توانائي جي تحفظ جو قانون

توانائي جي تحفظ جي قانون بابت آرٽيڪل

توانائي جا روپ

اسان جي روزاني زندگيءَ ۾، توانائي جا ڪيترائي روپ آهن. ڪم ۽ توانائي جي موضوع ۾، اسان کي ميڪانياتي توانائي جي ٻن شڪلن سان متعارف ڪرايو ويو آهي: امڪاني توانائي ۽ حرڪي توانائي . امڪاني توانائي ڪيترن ئي قسمن تي مشتمل آهي، جن ۾ ثقلي توانائي، لچڪدار توانائي، ۽ برقي توانائي شامل آهن . حرڪي توانائي ٻن قسمن تي مشتمل آهي: ترجمو ڪندڙ حرڪي توانائي ۽ گردش ڪندڙ حرڪي توانائي.

هڪ لذيذ، پڪل آم ۾ ڪشش ثقل امڪاني توانائي هوندي آهي ڇاڪاڻ ته اهو پنهنجي ٿڙ کان لٽڪيل هوندو آهي. ساڳيو ڪم تڏهن ٿيندو آهي جڏهن توهان زمين کان هڪ خاص اوچائي تي هوندا آهيو، مثال طور، ڇت تي. هڪ شيءِ ۾ ڪشش ثقل امڪاني توانائي هوندي آهي ڇاڪاڻ ته اها زمين جي نسبت پنهنجي پوزيشن ۾ هوندي آهي.

هڪ گليل جي ڇڪيل رٻڙ جي پٽي ۾ لچڪدار امڪاني توانائي هوندي آهي. ڇڪيل رٻڙ ۾ موجود لچڪدار امڪاني توانائي جي ڪري گليل هڪ پٿر کي لانچ ڪري سگهي ٿو. ساڳئي طرح، هڪ تير انداز پاران ٺهيل ڪمان ڇڪيل ڪمان ۾ موجود لچڪدار امڪاني توانائي جي ڪري تير کي اڳتي وڌائي سگهي ٿو.

وڏي سائيز جي مادي ۾ موجود امڪاني ۽ حرڪي توانائي کان علاوه، جيڪو اسان اڪثر روزمره جي زندگي ۾ ڏسندا آهيون، توانائي جا ٻيا به روپ آهن. برقي توانائي، ايٽمي توانائي، ڪيميائي توانائي، وغيره آهي. حرڪي نظريي جي ظهور کان پوءِ، اهو چيو ويو ته ٻين شڪلن ۾ توانائي (برقي توانائي، ڪيميائي توانائي، وغيره) ايٽمي يا ماليڪيولر سطح تي حرڪي توانائي يا امڪاني توانائي آهي. کاڌي ۽ ايندھن ۾ ذخيرو ٿيل ڪيميائي توانائي کي ماليڪيولن ۾ ذخيرو ٿيل امڪاني توانائي سمجهيو ويندو آهي، ڇاڪاڻ ته ماليڪيول ٺاهڻ وارن ايٽمن جي وچ ۾ برقي قوتون (جنهن کي ڪيميائي بانڊ پڻ چيو ويندو آهي). برقي توانائي، مقناطيسي توانائي، ايٽمي توانائي کي ايٽمي پيماني تي حرڪي توانائي يا امڪاني توانائي پڻ سمجهي سگهجي ٿو.

توانائي جي شڪل ۾ تبديليون

اهو نوٽ ڪرڻ ضروري آهي ته توانائي هڪ شڪل کان ٻئي شڪل ۾ تبديل ٿي سگهي ٿي. ميڪرو اسڪوپڪ سطح تي، اسان توانائي جي تبديلين جا بيشمار مثال ڳولي سگهون ٿا. هڪ آم پنهنجي ٿڙ تي لٽڪيل ثقلي امڪاني توانائي رکي ٿو. جيئن آم زمين تي ڪري ٿو، ان جي امڪاني توانائي زمين ڏانهن رستي ۾ گهٽجي ٿي. جيئن اهو ڪرڻ شروع ٿئي ٿو، امڪاني توانائي گهٽجي ٿي ڇاڪاڻ ته آم جو زمين کان عمودي فاصلو گهٽجي ٿو. هي توانائي ٽرانسليشنل حرڪي توانائي ۾ تبديل ٿي وڃي ٿي ڇاڪاڻ ته مسلسل ڪشش ثقل جي تيز رفتاري جي ڪري آم جي رفتار وڌي ٿي. هڪ ڇڪيل گلنگ ۾ ذخيرو ٿيل لچڪدار امڪاني توانائي پٿر جي ٽرانسليشنل حرڪي توانائي ۾ تبديل ٿي سگهي ٿي جڏهن گلنگ جو ڇڪ آزاد ٿئي ٿو... هڪ وکر ڪمان ۾ لچڪدار امڪاني توانائي پڻ هوندي آهي.

