Bia mộ của James Joule ở nghĩa trang Sale gần Manchester được khắc con số đầy tự hào 772.55. Con số này nói đến phép đo nổi tiếng mà ông đưa ra năm 1878 về đương lượng cơ của nhiệt ở dạng chính xác nhất. Joule phát hiện ra công cần thiết để nâng 1 pound (0,45 kg) lên 1 foot (0,3 m) theo phương thẳng đứng là công cần thực hiện ở mực nước biển để tăng nhiệt độ của một pound nước từ 60 lên 61°F (15,5 đến 16,1°C) trong một cơ cấu trông giống hệt máy làm kem bằng gỗ thô sơ. Kết quả nổi tiếng từ thí nghiệm bánh xe nước này (được Hội Hoàng gia Anh công bố năm 1850) đã lật đổ thứ lẽ phải thông thường đương thời cho rằng nhiệt là do chất lỏng gọi là caloric gây ra, và khẳng định tính phổ quát của Định luật bảo toàn năng lượng hay Định luật I nhiệt động lực học.
Đơn vị tiêu chuẩn của năng lượng và công được đặt theo tên của James Joule. 1 J là năng lượng khá nhỏ với con người. Ví dụ, cơ thể ta cần khoảng 8.000.000 J năng lượng mỗi ngày từ thực phẩm. Năng lượng cần thiết để nâng một quả táo 100 gram lên cao 1 m là 1 J, nhưng bạn nạp được khoảng 200.000 J khi ăn táo. Công suất là tốc độ lưu chuyển của năng lượng hoặc tốc độ thực hiện công, được ký hiệu là watt (1 W = 1 J/s) theo tên của kỹ sư James Watt. Con người tiêu thụ khoảng 100 J năng lượng mỗi giây hay công suất là 100 W.
Năng lượng là một đặc tính bí ẩn khiến giới triết học, toán học, khoa học tò mò và bối rối trong suốt nhiều thiên niên kỷ. “Energy” (năng lượng) khởi nguồn từ enérgeia trong tiếng Hy Lạp: “en” là “trong” và “ergon” là “hoạt động”. Nhưng thời kỳ đó, các yếu tố ngôn ngữ này không được sử dụng với ý nghĩa như ngày nay – năng lượng là khả năng sinh công. Trong lịch sử khám phá, có vô số quan sát về sự chuyển đổi từ dạng này sang dạng khác của năng lượng.
Định luật I nhiệt động lực học (hay Định luật bảo toàn năng lượng) nói rằng trong mọi hệ kín, bất kể chuyện gì xảy ra, năng lượng không tự sinh ra và cũng không tự mất đi. Nói cách khác, thứ mà ta gọi là “năng lượng” luôn được bảo toàn. Đây là định luật đặc biệt quan trọng, nhất là khi chúng ta cố gắng tìm hiểu chuyện xảy ra lúc năng lượng chuyển từ dạng này sang dạng khác nhờ vô số quá trình vật lý và hóa học phức tạp. Trong mọi quá trình, ta đều có thể tính toán và bắt đầu săn tìm năng lượng. Và ở một nơi nào đó, dạng này hay dạng khác, chúng ta đều sẽ tìm thấy cùng một lượng năng lượng ban đầu.
Trên thực tế, ta chỉ có thể tìm hiểu về thứ đang được bảo toàn bằng cách khám phá nguyên lý toán học đằng sau từng dạng năng lượng trong hệ. Ngày nay, chúng ta hiểu năng lượng ở cấp độ cơ bản nhất bằng toán học. Trước khi khám phá ra các định luật vật lý liên quan đến các dạng năng lượng và những phép toán biểu diễn chúng, chúng ta đã có một số khái niệm thực sự hấp dẫn – đôi khi là kỳ lạ – về thứ đang được bảo toàn.
—---------------
“Einstein Bỏ Túi - 10 Bài Học Ngắn Về: Năng Lượng Tái Tạo” là cuốn sách chắt lọc những vấn đề chính của chủ đề năng lượng tái tạo, đồng thời nghiên cứu cách khai thác hiệu quả nhất sức mạnh của một loạt các công nghệ năng lượng đột phá nhằm vươn tới một tương lai năng lượng bền vững.
Cuốn sách nằm trong bộ 4 cuốn sách gồm:
Bộ sách được ấn bản bởi thương hiệu sách ETS - đơn vị xuất bản hàng đầu trong lĩnh vực sách khoa học thường thức tại Việt Nam.
>> Đọc thêm các bài viết về khoa học:
- Tìm hiểu cách trí óc vận hành như thế nào: Lý do bạn đọc được những dòng chữ này!
- Khai sáng thời hiện đại: Có phải thế giới đang trở nên hạnh phúc hơn?
