Статија за законот за зачувување на енергијата
Форми на енергија
Во нашиот секојдневен живот, постојат многу форми на енергија. Во темата за работа и енергија, бевме запознаени со две форми на механичка енергија: потенцијална енергија и кинетичка енергија . Потенцијалната енергија се состои од неколку вида, вклучувајќи гравитациона енергија, еластична енергија и електрична енергија . Кинетичката енергија се состои од два вида: транслациска кинетичка енергија и ротациона кинетичка енергија.
Вкусното, зрело манго има гравитациска потенцијална енергија бидејќи виси од стеблото. Истото се случува и кога сте на одредена висина над земјата, на пример, на покрив. Објектот поседува гравитациска потенцијална енергија поради неговата положба во однос на Земјата.
Истегнатата гумена лента на праќата поседува еластична потенцијална енергија. Праќата може да лансира камен поради еластичната потенцијална енергија содржана во истегнатата гума. Слично на тоа, лакот што го влече стрелец може да покрене стрела поради еластичната потенцијална енергија содржана во истегнатиот лак.
Покрај потенцијалната и кинетичката енергија што ја поседува големата материја и која често ја гледаме во секојдневниот живот, постојат и други форми на енергија. Постои електрична енергија, нуклеарна енергија, хемиска енергија итн. По појавата на кинетичката теорија, се вели дека енергијата во други форми (електрична енергија, хемиска енергија итн.) е кинетичка енергија или потенцијална енергија на атомско или молекуларно ниво. Хемиската енергија складирана во храната и горивото се смета за потенцијална енергија складирана во молекули, поради електричните сили меѓу атомите што ги сочинуваат молекулите (исто така познати како хемиски врски). Електричната енергија, магнетната енергија, нуклеарната енергија, исто така, може да се сметаат за кинетичка енергија или потенцијална енергија на атомско ниво.
Промени во формата на енергија
Важно е да се напомене дека енергијата може да се менува од една форма во друга. На макроскопско ниво, можеме да најдеме безброј примери на трансформации на енергија. Манго што виси од своето стебло поседува гравитациона потенцијална енергија. Како што мангото паѓа на земја, неговата потенцијална енергија се намалува по должината на неговиот пат кон земјата. Како што почнува да паѓа, потенцијалната енергија се намалува бидејќи вертикалното растојание на мангото од земјата се намалува. Оваа енергија се трансформира во транслациона кинетичка енергија бидејќи брзината на мангото се зголемува поради постојаното гравитационо забрзување. Еластичната потенцијална енергија складирана во истегната праќа може да се трансформира во транслациона кинетичка енергија на камен кога ќе се ослободи влечењето на праќата... закривен лак исто така поседува еластична потенцијална енергија.
Еластичната потенцијална енергија во закривен лак може да се трансформира во транслациска кинетичка енергија на стрелата. На микроскопско ниво, можеме да најдеме и примери за енергетски трансформации. Кога ќе вклучите неонско светло, електричната енергија истовремено се трансформира во светлосна енергија. Друг пример е трансформацијата на електричната енергија во ротациона кинетичка енергија (вентилатор) итн. Овој процес на трансформирање на електричната енергија е всушност предизвикан од промената помеѓу потенцијалната енергија и кинетичката енергија на атомско или молекуларно ниво.
Промените во формата на енергија обично вклучуваат пренос на енергија од еден објект на друг.
Трансформациите на енергија обично вклучуваат пренос на енергија од еден објект на друг. Закривен лак има еластична потенцијална енергија. Кога лакот е повлечен, еластичната потенцијална енергија на лакот се менува во транслациска кинетичка енергија на стрелата. Во исто време, енергијата се пренесува од лакот на стрелата. Кога туркате застоен мотоцикл, хемиската потенцијална енергија во вашето тело се менува во транслациска кинетичка енергија на мотоциклот. Во исто време, енергијата се пренесува од вас на мотоциклот. Водата на врвот на браната има гравитациска потенцијална енергија. Кога водата паѓа, нејзината гравитациска потенцијална енергија се менува во нејзина транслациска кинетичка енергија. Водата што паѓа потоа придвижува турбина. Кога водата ја придвижува турбината, нејзината транслациска кинетичка енергија се менува во нејзина ротациска кинетичка енергија. Во исто време, енергијата се пренесува од водата на турбината.
Работата секогаш се извршува кога се пренесува енергија.
Во секој од претходно дискутираните примери , преносот на енергија е секогаш придружен со напор. Кога енергијата се движи од лакот кон стрелата, лакот врши работа на стрелата. Кога енергијата се движи од вас кон мотоциклот, вие вршите работа на мотоциклот. Кога енергијата се движи од водата кон турбината, водата врши работа на турбината. Ако не се изврши работа, стрелката би било невозможно да се движи кога лакот ќе се ослободи, ниту пак расипан мотоцикл би се движел кога ќе се турне. Истото важи и за турбината. Но, всушност, стрелата, расипаниот мотоцикл и турбината се движат . Може да се заклучи дека напорот (W) секогаш се врши кога енергијата се движи од еден објект на друг.