هڪ مڙيل ڪمان ۾ لچڪدار امڪاني توانائي کي تير جي ٽرانسليشنل حرڪي توانائي ۾ تبديل ڪري سگهجي ٿو. خوردبيني سطح تي، اسان توانائي جي تبديلين جا مثال پڻ ڳولي سگهون ٿا. جڏهن توهان نيون روشني کي چالو ڪندا آهيو، برقي توانائي هڪ ئي وقت روشني توانائي ۾ تبديل ٿي ويندي آهي. هڪ ٻيو مثال برقي توانائي جو گردشي حرڪي توانائي (هڪ پرستار) وغيره ۾ تبديلي آهي. برقي توانائي کي تبديل ڪرڻ جو هي عمل اصل ۾ ايٽمي يا ماليڪيولر سطح تي امڪاني توانائي ۽ حرڪي توانائي جي وچ ۾ تبديلي جي ڪري ٿئي ٿو.

توانائي جي شڪل ۾ تبديلين ۾ عام طور تي هڪ شئي کان ٻئي شئي ڏانهن توانائي جي منتقلي شامل هوندي آهي.

توانائي جي تبديلين ۾ عام طور تي هڪ شيءِ کان ٻي شيءِ ڏانهن توانائي جي منتقلي شامل هوندي آهي. هڪ وکر واري ڪمان ۾ لچڪدار امڪاني توانائي هوندي آهي. جڏهن ڪمان کي ڇڪيو ويندو آهي، ڪمان جي لچڪدار امڪاني توانائي تير جي ٽرانسليشنل حرڪي توانائي ۾ تبديل ٿي ويندي آهي. ساڳئي وقت، توانائي ڪمان کان تير ڏانهن منتقل ٿي ويندي آهي. جڏهن توهان هڪ بند موٽرسائيڪل کي ڌڪو ڏيو ٿا، ته توهان جي جسم ۾ ڪيميائي امڪاني توانائي موٽرسائيڪل جي ٽرانسليشنل حرڪي توانائي ۾ تبديل ٿي ويندي آهي. ساڳئي وقت، توانائي توهان کان موٽرسائيڪل ڏانهن منتقل ٿي ويندي آهي. ڊيم جي چوٽي تي پاڻي ۾ ڪشش ثقل امڪاني توانائي هوندي آهي. جڏهن پاڻي ڪري ٿو، ته ان جي ڪشش ثقل امڪاني توانائي ان جي ٽرانسليشنل حرڪي توانائي ۾ تبديل ٿي ويندي آهي. پوءِ گرندڙ پاڻي هڪ ٽربائن هلائي ٿو. جڏهن پاڻي ٽربائن کي هلائي ٿو، ته ان جي ٽرانسليشنل حرڪي توانائي ان جي گردش حرڪي توانائي ۾ تبديل ٿي ويندي آهي. ساڳئي وقت، توانائي پاڻي کان ٽربائن ڏانهن منتقل ٿي ويندي آهي.

ڪم هميشه تڏهن ٿيندو آهي جڏهن توانائي منتقل ٿيندي آهي.

اڳ ۾ بحث ڪيل هر مثال ۾ ، توانائي جي منتقلي هميشه ڪوشش سان گڏ هوندي آهي. جڏهن توانائي ڪمان کان تير ڏانهن منتقل ٿئي ٿي، ڪمان تير تي ڪم ڪري ٿي. جڏهن توانائي توهان کان موٽرسائيڪل ڏانهن منتقل ٿئي ٿي، ته توهان موٽرسائيڪل تي ڪم ڪريو ٿا. جڏهن توانائي پاڻي کان ٽربائن ڏانهن منتقل ٿئي ٿي، ته پاڻي ٽربائن تي ڪم ڪري ٿو. جيڪڏهن ڪو ڪم نه ڪيو وڃي ها، ته تير لاءِ ڪمان ڇڏڻ تي هلڻ ناممڪن هوندو، ۽ نه ئي ٽٽل موٽرسائيڪل جڏهن ڌڪيندي ته هلندي. ٽربائن لاءِ به ساڳيو ئي سچ آهي. پر حقيقت ۾، تير، ٽٽل موٽرسائيڪل، ۽ ٽربائن هلن ٿا . اهو نتيجو ڪڍي سگهجي ٿو ته ڪوشش (W) هميشه تڏهن ڪئي ويندي آهي جڏهن توانائي هڪ شيءِ کان ٻئي شيءِ ڏانهن منتقل ٿئي ٿي.

