ენერგიის შენახვის კანონი

სტატია ენერგიის შენახვის კანონის შესახებ

ენერგიის ფორმები

ჩვენს ყოველდღიურ ცხოვრებაში ენერგიის მრავალი ფორმა არსებობს. სამუშაოსა და ენერგიის თემაში ჩვენ უკვე გავეცანით მექანიკური ენერგიის ორ ფორმას, კერძოდ პოტენციური ენერგია დენ კინეტიკური ენერგიაპოტენციური ენერგია რამდენიმე ტიპისაა, მათ შორის გრავიტაციული EP, ელასტიური EP და E.P ელექტროენერგიაკინეტიკური ენერგია ორი ტიპისაა, კერძოდ, ტრანსლაციური კინეტიკური ენერგია და ბრუნვითი კინეტიკური ენერგია.

გემრიელ, მწიფე მანგოს გრავიტაციული პოტენციური ენერგია აქვს, რადგან ის ღეროზე ჰკიდია. იგივე ხდება, როდესაც მიწიდან გარკვეულ სიმაღლეზე იმყოფებით, მაგალითად, სახურავზე. ობიექტს გრავიტაციული პოტენციური ენერგია დედამიწასთან მიმართებაში მისი მდებარეობის გამო აქვს.

შურდულის დაჭიმულ რეზინას აქვს დრეკადობის პოტენციური ენერგია. შურდულს შეუძლია ქვის სროლა დაჭიმულ რეზინაში არსებული დრეკადობის პოტენციური ენერგიის გამო. ანალოგიურად, მშვილდოსნის მიერ მოზიდულ მშვილდს შეუძლია ისრის ამოძრავება დაჭიმულ მშვილდში არსებული დრეკადობის პოტენციური ენერგიის გამო.

დიდი ზომის მატერიის მიერ ფლობილი პოტენციური და კინეტიკური ენერგიის გარდა, რომელსაც ხშირად ვხედავთ ყოველდღიურ ცხოვრებაში, არსებობს ენერგიის სხვა ფორმებიც. არსებობს ელექტრო ენერგია, ბირთვული ენერგია, ქიმიური ენერგია და ა.შ. კინეტიკური თეორიის გაჩენის შემდეგ ითქვა, რომ სხვა ფორმებით ენერგია (ელექტრო ენერგია, ქიმიური ენერგია და ა.შ.) არის კინეტიკური ენერგია ან პოტენციური ენერგია ატომურ ან მოლეკულურ დონეზე. საკვებსა და საწვავში შენახული ქიმიური ენერგია ითვლება მოლეკულებში შენახულ პოტენციურ ენერგიად, მოლეკულების შემადგენელი ატომებს შორის ელექტრული ძალების გამო (ასევე ცნობილია, როგორც ქიმიური ბმები). ელექტრო ენერგია, მაგნიტური ენერგია, ბირთვული ენერგია ასევე შეიძლება ჩაითვალოს კინეტიკურ ენერგიად ან პოტენციურ ენერგიად ატომური მასშტაბით.

ენერგიის ფორმის ცვლილებები

მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ენერგია შეიძლება შეიცვალოს ერთი ფორმიდან მეორეში. მაკროსკოპულ დონეზე, ენერგიის გარდაქმნების უამრავი მაგალითის პოვნა შეგვიძლია. ღეროზე ჩამოკიდებულ მანგოს გრავიტაციული პოტენციური ენერგია აქვს. როდესაც მანგო მიწაზე ვარდება, მისი პოტენციური ენერგია მცირდება მიწისკენ მიმავალი გზის გასწვრივ. როდესაც ის იწყებს ვარდნას, პოტენციური ენერგია მცირდება, რადგან მანგოს ვერტიკალური მანძილი მიწიდან მცირდება. ეს ენერგია გარდაიქმნება ტრანსლაციურ კინეტიკურ ენერგიად, რადგან მანგოს სიჩქარე იზრდება მუდმივი გრავიტაციული აჩქარების გამო. გაჭიმულ შურდულის რხევაში შენახული ელასტიური პოტენციური ენერგია შეიძლება გარდაიქმნას ქვის ტრანსლაციურ კინეტიკურ ენერგიად, როდესაც შურდულის წევა შეწყდება... მოხრილი მშვილდიც ფლობს ელასტიური პოტენციურ ენერგიას.

