Мақола дар бораи Қонуни ҳифзи энергия
Шаклҳои энергия
Дар ҳаёти ҳаррӯзаи мо шаклҳои зиёди энергия мавҷуданд. Дар мавзӯи кор ва энергия, мо бо ду шакли энергияи механикӣ шинос шудем: энергияи потенсиалӣ ва энергияи кинетикӣ . Энергияи потенсиалӣ аз якчанд намуд иборат аст, аз ҷумла энергияи ҷозиба, энергияи чандирӣ ва энергияи барқӣ . Энергияи кинетикӣ аз ду намуд иборат аст: энергияи кинетикии транслятсионӣ ва энергияи кинетикии гардишӣ.
Мангои болаззат ва пухта ҳангоми овезон буданаш аз пояаш энергияи потенсиалии ҷозиба дорад. Ҳамин чиз вақте рух медиҳад, ки шумо дар баландии муайян аз замин, масалан, дар болои бом ҳастед. Як ашё аз сабаби мавқеи худ нисбат ба Замин энергияи потенсиалии ҷозиба дорад.
Тасмаи резинии кашидашудаи тири локомотив дорои энергияи потенсиалии эластикӣ мебошад. Тири локомотив метавонад сангро аз ҳисоби энергияи потенсиалии эластикӣ, ки дар резини кашидашуда мавҷуд аст, парронад. Ба ҳамин монанд, камони кашидашуда аз ҷониби камонвар метавонад тирро аз ҳисоби энергияи потенсиалии эластикӣ, ки дар камони кашидашуда мавҷуд аст, тела диҳад.
Илова бар энергияи потенсиалӣ ва кинетикӣ, ки материяи калонҳаҷм дорад ва мо онро аксар вақт дар ҳаёти ҳаррӯза мебинем, шаклҳои дигари энергия низ мавҷуданд. Энергияи барқӣ, энергияи ҳастаӣ, энергияи кимиёвӣ ва ғайра мавҷуданд. Пас аз пайдоиши назарияи кинетикӣ, гуфта мешуд, ки энергия дар шаклҳои дигар (энергияи барқӣ, энергияи кимиёвӣ ва ғайра) энергияи кинетикӣ ё энергияи потенсиалӣ дар сатҳи атомӣ ё молекулавӣ мебошад. Энергияи кимиёвӣ, ки дар ғизо ва сӯзишворӣ нигоҳ дошта мешавад, энергияи потенсиалӣ ҳисобида мешавад, ки дар молекулаҳо нигоҳ дошта мешавад, аз сабаби қувваҳои электрикӣ байни атомҳое, ки молекулаҳоро ташкил медиҳанд (инчунин бо номи пайвандҳои кимиёвӣ маълуманд). Энергияи барқӣ, энергияи магнитӣ, энергияи ҳастаӣ инчунин метавонанд энергияи кинетикӣ ё энергияи потенсиалӣ дар миқёси атомӣ ҳисобида шаванд.
Тағйирот дар шакли энергия
Қайд кардан муҳим аст, ки энергия метавонад аз як шакл ба шакли дигар тағйир ёбад. Дар сатҳи макроскопӣ, мо метавонем мисолҳои бешумори табдилоти энергияро пайдо кунем. Мангое, ки аз пояаш овезон аст, дорои энергияи потенсиалии ҷозиба мебошад. Вақте ки манго ба замин меафтад, энергияи потенсиалии он дар роҳи ба сӯи замин кам мешавад. Вақте ки он ба афтидан шурӯъ мекунад, энергияи потенсиалӣ кам мешавад, зеро масофаи амудии манго аз замин кам мешавад. Ин энергия ба энергияи кинетикии тарҷумавӣ табдил меёбад, зеро суръати манго аз сабаби шитоби доимии ҷозиба меафзояд. Энергияи потенсиалии эластикӣ, ки дар тири дароз нигоҳ дошта мешавад, метавонад ба энергияи кинетикии тарҷумавии санг ҳангоми раҳо шудани тири тир табдил ёбад... камони каҷ низ дорои энергияи потенсиалии эластикӣ мебошад.
Энергияи потенсиалии эластикӣ дар камони каҷ метавонад ба энергияи кинетикии тарҷумавии тир табдил ёбад. Дар сатҳи микроскопӣ, мо инчунин метавонем мисолҳои табдилоти энергияро пайдо кунем. Вақте ки шумо чароғи неонро фурӯзон мекунед, энергияи барқ ҳамзамон ба энергияи рӯшноӣ табдил меёбад. Мисоли дигар табдили энергияи барқ ба энергияи кинетикии гардишӣ (вентилятор) ва ғайра мебошад. Ин раванди табдили энергияи барқ дар асл аз сабаби тағирёбии байни энергияи потенсиалӣ ва энергияи кинетикӣ дар сатҳи атомӣ ё молекулавӣ ба вуҷуд меояд.