جيتوڻيڪ اهي ڄاڻن ٿا ته توانائي هميشه هڪ شيءِ کان ٻي شيءِ ۾ شڪل بدلائي ٿي، سائنسدان اهو نتيجو نه ڪڍي سگهيا آهن ته توانائي محفوظ آهي . سائنسدان گرمي جي وجود کان پريشان آهن. گرمي هميشه رگڙ جي ڪري ظاهر ٿئي ٿي. مثال طور، توهان فرش تي هڪ بلاڪ کي دٻايو ٿا. جڏهن توهان بلاڪ کي دٻايو ٿا، ته توهان جي جسم ۾ ڪيميائي امڪاني توانائي بلاڪ جي ٽرانسليشنل حرڪي توانائي ۾ تبديل ٿي ويندي آهي. ساڳئي وقت، توانائي توهان کان بلاڪ ڏانهن منتقل ٿيندي آهي. جڏهن توانائي توهان کان بلاڪ ڏانهن منتقل ٿيندي آهي، ته توهان بلاڪ تي ڪم ڪندا آهيو (W = Fs). يقيناً، بلاڪ حرڪت ڪندو آهي.

حرڪت ڪرڻ کان پوءِ، بلاڪ عام طور تي بند ٿي ويندو آهي. بلاڪ رگڙ جي ڪري بند ٿي ويندو آهي. جتي رگڙ هوندي آهي، اتي گرمي هوندي آهي. پنهنجي هٿن کي هڪٻئي سان رگڙڻ جي ڪوشش ڪريو . توهان جون هٿيون گرم محسوس ٿين ٿيون، صحيح ؟ بلاڪ سان به ساڳيو ئي ٿئي ٿو. فرش جي مٿاڇري ۽ بلاڪ جو بنياد رگڙ جي ڪري گرم ٿي ويندا آهن . رگڙ کي هڪ dissipative force پڻ سڏيو ويندو آهي ڇاڪاڻ ته اهو ڪل ميڪانياتي توانائي کي گھٽائي ٿو يا ختم ڪري ٿو (ميڪانياتي توانائي = امڪاني توانائي + حرڪي توانائي). هن صورت ۾، رگڙ قوت بلاڪ جي ٽرانسليشنل حرڪي توانائي کي ختم ڪري ٿي. بلاڪ جي ٽرانسليشنل حرڪي توانائي ڪيميائي امڪاني توانائي مان ايندي آهي.

ڪيلوريون

Sاڻويهين صديءَ کان اڳ، ڪو به سائنسدان نه ڄاڻندو هو اهو ڇا آهي گرمي يا گرمي. هڪ نظريو سامهون آيو ته گرمي هڪ خاص قسم جو مادو آهي (هن مادو کي ڪيلوريڪ سڏيو ويندو آهي). پر مادي جي موجودگي نالو ڏنل ڪيلوري ثابت نه ٿي سگهي. ان جو وجود. کان وٺي 1830 جي ڏهاڪي جي آخر ۾، جيمس جول (1818-1889)) هڪ تجربو ڪيو ۽ ڏٺائين ته ضايع ٿيل حرڪي توانائي هميشه ساڳي هوندي آهي جيئنr جي نتيجي ۾.

نه گرمي ۽ نه ئي حرڪي توانائيk الڳ الڳ دائمي آهن. جيڪو هميشه دائمي آهي اهو حرڪتي توانائي ۽ گرمي جي ڪل مقدار آهي. پنهنجي تجربن جي نتيجن جي بنياد تي، جول گرمي جي منتقلي سان مقابلو ڪيو. dari تيز گرمي پد واريون شيون (گرم شيون) ke گهٽ درجه حرارت واريون شيون (ٿڌيون شيون). Jاولي اهو نتيجو ڪڍيو ته جيڪڏهنr آهيn توانائي جيڪاg گرمي پد جي فرق جي ڪري حرڪت. هي ميڪرو اسڪوپڪ نقطي نظر کان گرمي جي تعريف آهي. خوردبيني نقطي نظر کان، گرمي جي وضاحت ڪري سگهجي ٿي حرڪي نظريي کي استعمال ڪندي.

