శక్తి పరిరక్షణ నియమం

శక్తి నిత్యత్వ నియమం గురించిన వ్యాసం

శక్తి రూపాలు

మన దైనందిన జీవితంలో, శక్తికి అనేక రూపాలు ఉన్నాయి. పని మరియు శక్తి అనే అంశంలో, మనం యాంత్రిక శక్తి యొక్క రెండు రూపాలైన స్థితిశక్తి మరియు గతిశక్తి గురించి తెలుసుకున్నాము . స్థితిశక్తిలో గురుత్వాకర్షణ శక్తి, స్థితిస్థాపక శక్తి మరియు విద్యుత్ శక్తి వంటి అనేక రకాలు ఉంటాయి. గతిశక్తిలో స్థానాంతర గతిశక్తి మరియు భ్రమణ గతిశక్తి అనే రెండు రకాలు ఉంటాయి.

రుచికరమైన, పండిన మామిడి పండు దాని కాండం నుండి వేలాడుతున్నప్పుడు గురుత్వాకర్షణ స్థితిశక్తిని కలిగి ఉంటుంది. మీరు నేల నుండి కొంత ఎత్తులో, ఉదాహరణకు ఇంటి పైకప్పు మీద ఉన్నప్పుడు కూడా ఇదే జరుగుతుంది. భూమికి సాపేక్షంగా దాని స్థానం కారణంగా ఒక వస్తువు గురుత్వాకర్షణ స్థితిశక్తిని కలిగి ఉంటుంది.

వడిసెల యొక్క సాగదీసిన రబ్బరు పట్టీ స్థితిస్థాపక స్థితిశక్తిని కలిగి ఉంటుంది. సాగదీసిన రబ్బరులో ఉన్న స్థితిస్థాపక స్థితిశక్తి కారణంగా వడిసెల ఒక రాయిని విసరగలదు. అదేవిధంగా, సాగదీసిన విల్లులో ఉన్న స్థితిస్థాపక స్థితిశక్తి కారణంగా విలుకాడు లాగే విల్లు ఒక బాణాన్ని ముందుకు నెట్టగలదు.

మనం నిత్యజీవితంలో తరచుగా చూసే పెద్ద పరిమాణపు పదార్థాలలో ఉండే స్థితిశక్తి మరియు గతిశక్తితో పాటు, ఇతర రూపాల్లో కూడా శక్తి ఉంటుంది. విద్యుత్ శక్తి, అణుశక్తి, రసాయన శక్తి మొదలైనవి. గతి సిద్ధాంతం ఆవిర్భవించిన తర్వాత, ఇతర రూపాల్లోని శక్తి (విద్యుత్ శక్తి, రసాయన శక్తి మొదలైనవి) పరమాణు లేదా అణు స్థాయిలో గతిశక్తి లేదా స్థితిశక్తి అని చెప్పబడింది. ఆహారం మరియు ఇంధనంలో నిల్వ ఉండే రసాయన శక్తిని, అణువులను ఏర్పరిచే పరమాణువుల మధ్య ఉండే విద్యుత్ బలాల (రసాయన బంధాలు అని కూడా పిలుస్తారు) కారణంగా, అణువులలో నిల్వ ఉండే స్థితిశక్తిగా పరిగణిస్తారు. విద్యుత్ శక్తి, అయస్కాంత శక్తి, అణుశక్తిని కూడా పరమాణు స్థాయిలో గతిశక్తి లేదా స్థితిశక్తిగా పరిగణించవచ్చు.

శక్తి రూపంలో మార్పులు

శక్తి ఒక రూపం నుండి మరొక రూపంలోకి మారగలదని గమనించడం ముఖ్యం. స్థూల స్థాయిలో, శక్తి పరివర్తనలకు మనం లెక్కలేనన్ని ఉదాహరణలను కనుగొనవచ్చు. కాండం నుండి వేలాడుతున్న మామిడి పండు గురుత్వాకర్షణ స్థితిశక్తిని కలిగి ఉంటుంది. ఆ మామిడి పండు నేల మీద పడుతున్నప్పుడు, నేల వైపు దాని మార్గంలో దాని స్థితిశక్తి తగ్గుతుంది. అది కింద పడటం ప్రారంభించినప్పుడు, నేల నుండి మామిడి పండు యొక్క నిలువు దూరం తగ్గడం వల్ల స్థితిశక్తి తగ్గుతుంది. స్థిరమైన గురుత్వాకర్షణ త్వరణం కారణంగా మామిడి పండు వేగం పెరగడం వల్ల ఈ శక్తి స్థానాంతర గతిశక్తిగా మారుతుంది. సాగదీసిన వడిసెలలో నిల్వ ఉన్న స్థితిస్థాపక స్థితిశక్తి, వడిసెల లాగుడును విడుదల చేసినప్పుడు ఒక రాయి యొక్క స్థానాంతర గతిశక్తిగా మారగలదు... వంగిన విల్లు కూడా స్థితిస్థాపక స్థితిశక్తిని కలిగి ఉంటుంది.

