Artikkel om loven om energibevaring
Energiformer
I hverdagen vår finnes det mange former for energi. I emnet arbeid og energi har vi blitt introdusert for to former for mekanisk energi: potensiell energi og kinetisk energi . Potensiell energi består av flere typer, inkludert gravitasjonsenergi, elastisk energi og elektrisk energi . Kinetisk energi består av to typer: translasjonskinetisk energi og rotasjonskinetisk energi.
En deilig, moden mango har gravitasjonspotensiell energi når den henger fra stilken. Det samme skjer når du er i en viss høyde over bakken, for eksempel på et tak. Et objekt har gravitasjonspotensiell energi på grunn av sin posisjon i forhold til jorden.
Den utstrakte gummistrikken i en sprettert har elastisk potensiell energi. Spretterten kan skyte en stein på grunn av den elastiske potensielle energien som finnes i den utstrakte gummistrikken. På samme måte kan en bue spent av en bueskytter drive en pil på grunn av den elastiske potensielle energien som finnes i den utstrakte buen.
I tillegg til den potensielle og kinetiske energien som stor materie har, og som vi ofte ser i hverdagen, finnes det også andre former for energi. Det finnes elektrisk energi, kjerneenergi, kjemisk energi, osv. Etter fremveksten av kinetisk teori ble det sagt at energi i andre former (elektrisk energi, kjemisk energi, osv.) er kinetisk energi eller potensiell energi på atom- eller molekylært nivå. Den kjemiske energien som er lagret i mat og drivstoff regnes som potensiell energi lagret i molekyler, på grunn av de elektriske kreftene mellom atomene som utgjør molekylene (også kjent som kjemiske bindinger). Elektrisk energi, magnetisk energi og kjerneenergi kan også betraktes som kinetisk energi eller potensiell energi på atomnivå.
Endringer i energiform
Det er viktig å merke seg at energi kan endre seg fra en form til en annen. På makroskopisk nivå kan vi finne utallige eksempler på energitransformasjoner. En mango som henger fra stilken sin har gravitasjonspotensiell energi. Når mangoen faller til bakken, avtar den potensielle energien langs banen mot bakken. Når den begynner å falle, avtar den potensielle energien fordi mangoens vertikale avstand fra bakken avtar. Denne energien omdannes til translasjonskinetisk energi fordi mangoens hastighet øker på grunn av den konstante gravitasjonsakselerasjonen. Den elastiske potensielle energien som er lagret i en strukket sprettert kan omdannes til translasjonskinetisk energi til en stein når trekket fra spretterten slippes ... en buet bue har også elastisk potensiell energi.
Den elastiske potensielle energien i en buet bue kan transformeres til pilens translasjonelle kinetiske energi. På mikroskopisk nivå kan vi også finne eksempler på energitransformasjoner. Når du slår på et neonlys, transformeres elektrisk energi samtidig til lysenergi. Et annet eksempel er transformasjonen av elektrisk energi til rotasjonskinetisk energi (en vifte), osv. Denne prosessen med å transformere elektrisk energi er faktisk forårsaket av endringen mellom potensiell energi og kinetisk energi på atom- eller molekylært nivå.
Endringer i energiform innebærer vanligvis overføring av energi fra ett objekt til et annet.
Energitransformasjoner innebærer vanligvis overføring av energi fra ett objekt til et annet. En buet bue har elastisk potensiell energi. Når buen trekkes, endres buens elastiske potensielle energi til pilens translasjonelle kinetiske energi. Samtidig overføres energi fra buen til pilen. Når du dytter en motorsykkel som har stoppet, endres den kjemiske potensielle energien i kroppen din til motorsykkelens translasjonelle kinetiske energi. Samtidig overføres energi fra deg til motorsykkelen. Vann på toppen av en demning har gravitasjonspotensiell energi. Når vann faller, endres dens gravitasjonspotensielle energi til sin translasjonelle kinetiske energi. Det fallende vannet driver deretter en turbin. Når vannet driver turbinen, endres dens translasjonelle kinetiske energi til sin rotasjonskinetiske energi. Samtidig overføres energi fra vannet til turbinen.
Arbeid utføres alltid når energi overføres.
I hvert av eksemplene som er diskutert tidligere , er energioverføring alltid ledsaget av anstrengelse. Når energi beveger seg fra buen til pilen, utfører buen arbeid på pilen. Når energi beveger seg fra deg til motorsykkelen, utfører du arbeid på motorsykkelen. Når energi beveger seg fra vannet til turbinen, utfører vannet arbeid på turbinen. Hvis det ikke ble utført noe arbeid, ville det være umulig for pilen å bevege seg når buen slippes, og en havarert motorsykkel ville heller ikke bevege seg når den dyttes. Det samme gjelder for turbinen. Men i virkeligheten beveger pilen, den havarerte motorsykkelen og turbinen seg . Det kan konkluderes med at anstrengelse (W) alltid utføres når energi beveger seg fra ett objekt til et annet.
