1. Observations quotidiennes:
* Systèmes mécaniques: Considérez un pendule balançant. Il a une énergie potentielle au sommet de son swing et de son énergie cinétique en bas. L'énergie totale (potentiel + cinétique) reste constante tout au long de son mouvement.
* Transfert d'énergie thermique: Chauffer une casserole d'eau sur un poêle. Le poêle fournit de l'énergie thermique à l'eau, ce qui fait que les molécules d'eau se déplacent plus rapidement (augmentation de l'énergie cinétique). L'énergie thermique du poêle est transférée à l'eau, mais l'énergie totale reste la même.
* Circuits électriques: Lorsque vous allumez une ampoule, l'énergie électrique est transformée en énergie de lumière et de chaleur. L'énergie totale reste constante, même si elle change de forme.
2. Expériences scientifiques:
* Expérience de Joule: James Prescott Joule a démontré l'équivalence du travail mécanique et de la chaleur. Il a montré qu'en utilisant des travaux mécaniques (agitation de l'eau), il pouvait augmenter la température de l'eau, indiquant la conversion de l'énergie mécanique en énergie thermique.
* Réactions nucléaires: Les réactions nucléaires, comme la fission et la fusion, démontrent une conservation de l'énergie. La masse des réactifs avant la réaction est légèrement supérieure à la masse des produits après la réaction. Cette différence de masse est convertie en une énorme quantité d'énergie, comme décrit par la célèbre équation d'Einstein E =MC².
* Expériences de physique des particules: Les collisions de particules à haute énergie dans les accélérateurs, comme le grand collisionneur de hadrons, confirment la conservation de l'énergie. L'énergie totale des particules en collision avant la collision est égale à l'énergie totale de toutes les particules produites dans la collision.
3. Cadre théorique:
* Lois du mouvement de Newton: Ces lois assument implicitement la conservation de l'énergie. Par exemple, le théorème de l'énergie de travail indique que le travail effectué sur un objet est égal à son changement d'énergie cinétique.
* Thermodynamique: La première loi de la thermodynamique est une déclaration directe de la loi de conservation de l'énergie. Il indique que l'énergie totale d'un système isolé reste constante.
4. Pas de contre-exemples:
Malgré des recherches approfondies, aucune expérience ou observation n'a jamais démontré de manière convaincante une violation de la loi de conservation de l'énergie. Cela en fait un principe fondamental et bien établi de la physique.
5. Applications:
La loi de conservation de l'énergie est fondamentale pour comprendre et expliquer un large éventail de phénomènes, notamment:
* Génération de puissance: Les centrales électriques convertissent différentes formes d'énergie (charbon, nucléaire, solaire, etc.) en énergie électrique.
* Efficacité du moteur: L'efficacité des moteurs est déterminée par la quantité d'énergie convertie en travaux utiles et combien est perdu en tant que chaleur déchet.
* Changement climatique: La conservation de l'énergie est cruciale pour comprendre comment les gaz à effet de serre piègent la chaleur dans l'atmosphère et contribuent au changement climatique.
En conclusion, les preuves soutenant la loi de conservation de l'énergie proviennent de diverses sources, y compris des observations quotidiennes, des expériences scientifiques, des cadres théoriques et l'absence de toute preuve contradictoire. Cela en fait l'un des principes les plus fondamentaux et les plus largement acceptés en physique.
