Ke Kānāwai o ka Ikehu a me kona Hoʻololi ʻana
He manaʻo koʻikoʻi ka ikehu i ka physics e pāʻani ana i kahi hana koʻikoʻi i nā ʻano like ʻole o ko kākou ola. Pili nā kānāwai o ka ikehu a me kona hoʻololi ʻana ʻaʻole wale ma kahi macroscale, e like me nā mīkini a me nā mea kanu mana, akā ma kahi microscale hoʻi, e like me nā hopena kemika a me nā kaʻina hana olaola. E kūkākūkā kēia ʻatikala i nā kumumanaʻo kumu o nā kānāwai ikehu, nā ʻano ikehu, a pehea e hoʻololi ʻia ai ka ikehu i nā ʻōnaehana like ʻole.
Nā Kumumanaʻo Kumu o ke Kānāwai Ikehu
Ke nānā aku nei nā kānāwai ikehu i ʻelua mau kumumanaʻo nui: ke Kānāwai o ka Mālama ʻana i ka Ikehu a me ke Kānāwai ʻElua o Thermodynamics.
Ke Kānāwai o ka Mālama ʻana i ka Ikehu
ʻŌlelo ke Kānāwai o ka Mālama ʻana i ka Ikehu ʻaʻole hiki ke hana ʻia a luku ʻia paha ka ikehu, akā hiki ke hoʻololi wale ʻia mai kekahi ʻano a i kekahi. Ma ke ʻano makemakika, ua ʻōlelo ʻia kēia kānāwai penei:
\[ E_{\text{total}} = \text{constant} \]
ʻO ke ʻano kēia, i loko o kahi ʻōnaehana pani ʻia, e mau ana ka nui o ka ikehu, ʻoiai hiki i ka ikehu ke hoʻololi i ke ʻano, no ka laʻana mai ka ikehu kinetic a i ka ikehu hiki, a i ʻole mai ka ikehu uila a i ka ikehu wela.
Ke Kānāwai ʻElua o ka Thermodynamics
Hoʻolauna ke Kānāwai ʻElua o Thermodynamics i ke kumumanaʻo o ka entropy, ʻo ia ke ana o ka haunaele a i ʻole ka haunaele i loko o kahi ʻōnaehana. Ke ʻōlelo nei kēia kānāwai i loko o kekahi kaʻina hana kūlohelohe, e piʻi mau ana ka entropy holoʻokoʻa o ka ʻōnaehana a me kona puni. ʻO ke ʻano kēia, ua hoʻopuehu ʻia ka ikehu, a he mea hiki ʻole ke hoʻololi ʻia ka ikehu āpau i loko o kahi ʻōnaehana i hana pono me ka ʻole o ka nalowale ʻana o ka ikehu ma ke ʻano o ka wela.
Nā ʻAno Ikehu
Hiki ke loaʻa ka ikehu ma nā ʻano he nui, kēlā me kēia me nā ʻano kūikawā a me nā ʻano hoʻololi. Eia kekahi o nā ʻano ikehu maʻamau:
Ikehu Kinetic
ʻO ka ikehu kinetic ka ikehu i loaʻa i kahi mea e neʻe ana. Hiki ke helu ʻia ka nui o ka ikehu kinetic me ka hoʻohana ʻana i ke ʻano hana:
\[ E_k = \frac{1}{2}mv^2 \]
kahi ʻo \(m\) ka nuipa o ka mea a ʻo \(v\) ka wikiwiki o ka mea.
Ikehu Hiki
ʻO ka ikehu hiki ke loaʻa ka ikehu i loaʻa i kahi mea ma muli o kona kūlana a i ʻole ke ʻano. ʻO ka ikehu hiki ke loaʻa i ka umekaumaha, no ka laʻana, ua helu ʻia me ka hoʻohana ʻana i ke ʻano:
\[ E_p = mgh \]
kahi ʻo \(m\) ka nuipa o ka mea, ʻo \(g\) ka wikiwiki ma muli o ke koʻikoʻi, a ʻo \(h\) ke kiʻekiʻe o ka mea mai ke kiko kuhikuhi.
Ikehu Wera
ʻO ka ikehu wela ka ikehu i loaʻa i kahi mea ma muli o kona mahana. Loaʻa ia mai ka neʻe ʻana o nā molekala i loko o ka mea.
Ikehu Kemika
ʻO ka ikehu kemika ka ikehu i mālama ʻia i loko o nā pilina kemika ma waena o nā ʻātoma a me nā molekala. ʻO nā hiʻohiʻona maʻamau o ka ikehu kemika he mau wahie e like me ka gasoline a me ka meaʻai a mākou e ʻai ai.
Ikehu Uila
ʻO ka ikehu uila ka ikehu i hana ʻia e ke kahe ʻana o ka uku uila ma o kahi alakaʻi. Hoʻololi pinepine ʻia kēia ikehu i nā ʻano ikehu ʻē aʻe e like me ka ikehu wela, ka mālamalama, a i ʻole ka ikehu mechanical.
Ikehu Nukelea
ʻO ka ikehu nukelea ka ikehu i hoʻokuʻu ʻia i ka wā o nā hopena nukelea, inā paha he fusion (ka hui ʻana o nā nuklea) a i ʻole fission (ka māhele ʻana o nā nuklea). He nui ka hiki o kēia ikehu a hoʻohana ʻia i nā hale hana mana nukelea.