వంగిన విల్లులోని స్థితిస్థాపక స్థితిశక్తి, బాణం యొక్క స్థానాంతర గతిశక్తిగా రూపాంతరం చెందగలదు. సూక్ష్మ స్థాయిలో కూడా మనం శక్తి పరివర్తనలకు ఉదాహరణలను కనుగొనవచ్చు. మీరు నియాన్ లైట్‌ను ఆన్ చేసినప్పుడు, విద్యుత్ శక్తి ఏకకాలంలో కాంతి శక్తిగా రూపాంతరం చెందుతుంది. విద్యుత్ శక్తి భ్రమణ గతిశక్తిగా (ఫ్యాన్ మొదలైనవి) రూపాంతరం చెందడం మరొక ఉదాహరణ. విద్యుత్ శక్తిని రూపాంతరం చెందించే ఈ ప్రక్రియ వాస్తవానికి పరమాణు లేదా అణు స్థాయిలో స్థితిశక్తి మరియు గతిశక్తి మధ్య జరిగే మార్పు వలన సంభవిస్తుంది.

శక్తి రూపంలో మార్పులు సాధారణంగా ఒక వస్తువు నుండి మరొక వస్తువుకు శక్తి బదిలీని కలిగి ఉంటాయి.

శక్తి పరివర్తనలలో సాధారణంగా ఒక వస్తువు నుండి మరొక వస్తువుకు శక్తి బదిలీ జరుగుతుంది. వంగిన విల్లుకు స్థితిస్థాపక స్థితిశక్తి ఉంటుంది. విల్లును లాగినప్పుడు, విల్లు యొక్క స్థితిస్థాపక స్థితిశక్తి బాణం యొక్క స్థానాంతర గతిశక్తిగా మారుతుంది. అదే సమయంలో, విల్లు నుండి బాణానికి శక్తి బదిలీ అవుతుంది. మీరు ఆగిపోయిన మోటార్‌సైకిల్‌ను నెట్టినప్పుడు, మీ శరీరంలోని రసాయన స్థితిశక్తి మోటార్‌సైకిల్ యొక్క స్థానాంతర గతిశక్తిగా మారుతుంది. అదే సమయంలో, మీ నుండి మోటార్‌సైకిల్‌కు శక్తి బదిలీ అవుతుంది. ఆనకట్ట పైభాగంలో ఉన్న నీటికి గురుత్వాకర్షణ స్థితిశక్తి ఉంటుంది. నీరు కిందకు పడినప్పుడు , దాని గురుత్వాకర్షణ స్థితిశక్తి దాని స్థానాంతర గతిశక్తిగా మారుతుంది. కిందకు పడుతున్న నీరు అప్పుడు టర్బైన్‌ను నడుపుతుంది. నీరు టర్బైన్‌ను నడిపినప్పుడు, దాని స్థానాంతర గతిశక్తి దాని భ్రమణ గతిశక్తిగా మారుతుంది. అదే సమయంలో, నీటి నుండి టర్బైన్‌కు శక్తి బదిలీ అవుతుంది.

శక్తి బదిలీ జరిగినప్పుడు పని ఎల్లప్పుడూ జరుగుతుంది.

ఇంతకు ముందు చర్చించిన ప్రతి ఉదాహరణలో , శక్తి బదిలీతో పాటు ఎల్లప్పుడూ కృషి జరుగుతుంది. శక్తి విల్లు నుండి బాణానికి వెళ్ళినప్పుడు, విల్లు బాణంపై పని చేస్తుంది. శక్తి మీ నుండి మోటార్‌సైకిల్‌కు వెళ్ళినప్పుడు, మీరు మోటార్‌సైకిల్‌పై పని చేస్తారు. శక్తి నీటి నుండి టర్బైన్‌కు వెళ్ళినప్పుడు, నీరు టర్బైన్‌పై పని చేస్తుంది. ఒకవేళ పని జరగకపోతే, విల్లును వదిలినప్పుడు బాణం కదలడం అసాధ్యం, అలాగే పాడైపోయిన మోటార్‌సైకిల్‌ను నెట్టినప్పుడు అది కూడా కదలదు. టర్బైన్ విషయంలో కూడా ఇదే వర్తిస్తుంది. కానీ వాస్తవానికి, బాణం, పాడైపోయిన మోటార్‌సైకిల్ మరియు టర్బైన్ కదులుతాయి. శక్తి ఒక వస్తువు నుండి మరొక వస్తువుకు వెళ్ళినప్పుడు ఎల్లప్పుడూ కృషి (W) జరుగుతుందని నిర్ధారించవచ్చు.