Иако знаат дека енергијата секогаш ја менува формата од еден објект во друг, научниците не биле во можност да заклучат дека енергијата е зачувана. Научниците се збунети од постоењето на топлина. Топлината секогаш се појавува поради триење. На пример, туркате блок што е на подот. Кога го туркате блокот, хемиската потенцијална енергија во вашето тело ја менува формата во транслациска кинетичка енергија на блокот. Во исто време, енергијата се пренесува од вас на блокот. Кога енергијата се пренесува од вас на блокот, вие вршите работа на блокот (W = Fs). Секако, блокот се движи.
Откако ќе се помести, блокот обично запира. Блокот запира поради триење. Таму каде што има триење, има и топлина. Обидете се да ги триете дланките една од друга. Дланките ви се топли, нели ? Истото се случува и со блокот. Површината на подот и основата на блокот се загреваат поради триењето. Триењето се нарекува и дисипативна сила бидејќи ја намалува или елиминира вкупната механичка енергија (механичка енергија = потенцијална енергија + кинетичка енергија). Во овој случај, силата на триење ја елиминира транслациската кинетичка енергија на блокот. Транслациската кинетичка енергија на блокот доаѓа од хемиската потенцијална енергија.
Калор
SПред деветнаесеттиот век, ниту еден научник не знаел апа иту топлина атау топлина. Се појави теорија дека топлината е одреден вид супстанца (оваа супстанца се нарекува калорична). Но присуството на супстанции бернама калориското не може да се докаже неговото постоење. Бидејќи крајот на 1830-тите, Џејмс Џул (1818–1889)) спроведе експеримент и откри дека изгубената кинетичка енергија е секогаш иста како даr што произлегува од.
Ниту топлина ниту кинетичка енергијаk се вечни одделно. Она што е секогаш вечно е вкупната количина на кинетичка енергија и топлина. Врз основа на резултатите од неговите експерименти, Џул направил споредба со преносот на топлина dari предмети со висока температура (жешки предмети) ke предмети со ниска температура (ладни предмети). JОуле заклучи дека акоr еn енергија штоg се движи поради температурни разлики. Ова е дефиницијата за топлина од макроскопска гледна точка. Од микроскопска гледна точка, топлината може да се објасни користејќи ја кинетичката теорија.
Во темата за кинетичката теорија на гасовите, научивме дека температурата на еден објект е мерка за кинетичката енергија на молекулите што го сочинуваат објектот. Колку е повисока температурата на еден објект, толку е поголема кинетичката енергија на молекулите што го сочинуваат објектот. Кинетичката енергија е поврзана со брзината на движење. Колку е поголема кинетичката енергија (повисока EK) на молекулите, толку е поголема брзината на движење (повисока v) на молекулите. Ако допреме објект со висока температура (топол објект) со објект со ниска температура (ладен објект), топлината автоматски тече од објектот со висока температура кон објектот со ниска температура . Кога температурата на еден објект се зголемува, кинетичката енергија на молекулите што го сочинуваат објектот се зголемува (брзината на молекуларното движење се зголемува). Може да се заклучи дека топлината е кинетичка енергија на брзо движечките молекули.
Откако дознаа дека топлината е енергија што се движи поради температурни разлики (макроскопска дефиниција) или дека топлината е кинетичка енергија на брзодвижечки молекули (микроскопска дефиниција), научниците конечно го формулираа законот за зачувување на енергијата:
Енергијата може да се менува од една форма во друга, да се движи од еден објект во друг, но вкупната енергија никогаш не се намалува ниту се зголемува.
Промените во формата на енергија вклучуваат пренос на енергија од еден објект на друг. Секој пренос на енергија е секогаш придружен со напор или работа. Врз основа на резултатите од експериментите и анализите на научниците, познато е дека топлината е всушност енергија што се пренесува поради разлики во температурата (макроскопско разбирање) или топлината е кинетичка енергија на брзодвижечки молекули (микроскопско разбирање). Можеме да кажеме дека работата (W) и топлината (Q) се вклучени во преносот на енергија. Првиот закон на термодинамиката е закон што го објаснува преносот на енергија што вклучува топлина и работа. Топлината и работата не се форма на енергија , туку се вклучени само во преносот на енергија помеѓу објекти, помеѓу објекти и живи суштества или помеѓу живи суштества.
Во првиот закон на термодинамиката, се запознаваме и со нова величина: внатрешна енергија (U). Внатрешната енергија е вкупната кинетичка енергија на молекулите и потенцијалната енергија што произлегува од интеракциите меѓу атомите што ја сочинуваат молекулата или интеракциите меѓу молекулите што ја сочинуваат предметот или живо суштество. Секој предмет е составен од атоми или молекули. Затоа, секој предмет во универзумот мора да има внатрешна енергија. Секој процес на пренос на енергија што вклучува топлина и работа ќе резултира со промена на внатрешната енергија.