Hoʻololi Ikehu
ʻO ka hoʻololi ʻana i ka ikehu ke kaʻina hana o ka hoʻololi ʻana i ka ikehu mai kekahi ʻano a i kekahi. He mea koʻikoʻi kēia kaʻina hana no ka ʻenehana hou a hoʻohana ʻia i nā ʻano hana like ʻole, mai ka hana mana a i nā mea uila a me nā kaʻa. Eia kekahi mau laʻana o ka hoʻololi ʻana i ka ikehu:
Hoʻololi ʻana o ka Ikehu Mekanika i ka Ikehu Uila
He mea hana uila ka mea hana e hoʻololi i ka ikehu mechanical i ikehu uila. Hoʻokumu ʻia kāna kumu hana ma ke kānāwai o Faraday o ka induction electromagnetic, kahi e hoʻopuka ai kahi kahua magnetic e loli ana i loko o kahi wili uea i kahi au uila.
Hoʻololi ʻana o ka Ikehu Uila i ka Ikehu Mekanika
He mea hana ka motika uila e hoʻololi i ka ikehu uila i ka ikehu mechanical. Hana ia ma o ka mana magnetic i hana ʻia e ke au uila e kahe ana ma o kahi wili uea.
Hoʻololi ʻana o ka Ikehu Kemika i ka Ikehu Wera
ʻO ke kuni ʻana ke kaʻina hana e hoʻololi ʻia ai ka ikehu kemika i loko o kahi wahie i ikehu wela. Hoʻohana pinepine ʻia kēia kaʻina hana i nā mīkini kuni kūloko e hoʻoikaika i nā kaʻa.
Hoʻololi ʻana o ka Ikehu Wera i ka Ikehu Mekanika
He laʻana maʻamau ka ʻenekini mahu no ka hoʻololi ʻana i ka ikehu wela i ka ikehu mechanical. I loko o ka ʻenekini mahu, hoʻomehana ʻia ka wai a lilo i mahu, a laila e hoʻokele i kahi piston a turbine paha e hana i ka hana mechanical.
Hoʻololi ʻana o ka ikehu lā i ka ikehu uila
Hoʻololi pololei nā panela solar i ka ikehu lā i ikehu uila ma o ka hopena photovoltaic. Hana ʻia nā cell solar i nā mea semiconductor e omo i nā photons mai ka lā a hoʻokuʻu i nā electrons, e hana ana i kahi au uila.
Hoʻololi ʻana o ka Ikehu Uila i ka Ikehu Mālamalama
Hoʻololi nā kukui incandescent a me nā kukui LED i ka ikehu uila i ikehu mālamalama. Hana nā kukui incandescent ma ka hoʻomehana ʻana i kahi filament a hiki i ka wā e ʻālohilohi ai, ʻoiai nā kukui LED e hoʻohana i nā semiconductors e hoʻopuka i ka mālamalama ke kahe kahi au uila ma o lākou.
Ka Pono o ka Hoʻololi ʻana i ka Ikehu
ʻO ka pono o ka hoʻololi ʻana i ka ikehu he ana ia o ke ʻano o ka hoʻololi ʻana o kahi kaʻina hana i ka ikehu mai kekahi ʻano i kekahi. Hōʻike ʻia ka pono ma ke ʻano he pakeneka a ua helu ʻia ma ka hoʻohālikelike ʻana i ka ikehu pono i ka hoʻokomo ikehu holoʻokoʻa. Ma ke ʻano makemakika:
\[ \text{Ka Pono} = \left( \frac{\text{Ikehu Pono}}{\text{Ikehu Huina}} \right) \times 100\% \]
ʻAʻohe hoʻololi ikehu he 100% pono no ka mea aia mau kekahi pohō ikehu, ma ke ʻano o ka wela. No ka laʻana, ʻo ka mīkini puhi kūloko o kahi kaʻa he 25-30% wale nō ka pono, ʻoiai ʻo ka panela solar he 15-20%.
Nā hopena o ke kaiapuni o ka hoʻololi ʻana i ka ikehu
ʻO nā kaʻina hana hoʻololi ikehu, ʻoiai nā mea e pili ana i nā wahie fossil, he hopena koʻikoʻi ko lākou i ke kaiapuni. ʻO ka puhi ʻana i nā wahie fossil e hoʻopuka i nā kinoea ʻōmaʻomaʻo e like me CO2, ka mea e kōkua ai i ka hoʻomehana honua a me ka loli o ke aniau. Eia kekahi, hiki i nā mea haumia ea e like me SO2 a me NO2 ke hoʻoulu i nā pilikia olakino a hōʻino i nā kaiaolaola.
I ka hoʻohālikelike ʻana, ʻo nā hoʻololi ikehu hou e like me ka lā, ka makani, a me ka mana hydroelectric e loaʻa pinepine ana ka hopena liʻiliʻi i ke kaiapuni. Eia nō naʻe, he mau pilikia a me nā hopena ko kēlā me kēia ʻenehana ikehu, e like me ka hoʻohana ʻāina no nā mahi lā a me nā mahi makani a me nā hopena kaiaola o ke kūkulu ʻana i nā pā hydroelectric.
Ka hopena
ʻO nā kānāwai o ka ikehu a me kona hoʻololi ʻana ke kumu o nā ʻenehana hou he nui a mākou e hilinaʻi nei i kēlā me kēia lā. ʻO ka hoʻomaopopo ʻana i kēia mau loina kumu e hiki ai iā mākou ke hoʻomohala i nā hopena ikehu ʻoi aku ka maikaʻi a me ka hoʻomau. I ke alo o nā pilikia ikehu honua a me ka loli o ke aniau, he mea koʻikoʻi ka hoʻololi ʻana i nā kumu ikehu hou a me ka hoʻonui ʻana i ka pono o ka hoʻololi ikehu. Me ka hana hou ʻenehana a me nā kulekele kūpono, hiki iā mākou ke hōʻemi i ko mākou hopena i ke kaiapuni a hōʻoia i kahi lako ikehu palekana a hoʻomau no ka wā e hiki mai ana.