Тағйирот дар шакли энергия одатан интиқоли энергияро аз як объект ба объекти дигар дар бар мегирад.
Табдилоти энергия одатан интиқоли энергияро аз як объект ба объекти дигар дар бар мегирад. Камони каҷ энергияи потенсиалии эластикӣ дорад. Вақте ки камон кашида мешавад, энергияи потенсиалии эластикии камон ба энергияи кинетикии тарҷумавии тир табдил меёбад. Дар айни замон, энергия аз камон ба тир интиқол дода мешавад. Вақте ки шумо мотосикли истгоҳшударо тела медиҳед, энергияи потенсиалии кимиёвӣ дар бадани шумо ба энергияи кинетикии тарҷумавии мотосикл табдил меёбад. Дар айни замон, энергия аз шумо ба мотосикл интиқол дода мешавад. Об дар болои сарбанд энергияи потенсиалии ҷозиба дорад. Вақте ки об меафтад, энергияи потенсиалии ҷозибаи он ба энергияи кинетикии тарҷумавии он табдил меёбад. Сипас оби рехта турбинаро ба кор медарорад. Вақте ки об турбинаро ба кор медарорад, энергияи кинетикии тарҷумавии он ба энергияи кинетикии гардиши он табдил меёбад. Дар айни замон, энергия аз об ба турбина интиқол дода мешавад.
Ҳангоми интиқоли энергия кор ҳамеша иҷро мешавад.
Дар ҳар яке аз мисолҳои қаблан баррасӣшуда , интиқоли энергия ҳамеша бо саъю кӯшиш ҳамроҳ аст. Вақте ки энергия аз камон ба тир ҳаракат мекунад, камон ба тир кор мекунад. Вақте ки энергия аз шумо ба мотосикл ҳаракат мекунад, шумо ба мотосикл кор мекунед. Вақте ки энергия аз об ба турбина ҳаракат мекунад, об ба турбина кор мекунад. Агар ягон кор анҷом дода намешуд, ҳангоми раҳо кардани камон ҳаракат кардани тир ғайриимкон мебуд ва инчунин мотосикли вайроншуда ҳангоми тела додан ҳаракат намекард. Ҳамин чиз барои турбина низ дуруст аст. Аммо дар асл, тир, мотосикли вайроншуда ва турбина ҳаракат мекунанд . Хулоса кардан мумкин аст, ки саъю кӯшиш (W) ҳамеша ҳангоми ҳаракат кардани энергия аз як объект ба объекти дигар анҷом дода мешавад.
Ҳарчанд онҳо медонанд, ки энергия ҳамеша аз як объект ба объекти дигар шакл мегирад , олимон натавонистанд ба хулосае оянд, ки энергия нигоҳ дошта мешавад . Олимон аз мавҷудияти гармӣ дар ҳайратанд. Гармӣ ҳамеша аз сабаби соиш пайдо мешавад. Масалан, шумо блокеро, ки дар фарш аст, тела медиҳед. Вақте ки шумо блокро тела медиҳед, энергияи потенсиалии кимиёвӣ дар бадани шумо ба энергияи кинетикии тарҷумавии блок табдил меёбад. Дар айни замон, энергия аз шумо ба блок интиқол дода мешавад. Вақте ки энергия аз шумо ба блок интиқол дода мешавад, шумо дар блок кор мекунед (W = Fs). Албатта, блок ҳаракат мекунад.
Пас аз ҳаракат, блок одатан меистад. Блок аз сабаби соиш меистад. Дар ҷое, ки соиш вуҷуд дорад, гармӣ низ вуҷуд дорад. Кӯшиш кунед, ки кафҳои худро ба ҳам молед. Кафҳои шумо гарм ҳис мекунанд, дуруст аст ? Ҳамин чиз бо блок низ рӯй медиҳад. Сатҳи фарш ва пояи блок аз сабаби соиш гарм мешаванд . Соишро инчунин қувваи диссипативӣ меноманд, зеро он энергияи умумии механикиро (энергияи механикӣ = энергияи потенсиалӣ + энергияи кинетикӣ) кам ё нест мекунад. Дар ин ҳолат, қувваи соиш энергияи кинетикии тарҷумавии блокро нест мекунад. Энергияи кинетикии тарҷумавии блок аз энергияи потенсиалии кимиёвӣ ба вуҷуд меояд.
Калорияҳо
SПеш аз асри нуздаҳум ҳеҷ як олиме намедонист Ин чист гармӣ ё гармӣ. Назарияе пайдо шуд, ки гармӣ як навъи муайяни модда аст (ин моддаро калория меноманд). Аммо мавҷудияти моддаҳо номгузорӣ шудааст калориянокии онро исбот кардан мумкин нест вуҷуди он. Аз замони akhir tahun 1830, James Joule (1818‐1889) таҷриба гузаронида, муайян кард, ки энергияи кинетикии гумшуда ҳамеша яксон аст, гӯёr дар натиҷаи.