მოხრილი მშვილდის ელასტიური პოტენციური ენერგია შეიძლება გარდაიქმნას ისრის ტრანსლაციურ კინეტიკურ ენერგიად. მიკროსკოპულ დონეზე ასევე შეგვიძლია ვიპოვოთ ენერგიის გარდაქმნების მაგალითები. როდესაც ნეონის ნათურას რთავთ, ელექტრული ენერგია ერთდროულად გარდაიქმნება სინათლის ენერგიად. კიდევ ერთი მაგალითია ელექტრული ენერგიის გარდაქმნა ბრუნვის კინეტიკურ ენერგიად (ვენტილატორი) და ა.შ. ელექტრული ენერგიის გარდაქმნის ეს პროცესი სინამდვილეში გამოწვეულია პოტენციურ და კინეტიკურ ენერგიას შორის ცვლილებით ატომურ ან მოლეკულურ დონეზე.

ენერგიის ფორმის ცვლილებები, როგორც წესი, გულისხმობს ენერგიის გადაცემას ერთი ობიექტიდან მეორეზე.

ენერგიის გარდაქმნები, როგორც წესი, გულისხმობს ენერგიის გადაცემას ერთი ობიექტიდან მეორეზე. მოხრილი მშვილდი გამოირჩევა ელასტიური პოტენციური ენერგიით. როდესაც მშვილდი უკან იწევს, მშვილდის ელასტიური პოტენციური ენერგია გარდაიქმნება ისრის ტრანსლაციურ კინეტიკურ ენერგიად. ამავდროულად, ენერგია გადადის მშვილდიდან ისარზე. როდესაც თქვენ უბიძგებთ გაჩერებულ მოტოციკლს, თქვენს სხეულში არსებული ქიმიური პოტენციური ენერგია გარდაიქმნება მოტოციკლის ტრანსლაციურ კინეტიკურ ენერგიად. ამავდროულად, ენერგია გადადის თქვენგან მოტოციკლზე. კაშხლის თავზე არსებულ წყალს აქვს გრავიტაციული პოტენციური ენერგია. ტიპიa წყლის ვარდნისას მისი გრავიტაციული პოტენციური ენერგია გარდაიქმნება ტრანსლაციურ კინეტიკურ ენერგიად. ვარდნისას წყალი შემდეგ ტურბინას ამოძრავებს. როდესაც წყალი ტურბინას ამოძრავებს, მისი ტრანსლაციური კინეტიკური ენერგია გარდაიქმნება ბრუნვის კინეტიკურ ენერგიად. ამავდროულად, ენერგია წყლიდან ტურბინაზე გადადის.

ენერგიის გადაცემისას ყოველთვის სრულდება მუშაობა.

თითოეულ მაგალითში, რომელიც იყო diროგორც ადრე განვიხილეთ, ენერგიის გადაცემას ყოველთვის თან ახლავს ძალისხმევა, ანუ მუშაობა. როდესაც ენერგია მშვილდიდან ისარზე გადადის, მშვილდი ასრულებს მუშაობას ისარზე. როდესაც ენერგია თქვენგან მოტოციკლზე გადადის, თქვენ ასრულებთ მუშაობას მოტოციკლზე. როდესაც ენერგია წყლიდან ტურბინაზე გადადის, წყალი ასრულებს მუშაობას ტურბინაზე. თუ მუშაობა არ შესრულდებოდა, ისარი არ იმოძრავებდა მშვილდის გაშვებისას და არც გაფუჭებული მოტოციკლი არ იმოძრავებდა ბიძგის დროს. იგივე შეიძლება ითქვას ტურბინაზე. სინამდვილეში კი ისარი, გაფუჭებული მოტოციკლი და ტურბინა მოძრაობენ.კ. დდაასკვნეს, რომ როდესაც ენერგია ერთი ობიექტიდან მეორეზე გადადის, ყოველთვის სრულდება მუშაობა (W).

