1. 위치 에너지 = 퍼텐셜 에너지(Potential Energy) U
ㅇ 일을 할 수 있는 잠재된 능력 (단위 : 주울 [J])
- 물체 또는 계에 저장되는 에너지
. 물체의 속도가 아닌 위치에 만 의존하는 에너지
ㅇ 통상, 위치 에너지를 변화시키면,
- 그 만큼 외력이 보존력에 거슬러서 계에 대해 해 준 일이 있게됨
ㅇ 특징
- 보존력일 경우에 만, 퍼텐셜 에너지가 정의될 수 있음
- 보존력이 일을 하게되면, 퍼텐셜 에너지도 변화됨
* 즉, 보존력이 작용할 때, 물체의 위치 변화는,
. 그 물체의 퍼텐셜 에너지 변화량 = 그 위치 변화 만큼 보존력이 한 일량
2. 위치에너지의 例)
ㅇ 중력 퍼텐셜 에너지 : Ug(y) = mgy
- 중력장 내 높이에 따라 갖게되는 에너지
ㅇ 전기 퍼텐셜 에너지 : Ue(r) = ke qQ/r (구대칭 동종 점전하의 경우)
- ke = 1/4πεo
ㅇ 원자 화학적 퍼텐셜 에너지 : Uc(r) = - ke Z e2/r
- 전자 전하 : - e, 원자핵 전하 : + Z e (Z: 원자번호)
ㅇ 용수철 (탄성) 퍼텐셜 에너지 : Us(x) = 1/2 kx2
ㅇ 유체 압력 퍼텐셜 에너지 : Up(V) = pV
3. 힘과 위치에너지와의 관계
ㅇ F(x) = - dU(x)/dx
- U(x)의 기울기가 음이면, 반발력이 작용
- U(x)의 기울기가 양이면, 인력이 작용
※ 입자의 운동은 퍼텐셜 에너지가 낮아지는 방향으로 움직임
4. 화학 에너지(Chemical Energy), 화학적 퍼텐셜 에너지(Chemical Potential Energy) 이란?
ㅇ 화학 물질 내 저장된 화학적 위치 에너지
- 원자,전자 등이 서로간의 위치에 의존하는 에너지
. 정적기적 쿨롱 에너지
ㅇ 화학 에너지의 주요 단위 : 전자볼트[eV] = 1.602 x 10-19 [J])
ㅇ 화학 에너지의 변환 방식
- 화학반응시, 열 흡수(흡열),열 방출(방열) 등으로 다른 형태의 에너지로 변환됨
. 반드시 물질의 변화를 동반 함
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