Potential Energy   위치 에너지, 퍼텐셜 에너지

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
        . 보존력이 작용하여 일으킨, 물체의 위치 변화는, 
        . 그 물체의 `퍼텐셜 에너지의 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
     - 용수철에 변형을 일으킨 일은, 용수철에 위치 에너지로써 저장됨
  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
        . 이때, 반드시 물질의 변화를 동반 함