მიუხედავად იმისა, რომ უკვე ვიცი, რომa ენერგია ყოველთვის იცვლის ფორმასკდერთი ობიექტიდან მეორეზე, მაგრამ მეცნიერებმა ვერ დაასკვნეს, რომ ენერგიაi მარადიული. მეცნიერები გაოგნებულები არიან სითბოს არსებობით. სითბო ყოველთვის ხახუნის გამო წარმოიქმნება. მაგალითად, თქვენ იატაკზე ბლოკს აწვებით. როდესაც ბლოკს აწვებით, თქვენს სხეულში არსებული ქიმიური პოტენციური ენერგია ბლოკის ტრანსლაციურ კინეტიკურ ენერგიად გარდაიქმნება. ამავდროულად, ენერგია თქვენგან ბლოკზე გადადის. როდესაც ენერგია თქვენგან ბლოკზე გადადის, თქვენ ბლოკზე ასრულებთ მუშაობას (W = Fs). რა თქმა უნდა, ბლოკი მოძრაობს.

გადაადგილების შემდეგ, ბლოკი, როგორც წესი, ჩერდება. ბლოკი ხახუნის გამო ჩერდება. სადაც ხახუნია, იქ სითბოა. Cსცადეთ ხელისგულების ერთმანეთზე შეზელვა. ხელისგულები იგრძნობთ თბილი კი იგივე ხდება სხივთანაც. იატაკის ზედაპირი და სხივის ფუძე ხდება თბილი ხახუნის გამო. ხახუნს ასევე ეწოდება გაფანტვის ძალა, რადგან ის ამცირებს ან გამორიცხავს მთლიან მექანიკურ ენერგიას (მექანიკური ენერგია = პოტენციური ენერგია + კინეტიკური ენერგია). ამ შემთხვევაში, ხახუნის ძალა გამორიცხავს ბლოკის ტრანსლაციურ კინეტიკურ ენერგიას. ბლოკის ტრანსლაციური კინეტიკური ენერგია ქიმიური პოტენციური ენერგიისგან მოდის.

კალორიები

Sმეცხრამეტე საუკუნემდე არცერთმა მეცნიერმა არ იცოდა აპა იტუ სითბო ატაუ სითბო. გაჩნდა თეორია, რომ სითბო გარკვეული ტიპის ნივთიერებაა (ამ ნივთიერებას კალორიულობა ეწოდება). მაგრამ ნივთიერებების არსებობა ბერნამა კალორიულობა ვერ დადასტურდება მისი არსებობა. მას შემდეგ, რაც 1830-იანი წლების ბოლოს, ჯეიმს ჯოული (1818–1889 წწ.)) ჩაატარა ექსპერიმენტი და აღმოაჩინა, რომ დაკარგული კინეტიკური ენერგია ყოველთვის იგივეა, თითქოსr შედეგად.

არც სითბო და არც კინეტიკური ენერგიაk ცალ-ცალკე მარადიულია. ყოველთვის მარადიული კინეტიკური ენერგიისა და სითბოს საერთო რაოდენობაა. ექსპერიმენტების შედეგებზე დაყრდნობით, ჯოულმა შედარება მოახდინა სითბოს გადაცემასთან დარი მაღალი ტემპერატურის ობიექტები (ცხელი ობიექტები) ke დაბალი ტემპერატურის ობიექტები (ცივი ობიექტები). Jოულემ დაასკვნა, რომ თუr არისn ენერგია, რომელიცg ტემპერატურული სხვაობის გამო მოძრაობა. ეს არის სითბოს განმარტება მაკროსკოპული თვალსაზრისით. მიკროსკოპული თვალსაზრისით, სიცხის ახსნა შესაძლებელია კინეტიკური თეორიის გამოყენებით.

