приведения в действие машин и механизмов, например, автомобилей или станков. Механическая энергия, в частности, широко используется для приведения в действие генераторов, преобразующих ее в электрическую энергию. Разновидностями механической энергии являются, в частности, энергия волн и энергия приливов.

(iii)Тепловая энергия связана с хаотическим движением (микроскопических) частиц материи. Она может рассматриваться как внутренняя энергия тела (точнее, одна из составляющих внутренней энергии). В качестве синонима «тепловой энергии» часто употребляется понятие «теплота». Следует, однако, заметить, что в строгом смысле количество теплоты как физическая величина представляет собой меру передачи тепловой энергии от одной системы (тела) к другой. Тепловая энергия может выделяться в ходе химических реакций (например, горения), ядерных реакций, вследствие электрического сопротивления или рассеяния (диссипации) механической энергии, например, в результате трения.

(iv)Электрическая энергия отражает способность электрических сил к совершению работы при изменении относительного положения электрических зарядов (например, при протекании электрического тока в цепи). Эта форма энергии тесно связана с магнитной энергией (магнитные силы возникают, в частности, при движении электрических зарядов); вместе они могут