శక్తి ఎల్లప్పుడూ ఒక వస్తువు నుండి మరొక వస్తువుకు రూపాంతరం చెందుతుందని తెలిసినప్పటికీ , శక్తి నిత్యత్వ నియమాన్ని శాస్త్రవేత్తలు నిర్ధారించలేకపోయారు . ఉష్ణం యొక్క ఉనికి శాస్త్రవేత్తలను గందరగోళానికి గురిచేస్తోంది. ఘర్షణ కారణంగా ఉష్ణం ఎల్లప్పుడూ ఉత్పన్నమవుతుంది. ఉదాహరణకు, మీరు నేలపై ఉన్న ఒక దిమ్మెను నెట్టారు. మీరు ఆ దిమ్మెను నెట్టినప్పుడు, మీ శరీరంలోని రసాయన స్థితిశక్తి, ఆ దిమ్మె యొక్క స్థానాంతర గతిశక్తిగా రూపాంతరం చెందుతుంది. అదే సమయంలో, మీ నుండి ఆ దిమ్మెకు శక్తి బదిలీ అవుతుంది. మీ నుండి ఆ దిమ్మెకు శక్తి బదిలీ అయినప్పుడు, మీరు ఆ దిమ్మెపై పని చేస్తారు (W = Fs). సహజంగానే, ఆ దిమ్మె కదులుతుంది.

కదిలిన తర్వాత, బ్లాక్ సాధారణంగా ఆగిపోతుంది. ఘర్షణ కారణంగా బ్లాక్ ఆగిపోతుంది. ఘర్షణ ఉన్నచోట వేడి ఉంటుంది. మీ అరచేతులను ఒకదానికొకటి రుద్ది చూడండి . మీ అరచేతులు వెచ్చగా అనిపిస్తాయి, కదా ? బ్లాక్‌కు కూడా అదే జరుగుతుంది. ఘర్షణ కారణంగా నేల ఉపరితలం మరియు బ్లాక్ యొక్క ఆధారం వేడెక్కుతాయి . ఘర్షణను క్షయశక్తి అని కూడా అంటారు, ఎందుకంటే అది మొత్తం యాంత్రిక శక్తిని (యాంత్రిక శక్తి = స్థితిశక్తి + గతిశక్తి) తగ్గిస్తుంది లేదా తొలగిస్తుంది. ఈ సందర్భంలో, ఘర్షణ బలం బ్లాక్ యొక్క స్థానాంతర గతిశక్తిని తొలగిస్తుంది. బ్లాక్ యొక్క స్థానాంతర గతిశక్తి రసాయన స్థితిశక్తి నుండి వస్తుంది.

కేలరీలు

Sపంతొమ్మిదవ శతాబ్దానికి ముందు, ఏ శాస్త్రవేత్తకు తెలియదు అది ఏమిటి వేడి లేదా ఉష్ణం. ఉష్ణం అనేది ఒక నిర్దిష్ట రకమైన పదార్థం (ఈ పదార్థాన్ని కెలోరిక్ అంటారు) అనే సిద్ధాంతం ఉద్భవించింది. కానీ పదార్థాల ఉనికి పేరు పెట్టబడింది కెలోరిక్‌ను నిరూపించలేము దాని ఉనికి. అప్పటి నుండి 1830ల చివరిలో, జేమ్స్ జౌల్ (1818-1889)) ఒక ప్రయోగం నిర్వహించి కనుగొన్నారు కోల్పోయిన గతిజ శక్తి ఎల్లప్పుడూ ఒకే విధంగా ఉంటుందిr ఫలితంగా.

ఉష్ణ శక్తి కానీ గతి శక్తి కానీ కాదుk శక్తి మరియు ఉష్ణం విడివిడిగా శాశ్వతమైనవి కావు. గతి శక్తి మరియు ఉష్ణం యొక్క మొత్తం పరిమాణం ఎల్లప్పుడూ శాశ్వతమైనది. తన ప్రయోగాల ఫలితాల ఆధారంగా, జూల్ ఉష్ణ బదిలీతో పోలిక చేశాడు. Dari అధిక ఉష్ణోగ్రత వస్తువులు (వేడి వస్తువులు) ke తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వస్తువులు (చల్లని వస్తువులు). Jఒకవేళr ఉందిn శక్తిg ఉష్ణోగ్రత వ్యత్యాసాల కారణంగా కదలడం. స్థూల దృష్టికోణం నుండి ఉష్ణం యొక్క నిర్వచనం ఇది. సూక్ష్మ దృష్టికోణం నుండి, ఉష్ణాన్ని వివరించవచ్చు గతిజ సిద్ధాంతాన్ని ఉపయోగించి.

