Artikulo tungkol sa Batas ng Konserbasyon ng Enerhiya
Mga anyo ng enerhiya
Sa ating pang-araw-araw na buhay, maraming anyo ng enerhiya. Sa paksang tungkol sa trabaho at enerhiya, ipinakilala sa atin ang dalawang anyo ng mekanikal na enerhiya: potensyal na enerhiya at kinetic na enerhiya . Ang potensyal na enerhiya ay binubuo ng ilang uri, kabilang ang gravitational energy, elastic energy, at electrical energy . Ang kinetic energy ay binubuo ng dalawang uri: translational kinetic energy at rotational kinetic energy.
Ang isang masarap at hinog na mangga ay may gravitational potential energy habang nakasabit ito sa tangkay nito. Ganito rin ang nangyayari kapag ikaw ay nasa isang tiyak na taas mula sa lupa, halimbawa, sa isang bubong. Ang isang bagay ay nagtataglay ng gravitational potential energy dahil sa posisyon nito relatibo sa Daigdig.
Ang nakaunat na goma ng isang tirador ay nagtataglay ng elastic potential energy. Ang tirador ay maaaring magpaputok ng bato dahil sa elastic potential energy na nakapaloob sa nakaunat na goma. Gayundin, ang isang pana na hinila ng isang mamamana ay maaaring magpagalaw ng palaso dahil sa elastic potential energy na nakapaloob sa nakaunat na pana.
Bukod sa potensyal at kinetikong enerhiya na taglay ng malalaking bagay na madalas nating nakikita sa pang-araw-araw na buhay, mayroon ding iba pang anyo ng enerhiya. Nariyan ang enerhiyang elektrikal, enerhiyang nuklear, enerhiyang kemikal, atbp. Matapos ang paglitaw ng teoryang kinetiko, sinabi na ang enerhiya sa iba pang anyo (enerhiyang elektrikal, enerhiyang kemikal, atbp.) ay kinetikong enerhiya o potensyal na enerhiya sa antas atomiko o molekular. Ang enerhiyang kemikal na nakaimbak sa pagkain at panggatong ay itinuturing na potensyal na enerhiya na nakaimbak sa mga molekula, dahil sa mga puwersang elektrikal sa pagitan ng mga atomo na bumubuo sa mga molekula (kilala rin bilang mga chemical bond). Ang enerhiyang elektrikal, enerhiyang magnetiko, at enerhiyang nuklear ay maaari ding ituring na kinetikong enerhiya o potensyal na enerhiya sa atomikong antas.
Mga pagbabago sa anyo ng enerhiya
Mahalagang tandaan na ang enerhiya ay maaaring magbago mula sa isang anyo patungo sa isa pa. Sa antas ng makroskopiko, makakakita tayo ng hindi mabilang na mga halimbawa ng mga pagbabago sa enerhiya. Ang isang mangga na nakasabit sa tangkay nito ay nagtataglay ng gravitational potential energy. Habang nahuhulog ang mangga sa lupa, ang potential energy nito ay bumababa sa landas nito patungo sa lupa. Habang nagsisimula itong mahulog, ang potential energy ay bumababa dahil ang patayong distansya ng mangga mula sa lupa ay bumababa. Ang enerhiyang ito ay nagiging translational kinetic energy dahil ang bilis ng mangga ay tumataas dahil sa patuloy na gravitational acceleration. Ang elastic potential energy na nakaimbak sa isang nakaunat na tirador ay maaaring magbago sa translational kinetic energy ng isang bato kapag ang paghila ng tirador ay pinakawalan... ang isang kurbadong pana ay nagtataglay din ng elastic potential energy.
Ang elastic potential energy sa isang kurbadong pana ay maaaring mabago sa translational kinetic energy ng palaso. Sa antas na mikroskopiko, makakakita rin tayo ng mga halimbawa ng mga pagbabago sa enerhiya. Kapag binuksan mo ang isang neon light, ang electrical energy ay sabay na nababago sa light energy. Ang isa pang halimbawa ay ang pagbabago ng electrical energy sa rotational kinetic energy (isang fan), atbp. Ang prosesong ito ng pagbabago ng electrical energy ay talagang sanhi ng pagbabago sa pagitan ng potential energy at kinetic energy sa antas na atomiko o molekular.
Ang mga pagbabago sa anyo ng enerhiya ay karaniwang kinabibilangan ng paglipat ng enerhiya mula sa isang bagay patungo sa isa pa.
Karaniwang kinasasangkutan ng mga pagbabago sa enerhiya ang paglilipat ng enerhiya mula sa isang bagay patungo sa isa pa. Ang isang kurbadong pana ay may elastic potential energy. Kapag hinila ang pana, ang elastic potential energy ng pana ay nagbabago sa translational kinetic energy ng palaso. Kasabay nito, ang enerhiya ay inililipat mula sa pana patungo sa palaso. Kapag itinulak mo ang isang nakatigil na motorsiklo, ang kemikal na potential energy sa iyong katawan ay nagbabago sa translational kinetic energy ng motorsiklo. Kasabay nito, ang enerhiya ay inililipat mula sa iyo patungo sa motorsiklo. Ang tubig sa tuktok ng isang dam ay may gravitational potential energy. Kapag bumabagsak ang tubig , ang gravitational potential energy nito ay nagbabago sa translational kinetic energy nito. Ang bumabagsak na tubig ay nagpapaandar ng turbine. Kapag ang tubig ang nagpapaandar ng turbine, ang translational kinetic energy nito ay nagbabago sa rotational kinetic energy nito. Kasabay nito, ang enerhiya ay inililipat mula sa tubig patungo sa turbine.
