Was ist eine potenzielle Energiegleichung?

Mehrere in der Wissenschaft verwendete Gleichungen stammen aus einer potentiellen Energiegleichung. Eine allgemeine potentielle Energiegleichung bedeutet, dass die an einem System verrichtete Arbeit gleich der verlorenen potentiellen Energie ist. Potentielle Energie ist jede gespeicherte Energie in einem System, die verloren geht, wenn Arbeit verrichtet wird. Es kommt in vielen gängigen Formen vor, wie zum Beispiel die potentielle Gravitationsenergie, die verloren geht, wenn etwas in Richtung Erde fällt. In jeder Form zeigt eine potentielle Energiegleichung, woher die Energie kam, um Arbeit zu verrichten.

Federn speichern Energie in Form von elastischer potentieller Energie, die freigesetzt wird, wenn die Feder entspannt wird. Durch das Dehnen kann Energie gespeichert werden, und die potentielle Energie einer Feder entspricht der Arbeit, die die Feder leisten kann, wenn sie sich entspannt. Viele andere Objekte speichern Energie in Form von elastischer potentieller Energie, einschließlich Gummibändern und Gitarrensaiten. Beide werden stärker gedehnt, um eine schnellere Schwingung zu verursachen, die aufgrund der elastischeren potentiellen Energie mehr Arbeit bedeutet.

Die Schwerkraft kann Energie speichern, da alle Masse leicht von anderer Masse angezogen wird. Die potentielle Energiegleichung für die Gravitation hat viele Formen. Die Schwerkraft der Erde speichert potenzielle Energie und funktioniert, wenn Objekte weggehoben werden und sich wieder zur Erde anziehen lassen. Wenn der Wagen einen Hügel hinaufklettert, wird seine Energie gespeichert. Wenn der Wagen über den Hügel fährt, wird die gesamte gespeicherte potenzielle Energie freigesetzt, wodurch der Wagen schneller fährt oder Arbeit verrichtet. Andere potenzielle Energiegleichungen für die Schwerkraft beinhalten Weltraumbahnen, galaktische Bewegung und Schwarze Löcher.

Eine Temperaturänderung stellt Arbeit dar, und eine potentielle Energiegleichung für Chemikalien misst normalerweise eine Temperaturänderung. Chemikalien speichern Energie in Form von Bindungen. Diese Bindungen können brechen und ihre Position ändern, um potenzielle Energie freizusetzen und die Temperatur zu erhöhen. Die Messung dieser Änderung zeigt, wie viel potentielle Energie eine chemische Reaktion hat. Das Verbrennen von Benzin zeigt, wie eine Flüssigkeit potenzielle Energie speichert und freisetzt, um extreme Hitze zu erzeugen.

Kernkraft wie Kernspaltung ist ein Beispiel für potenzielle Kernenergie. Leistung ist gleich der Arbeit, die über einen bestimmten Zeitraum verrichtet wird, und Kernenergie kann aus einer nuklearen potentiellen Energiegleichung berechnet werden. Diese Energie wird in den sehr engen Verbindungen zwischen den Teilen, aus denen Atome bestehen, gespeichert. Während der Kernspaltung absorbieren Atome zusätzliche Teile und werden instabil. Sobald die Atome zu stabileren Atomen zerfallen, setzen sie Energie frei, die in den engen Verbindungen gespeichert ist, die brechen.