వాయువుల గతిజ సిద్ధాంతం అనే అంశంలో, ఒక వస్తువు యొక్క ఉష్ణోగ్రత అనేది ఆ వస్తువును తయారుచేసే అణువుల గతిజ శక్తికి ఒక కొలమానం అని మనం తెలుసుకున్నాము. ఒక వస్తువు యొక్క ఉష్ణోగ్రత ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, ఆ వస్తువును తయారుచేసే అణువుల గతిజ శక్తి అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది. గతిజ శక్తి చలన వేగానికి సంబంధించింది. అణువుల గతిజ శక్తి (ఎక్కువ EK) ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే, అణువుల చలన వేగం (ఎక్కువ v) అంత ఎక్కువగా ఉంటుంది. మనం అధిక ఉష్ణోగ్రత గల వస్తువును (వేడి వస్తువును) తక్కువ ఉష్ణోగ్రత గల వస్తువుతో (చల్లని వస్తువుతో) తాకినప్పుడు , వేడి దానంతట అదే అధిక ఉష్ణోగ్రత గల వస్తువు నుండి తక్కువ ఉష్ణోగ్రత గల వస్తువుకు ప్రవహిస్తుంది . ఒక వస్తువు యొక్క ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు, ఆ వస్తువును తయారుచేసే అణువుల గతిజ శక్తి పెరుగుతుంది (అణువుల చలన వేగం పెరుగుతుంది). వేగంగా కదిలే అణువుల గతిజ శక్తే వేడి అని దీని నుండి నిర్ధారించవచ్చు .

ఉష్ణోగ్రతా వ్యత్యాసాల కారణంగా ప్రసరించే శక్తియే ఉష్ణం (స్థూల నిర్వచనం) అని, లేదా వేగంగా కదిలే అణువుల గతిజ శక్తియే ఉష్ణం (సూక్ష్మ నిర్వచనం) అని తెలుసుకున్న తరువాత, శాస్త్రవేత్తలు చివరకు శక్తి నిత్యత్వ నియమాన్ని రూపొందించారు :

శక్తి ఒక రూపం నుండి మరొక రూపానికి మారవచ్చు, ఒక వస్తువు నుండి మరొక వస్తువుకు కదలవచ్చు, కానీ మొత్తం శక్తి ఎప్పుడూ తగ్గదు లేదా పెరగదు.

శక్తి రూపంలో మార్పులు ఒక వస్తువు నుండి మరొక వస్తువుకు శక్తి బదిలీని కలిగి ఉంటాయి . ప్రతి శక్తి బదిలీ ఎల్లప్పుడూ ప్రయత్నం లేదా పనితో కూడి ఉంటుంది. శాస్త్రవేత్తల ప్రయోగాలు మరియు విశ్లేషణల ఫలితాల ఆధారంగా , ఉష్ణం అనేది వాస్తవానికి ఉష్ణోగ్రతలలోని వ్యత్యాసాల కారణంగా బదిలీ చేయబడిన శక్తి (స్థూల అవగాహన) లేదా వేగంగా కదిలే అణువుల గతిజ శక్తి (సూక్ష్మ అవగాహన) అని తెలుసు. శక్తి బదిలీలో పని (W) మరియు ఉష్ణం (Q) పాల్గొంటాయని మనం చెప్పవచ్చు. ఉష్ణగతిక శాస్త్రం యొక్క మొదటి నియమం అనేది ఉష్ణం మరియు పనితో కూడిన శక్తి బదిలీని వివరించే ఒక నియమం. ఉష్ణం మరియు పని అనేవి శక్తి రూపాలు కావు , కానీ అవి కేవలం వస్తువుల మధ్య, వస్తువులు మరియు జీవుల మధ్య, లేదా జీవుల మధ్య శక్తి బదిలీలో మాత్రమే పాల్గొంటాయి.

ఉష్ణగతిక శాస్త్రం యొక్క మొదటి నియమంలో, మనం అంతర్గత శక్తి (U) అనే ఒక కొత్త రాశిని కూడా తెలుసుకుంటాము. అంతర్గత శక్తి అంటే అణువుల మొత్తం గతిజ శక్తి మరియు ఒక అణువును ఏర్పరిచే పరమాణువుల మధ్య పరస్పర చర్యల వల్ల లేదా ఒక వస్తువు లేదా జీవిని ఏర్పరిచే అణువుల మధ్య పరస్పర చర్యల వల్ల ఉత్పన్నమయ్యే స్థితిజ శక్తి. ప్రతి వస్తువు పరమాణువులు లేదా అణువులతో నిర్మితమై ఉంటుంది. అందువల్ల, విశ్వంలోని ప్రతి వస్తువుకు అంతర్గత శక్తి తప్పక ఉంటుంది. ఉష్ణం మరియు పనితో కూడిన ప్రతి శక్తి బదిలీ ప్రక్రియ అంతర్గత శక్తిలో మార్పుకు దారితీస్తుంది.