گيسن جي حرڪياتي نظريي جي موضوع ۾، اسان سکيو ته ڪنهن شيءِ جو گرمي پد انهن ماليڪيولن جي حرڪياتي توانائي جو ماپ آهي جيڪي شيءِ کي ٺاهيندا آهن. ڪنهن شيءِ جو گرمي پد جيترو وڌيڪ هوندو، اوترو ئي انهن ماليڪيولن جي حرڪياتي توانائي وڌيڪ هوندي جيڪي شيءِ کي ٺاهيندا آهن. حرڪياتي توانائي حرڪت جي رفتار سان لاڳاپيل آهي. ماليڪيولن جي حرڪياتي توانائي (EK وڌيڪ) جيتري وڌيڪ هوندي، ماليڪيولن جي حرڪت جي رفتار (وڌيڪ v) اوترو ئي وڌيڪ هوندي. جيڪڏهن اسان ڪنهن اعليٰ درجه حرارت واري شيءِ (گرم شيءِ) کي گهٽ درجه حرارت واري شيءِ (ٿڌي شيءِ) سان ڇهون ٿا، ته گرمي خود بخود اعليٰ درجه حرارت واري شيءِ کان گهٽ درجه حرارت واري شيءِ ڏانهن وهندي آهي . جڏهن ڪنهن شيءِ جو گرمي پد وڌي ٿو، ته انهن ماليڪيولن جي حرڪياتي توانائي جيڪي شيءِ کي ٺاهيندا آهن وڌي ٿي (ماليڪيولر حرڪت جي رفتار وڌي ٿي). اهو نتيجو ڪڍي سگهجي ٿو ته گرمي تيز رفتاري واري ماليڪيولن جي حرڪياتي توانائي آهي.

اهو ڄاڻڻ کان پوءِ ته گرمي توانائي آهي جيڪا گرمي پد جي فرق جي ڪري حرڪت ڪري ٿي (ميڪرو اسڪوپڪ تعريف) يا اها گرمي تيز رفتار ماليڪيولن جي حرڪي توانائي آهي (مائڪرو اسڪوپڪ تعريف)، سائنسدانن آخرڪار توانائي جي تحفظ جو قانون تيار ڪيو :

توانائي هڪ شڪل کان ٻئي شڪل ۾ تبديل ٿي سگهي ٿي، هڪ شيءِ کان ٻئي شڪل ۾ منتقل ٿي سگهي ٿي، پر ڪل توانائي ڪڏهن به گهٽجي يا وڌي نه ٿي.

توانائي جي شڪل ۾ تبديلين ۾ هڪ شيءِ کان ٻي شيءِ ڏانهن توانائي جي منتقلي شامل آهي . توانائي جي هر منتقلي هميشه ڪوشش يا ڪم سان گڏ هوندي آهي. سائنسدانن جي تجربن ۽ تجزين جي نتيجن جي بنياد تي ، اهو معلوم ٿئي ٿو ته گرمي اصل ۾ توانائي آهي جيڪا گرمي پد ۾ فرق جي ڪري منتقل ٿيندي آهي (ميڪرو اسڪوپڪ سمجھ) يا گرمي تيز رفتاري سان هلندڙ ماليڪيولن جي حرڪي توانائي آهي (مائڪرو اسڪوپڪ سمجھ). اسان اهو چئي سگهون ٿا ته ڪم (W) ۽ گرمي (Q) توانائي جي منتقلي ۾ شامل آهن. ٿرموڊائنامڪس جو پهريون قانون هڪ قانون آهي جيڪو توانائي جي منتقلي کي بيان ڪري ٿو جنهن ۾ گرمي ۽ ڪم شامل آهي. گرمي ۽ ڪم توانائي جي هڪ شڪل نه آهن ، پر صرف شين جي وچ ۾، شين ۽ جاندارن جي وچ ۾، يا جاندارن جي وچ ۾ توانائي جي منتقلي ۾ شامل آهن.

ٿرموڊائنامڪس جي پهرين قانون ۾، اسان هڪ نئين مقدار سان پڻ واقف ٿي وڃون ٿا: اندروني توانائي (U). اندروني توانائي ماليڪيولن جي ڪل حرڪي توانائي ۽ امڪاني توانائي آهي جيڪا ماليڪيول ٺاهڻ وارن ايٽمن جي وچ ۾ رابطي مان پيدا ٿئي ٿي يا ڪنهن شيءِ يا جاندار کي ٺاهڻ وارن ماليڪيولن جي وچ ۾ رابطي مان پيدا ٿئي ٿي. هر شيءِ ايٽمن يا ماليڪيولن تي مشتمل آهي. تنهن ڪري، ڪائنات ۾ هر شيءِ کي اندروني توانائي هجڻ گهرجي. گرمي ۽ ڪم سان لاڳاپيل هر توانائي جي منتقلي جي عمل جي نتيجي ۾ اندروني توانائي ۾ تبديلي ايندي.