エネルギー保存の法則とは？
えねるぎーほぞんのほうそく
「法則」の用語まとめを見るエネルギー保存の法則とは、孤立した系においてエネルギーの総量は常に一定に保たれるという、物理学の根本原理です。
エネルギー保存の法則とは、外部との相互作用がない孤立系では、エネルギーの形態がどのように変化しても、その総量は変化しないという法則です。熱力学の第一法則ともほぼ同義で扱われることがあります。
エネルギーには運動エネルギー・位置エネルギー（ポテンシャルエネルギー）・熱エネルギー・電気エネルギー・化学エネルギー・核エネルギーなど多様な形態がありますが、これらは互いに変換されるだけであり、新たに生まれたり消えたりすることはありません。たとえば高い所にある物体が落下すると、位置エネルギーが運動エネルギーへと変換され、地面に衝突すると熱や音エネルギーになります。
この法則が成立する背景には、時間並進対称性があります。数学者ノーターの定理によれば、物理法則が時刻によって変わらないという対称性から、エネルギーの保存が導かれます。
エネルギー保存の法則の主な応用例は次の通りです。
- 力学：振り子運動・衝突計算
- 熱機関：蒸気機関や内燃機関の効率評価
- 電気回路：電力の収支計算
- 核物理：核反応によるエネルギー放出量の算定
この法則は、永久機関（外部エネルギー供給なしに永続的に仕事をする機械）が原理的に不可能であることを示す根拠にもなっており、工学・科学のあらゆる分野で基盤となっています。
使い方・例文
振り子が最高点に達したとき運動エネルギーはゼロになり、すべてが位置エネルギーに変換されている状態がエネルギー保存の法則の典型的な例です。
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