აირების კინეტიკური თეორიის თემაში გავიგეთ, რომ ობიექტის ტემპერატურა ობიექტის შემადგენელი მოლეკულების კინეტიკური ენერგიის საზომია. რაც უფრო მაღალია ობიექტის ტემპერატურა, მით უფრო დიდია მის შემადგენელი მოლეკულების კინეტიკური ენერგია. კინეტიკური ენერგია დაკავშირებულია მოძრაობის სიჩქარესთან. რაც უფრო დიდია მოლეკულების კინეტიკური ენერგია (უფრო მაღალი EK), მით უფრო დიდია მოლეკულების მოძრაობის სიჩქარე (უფრო მაღალი v). Aთუ მაღალი ტემპერატურის მქონე ობიექტს (ცხელ ობიექტს) დაბალი ტემპერატურის მქონე ობიექტს (ცივ ობიექტს) შევეხებით, სითბო ავტომატურად გადავა მაღალი ტემპერატურის მქონე ობიექტიდან ცივ ობიექტზე.a დაბალი ტემპერატურა. როდესაც ობიექტის ტემპერატურა იზრდება, ობიექტის შემადგენელი მოლეკულების კინეტიკური ენერგია იზრდება (მოლეკულური მოძრაობის სიჩქარე იზრდება). შეიძლება დავასკვნათ სითბო სწრაფად მოძრავი მოლეკულების კინეტიკური ენერგიაა.

მას შემდეგ, რაც გავიგეთ, რომ სითბო არის მოძრავი ენერგია კარენა ტემპერატურის სხვაობა (მაკროსკოპული მნიშვნელობა) ან სითბო არის სწრაფად მოძრავი მოლეკულების კინეტიკური ენერგია (მიკროსკოპული მნიშვნელობა), საბოლოოდ მეცნიერებიn ჩამოაყალიბეთ ენერგიის შენახვის კანონი:

ენერგიას შეუძლია გადავიდეს ერთი ფორმიდან მეორეში, ერთი ობიექტიდან მეორეში, მაგრამ მთლიანი ენერგია არასდროს მცირდება ან იზრდება.

Pენერგიის ფორმის ცვლილებებიi გულისხმობს ენერგიის გადაცემას ერთი ობიექტიდან მეორეზე. ენერგიის ყოველ გადაცემას ყოველთვის თან ახლავს ძალისხმევა, ასევე ცნობილი როგორც სამუშაო. Დაფუძნებული მეცნიერების მიერ ჩატარებული ექსპერიმენტებისა და ანალიზის შედეგების საფუძველზე ცნობილია, რომ სითბო სინამდვილეში არის ენერგია, რომელიც გადადის ტემპერატურული სხვაობის გამო (მაკროსკოპული გაგება) ან სითბო არის სწრაფად მოძრავი მოლეკულების კინეტიკური ენერგია (მიკროსკოპული გაგება). შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ენერგიის გადაცემაში მონაწილეობს მუშაობა (W) და სითბო (Q). თერმოდინამიკის პირველი კანონი არის კანონი, რომელიც ხსნის სითბოსა და მუშაობასთან დაკავშირებული ენერგიის გადაცემას. Kსითბო და მუშაობა ენერგიის ფორმები არ არისმე, მაგრამ მხოლოდ მონაწილეობს ენერგიის გადაცემაში ობიექტებს შორის, ობიექტებსა და ცოცხალ არსებებს შორის ან ცოცხალ არსებებსა და ცოცხალ არსებებს შორის.

თერმოდინამიკის პირველ კანონში, ჩვენ ჯუგა გაეცანით ახალ სიდიდეს, კერძოდ, შინაგან ენერგიას (U). შინაგანი ენერგია არის მოლეკულების სრული კინეტიკური ენერგია და პოტენციური ენერგია, რომელიც წარმოიქმნება მოლეკულის შემადგენელი ატომების ან ობიექტის ან ცოცხალი არსების შემადგენელი მოლეკულების ურთიერთქმედების შედეგად. ყველა ობიექტი შედგება ატომების ან მოლეკულებისგან. ამრიგად, სამყაროში ყველა ობიექტს უნდა ჰქონდეს შინაგანი ენერგია. სითბოსა და მუშაობის შემცველი ენერგიის გადაცემის ყველა პროცესი გამოიწვევს შინაგანი ენერგიის ცვლილებას.