На гармӣ ва на энергияи кинетикӣk алоҳида абадӣ мебошанд. Он чизе ки ҳамеша абадӣ аст, миқдори умумии энергияи кинетикӣ ва гармӣ аст. Бар асоси натиҷаҳои таҷрибаҳои худ, Ҷоул муқоисаро бо интиқоли гармӣ анҷом дод. дарӣ ашёҳои гарм (ҳарораташон баланд) ke ашёҳои дорои ҳарорати паст (ашёҳои хунук). JОул ба хулосае омад, ки агарr астn энергияе, киg аз сабаби фарқияти ҳарорат ҳаракат мекунад. Ин таърифи гармӣ аз нуқтаи назари макроскопӣ аст. Аз нуқтаи назари микроскопӣ, гармиро шарҳ додан мумкин аст бо истифода аз назарияи кинетикӣ.
Дар мавзӯи назарияи кинетикии газҳо, мо фаҳмидем, ки ҳарорати объект ченаки энергияи кинетикии молекулаҳое мебошад, ки объектро ташкил медиҳанд. Ҳар қадар ҳарорати объект баландтар бошад, энергияи кинетикии молекулаҳое, ки объектро ташкил медиҳанд, ҳамон қадар зиёдтар аст. Энергияи кинетикӣ бо суръати ҳаракат алоқаманд аст. Ҳар қадар энергияи кинетикии (EK баландтар) молекулаҳо зиёдтар бошад, суръати ҳаракати (v баландтар) молекулаҳо ҳамон қадар зиёдтар аст. Агар мо ба объекти баландҳарорат (объекти гарм) бо объекти пастҳарорат (объекти хунук) ламс кунем, гармӣ ба таври худкор аз объекти баландҳарорат ба объекти пастҳарорат мегузарад . Вақте ки ҳарорати объект баланд мешавад, энергияи кинетикии молекулаҳое, ки объектро ташкил медиҳанд, меафзояд (суръати ҳаракати молекулавӣ меафзояд). Хулоса кардан мумкин аст , ки гармӣ энергияи кинетикии молекулаҳои зудҳаракат аст.
Пас аз донистани он ки гармӣ энергияест, ки аз сабаби фарқияти ҳарорат ҳаракат мекунад (таърифи макроскопӣ) ё гармӣ энергияи кинетикии молекулаҳои зудҳаракат аст (таърифи микроскопӣ), олимон ниҳоят қонуни нигоҳдории энергияро таҳия карданд :
Энергия метавонад аз як шакл ба шакли дигар тағйир ёбад, аз як объект ба объекти дигар гузарад, аммо энергияи умумӣ ҳеҷ гоҳ кам ё зиёд намешавад.
Тағйирот дар шакли энергия интиқоли энергияро аз як объект ба объекти дигар дар бар мегирад . Ҳар як интиқоли энергия ҳамеша бо саъю кӯшиш ё меҳнат ҳамроҳ аст. Бар асоси натиҷаҳои таҷрибаҳо ва таҳлилҳои олимон, маълум аст, ки гармӣ дар асл энергияест, ки аз сабаби фарқияти ҳарорат интиқол дода мешавад (фаҳмиши макроскопӣ) ё гармӣ энергияи кинетикии молекулаҳои зудҳаракат аст (фаҳмиши микроскопӣ). Мо метавонем бигӯем, ки кор (W) ва гармӣ (Q) дар интиқоли энергия иштирок мекунанд. Қонуни аввали термодинамика қонунест, ки интиқоли энергияро бо гармӣ ва кор шарҳ медиҳад. Гармӣ ва кор шакли энергия нестанд , балки танҳо дар интиқоли энергия байни объектҳо, байни объектҳо ва мавҷудоти зинда ё байни мавҷудоти зинда иштирок мекунанд.
Дар қонуни аввали термодинамика, мо инчунин бо миқдори нав шинос мешавем: энергияи дохилӣ (U). Энергияи дохилӣ энергияи умумии кинетикии молекулаҳо ва энергияи потенсиалӣ мебошад, ки аз таъсири мутақобилаи байни атомҳое, ки молекуларо ташкил медиҳанд ё таъсири мутақобилаи байни молекулаҳое, ки ашё ё мавҷудоти зиндаро ташкил медиҳанд, ба вуҷуд меояд. Ҳар як ашё аз атомҳо ё молекулаҳо иборат аст. Аз ин рӯ, ҳар як ашё дар коинот бояд энергияи дохилӣ дошта бошад. Ҳар як раванди интиқоли энергия, ки гармӣ ва корро дар бар мегирад, боиси тағирёбии энергияи дохилӣ мегардад.
