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La loi de conservation de l'énergie est une loi importante de la physique. Fondamentalement, il est dit que si l’énergie peut passer d’un type à l’autre, la quantité totale d’énergie ne change pas. Cette loi ne s'applique qu'aux systèmes fermés, c'est-à-dire aux systèmes qui ne peuvent pas échanger d'énergie avec leur environnement. L'univers, par exemple, est un système fermé, contrairement à une tasse de café refroidissant lentement sur un comptoir.
Systèmes
Si un système peut échanger de l'énergie avec son environnement, ce n'est pas un système fermé et la conservation de l'énergie ne s'applique pas. La Terre, par exemple, n’est pas un système fermé, car elle peut recevoir la chaleur du soleil et la diffuser dans l’espace. Depuis que c'est un système ouvert, son énergie totale peut changer. L’univers dans son ensemble est un système fermé car, à notre connaissance, il n’est en contact avec aucun autre système ni univers. En conséquence, l'énergie totale de l'univers reste inchangée.
Formes d'énergie
L'énergie peut prendre de nombreuses formes différentes. Un objet en mouvement, par exemple, a une énergie cinétique ou énergie de mouvement. Un objet élevé au-dessus du sol a une énergie potentielle gravitationnelle parce que la gravité tire sur l’objet et le fait "vouloir" tomber. La lumière du soleil est une énergie sous forme de rayonnement. Les molécules de votre nourriture ont une énergie potentielle chimique que vous pouvez extraire par digestion, et votre corps a de l'énergie sous la forme la plus évidente - la chaleur.
Conversion de l'énergie
Dans l'univers dans son ensemble, l'énergie n'est jamais détruite - elle change simplement de forme. Lorsqu’une roche tombe, par exemple, le potentiel gravitationnel qu’elle possédait en raison de sa hauteur est transformée en énergie cinétique et lorsqu’elle frappe le sol, cette énergie cinétique se transforme en chaleur. Les plantes captent les radiations et convertissent l'énergie qu'elles contiennent en énergie potentielle chimique que vous extrayez lorsque vous mangez votre nourriture. Une centrale utilise le potentiel chimique du charbon en énergie et la transforme en énergie électrique. Dans tous ces scénarios, l'énergie ne fait que changer de forme.
Première loi
La première loi de la thermodynamique est une autre façon d’énoncer la loi de la conservation de l’énergie. Il dit que pour tout système, l'évolution de son énergie totale est égale à la quantité de travail qu'il effectue, moins la quantité d'énergie qui lui est transférée sous forme de chaleur. C'est simplement une autre façon d'expliquer la même idée, car l'énergie du système reste constante à moins de recevoir de l'énergie sous forme de travail ou de chaleur.