Selv om de vet at energi alltid endrer form fra ett objekt til et annet, har ikke forskere klart å konkludere med at energi er bevart. Forskere er forvirret av eksistensen av varme. Varme oppstår alltid på grunn av friksjon. For eksempel dytter du en kloss som er på gulvet. Når du dytter på klossen, endrer den kjemiske potensielle energien i kroppen din form til klossens translasjonelle kinetiske energi. Samtidig overføres energi fra deg til klossen. Når energi overføres fra deg til klossen, utfører du arbeid på klossen (W = Fs). Klossen beveger seg selvfølgelig.
Etter bevegelse stopper blokken vanligvis. Blokken stopper på grunn av friksjon. Der det er friksjon, er det varme. Prøv å gni håndflatene mot hverandre. Håndflatene dine føles varme, ikke sant ? Det samme skjer med blokken. Gulvoverflaten og bunnen av blokken blir varm på grunn av friksjon. Friksjon kalles også en dissipativ kraft fordi den reduserer eller eliminerer den totale mekaniske energien (mekanisk energi = potensiell energi + kinetisk energi). I dette tilfellet eliminerer friksjonskraften blokkens translasjonelle kinetiske energi. Blokkens translasjonelle kinetiske energi kommer fra kjemisk potensiell energi.
Kalori
SFør det nittende århundre visste ingen vitenskapsmenn apa itu kalori atau varme. En teori dukket opp om at varme er en bestemt type stoff (dette stoffet kalles kalorisk). Men tilstedeværelsen av stoffer bernama kalori kan ikke bevises dens eksistens. Siden slutten av 1830-årene, James Joule (1818–1889)) utførte et eksperiment og fant ut at Den kinetiske energien som går tapt er alltid den samme som omr som følge av.
Verken varme eller kinetisk energik er evige separat. Det som alltid er evig er den totale mengden kinetisk energi og varme. Basert på resultatene av eksperimentene sine, gjorde Joule en sammenligning med varmeoverføring Dari gjenstander med høy temperatur (varme gjenstander) ke objekter med lav temperatur (kalde objekter). JOule konkluderte med at hvisr ern energi somg beveger seg på grunn av temperaturforskjeller. Dette er definisjonen av varme fra et makroskopisk synspunkt. Fra et mikroskopisk synspunkt, varme kan forklares ved hjelp av kinetisk teori.
I emnet kinetisk gassteori lærte vi at temperaturen til et objekt er et mål på den kinetiske energien til molekylene som utgjør objektet. Jo høyere temperaturen til et objekt er, desto større er den kinetiske energien til molekylene som utgjør objektet. Kinetisk energi er relatert til bevegelseshastigheten. Jo større kinetisk energi (høyere EK) til molekylene, desto større er bevegelseshastigheten (høyere v) til molekylene. Hvis vi berører et objekt med høy temperatur (varmt objekt) med et objekt med lav temperatur (kaldt objekt), strømmer varme automatisk fra objektet med høy temperatur til objektet med lav temperatur . Når temperaturen til et objekt øker, øker den kinetiske energien til molekylene som utgjør objektet (hastigheten på molekylbevegelsen øker). Det kan konkluderes med at varme er den kinetiske energien til molekyler som beveger seg raskt.
Etter å ha visst at varme er energi som beveger seg på grunn av temperaturforskjeller (makroskopisk definisjon) eller at varme er den kinetiske energien til hurtigbevegelige molekyler (mikroskopisk definisjon), formulerte forskere endelig loven om energibevaring:
Energi kan endre seg fra én form til en annen, bevege seg fra ett objekt til et annet, men den totale energien avtar eller øker aldri.
Endringer i energiform innebærer overføring av energi fra ett objekt til et annet. Enhver energioverføring er alltid ledsaget av innsats eller arbeid. Basert på resultater fra eksperimenter og analyser utført av forskere, er det kjent at varme faktisk er energi som overføres på grunn av temperaturforskjeller (makroskopisk forståelse) eller varme er den kinetiske energien til hurtigbevegelige molekyler (mikroskopisk forståelse). Vi kan si at arbeid (W) og varme (Q) er involvert i energioverføring. Termodynamikkens første lov er en lov som forklarer energioverføring som involverer varme og arbeid. Varme og arbeid er ikke en form for energi , men er bare involvert i energioverføring mellom objekter, mellom objekter og levende vesener, eller mellom levende vesener.
I termodynamikkens første lov blir vi også kjent med en ny størrelse: indre energi (U). Indre energi er den totale kinetiske energien til molekyler og potensiell energi som oppstår fra vekselvirkningene mellom atomene som utgjør et molekyl, eller vekselvirkningene mellom molekylene som utgjør et objekt eller en levende skapning. Ethvert objekt er sammensatt av atomer eller molekyler. Derfor må ethvert objekt i universet ha indre energi. Enhver energioverføringsprosess som involverer varme og arbeid vil resultere i en endring i indre energi.