Ang trabaho ay palaging nagagawa kapag ang enerhiya ay inililipat.
Sa bawat halimbawang tinalakay kanina , ang paglilipat ng enerhiya ay laging may kasamang pagsisikap. Kapag ang enerhiya ay gumagalaw mula sa pana patungo sa palaso, ang pana ay gumagana sa palaso. Kapag ang enerhiya ay gumagalaw mula sa iyo patungo sa motorsiklo, ikaw ay gumagana sa motorsiklo. Kapag ang enerhiya ay gumagalaw mula sa tubig patungo sa turbina, ang tubig ay gumagana sa turbina. Kung walang trabahong ginawa, imposibleng gumalaw ang palaso kapag binitawan ang pana, ni hindi rin gagalaw ang isang sirang motorsiklo kapag itinulak. Totoo rin ito para sa turbina. Ngunit sa katotohanan, ang palaso, ang sirang motorsiklo, at ang turbina ay gumagalaw . Mahihinuha na ang pagsisikap (W) ay palaging ginagawa kapag ang enerhiya ay gumagalaw mula sa isang bagay patungo sa isa pa.
Kahit alam nila na ang enerhiya ay laging nagbabago ng anyo mula sa isang bagay patungo sa isa pa, hindi pa rin napagpasyahan ng mga siyentipiko na ang enerhiya ay nakonserba. Nalilito ang mga siyentipiko sa pagkakaroon ng init. Ang init ay laging lumilitaw dahil sa friction. Halimbawa, itinutulak mo ang isang bloke na nasa sahig. Kapag itinulak mo ang bloke, ang kemikal na potensyal na enerhiya sa iyong katawan ay nagbabago ng anyo tungo sa translational kinetic energy ng bloke. Kasabay nito, ang enerhiya ay inililipat mula sa iyo patungo sa bloke. Kapag ang enerhiya ay inilipat mula sa iyo patungo sa bloke, gumagawa ka ng trabaho sa bloke (W = Fs). Siyempre, gumagalaw ang bloke.
Pagkatapos gumalaw, karaniwang humihinto ang bloke. Humihinto ang bloke dahil sa friction. Kung saan may friction, may init. Subukang kuskusin ang iyong mga palad. Mainit ang pakiramdam ng iyong mga palad, tama ba ? Ganito rin ang nangyayari sa bloke. Ang ibabaw ng sahig at ang base ng bloke ay umiinit dahil sa friction. Ang friction ay tinatawag ding dissipative force dahil binabawasan o inaalis nito ang kabuuang mechanical energy (mechanical energy = potential energy + kinetic energy). Sa kasong ito, inaalis ng friction force ang translational kinetic energy ng bloke. Ang translational kinetic energy ng bloke ay nagmumula sa chemical potential energy.
Kalor
SBago ang ikalabinsiyam na siglo, walang siyentipiko ang nakakaalam apa itu init atau init. Lumitaw ang isang teorya na ang init ay isang partikular na uri ng sustansya (ang sustansya na ito ay tinatawag na caloric). Ngunit ang presensya ng mga sangkap pinangalanan hindi mapapatunayan ang kaloriya ang pagkakaroon nito. Since huling bahagi ng dekada 1830, James Joule (1818-1889) ay nagsagawa ng isang eksperimento at natuklasan na ang kinetic energy na nawawala ay palaging pareho na parangr bunga ng.
Hindi init o kinetic energyk ay walang hanggan nang hiwalay. Ang palaging walang hanggan ay ang kabuuang dami ng kinetic energy at init. Batay sa mga resulta ng kanyang mga eksperimento, gumawa si Joule ng paghahambing sa paglipat ng init mula sa mga bagay na may mataas na temperatura (mga bagay na mainit) ke mga bagay na mababa ang temperatura (mga bagay na malamig). JNapagpasyahan ni Oule na kungr ayn enerhiya nag gumagalaw dahil sa mga pagkakaiba ng temperatura. Ito ang kahulugan ng init mula sa makroskopikong pananaw. Mula sa mikroskopikong pananaw, maaaring ipaliwanag ang init gamit ang teoryang kinetiko.
Sa paksang kinetic theory ng mga gas, natutunan natin na ang temperatura ng isang bagay ay sukat ng kinetic energy ng mga molekula na bumubuo sa bagay. Kung mas mataas ang temperatura ng isang bagay, mas mataas ang kinetic energy ng mga molekula na bumubuo sa bagay. Ang kinetic energy ay nauugnay sa bilis ng galaw. Kung mas malaki ang kinetic energy (mas mataas na EK) ng mga molekula, mas mataas ang bilis ng galaw (mas mataas na v) ng mga molekula. Kung ididikit natin ang isang bagay na may mataas na temperatura (mainit na bagay) sa isang bagay na may mababang temperatura (malamig na bagay), awtomatikong dumadaloy ang init mula sa bagay na may mataas na temperatura patungo sa bagay na may mababang temperatura . Kapag tumaas ang temperatura ng isang bagay, tumataas ang kinetic energy ng mga molekula na bumubuo sa bagay (tumataas ang bilis ng molecular motion). Mahihinuha na ang init ay ang kinetic energy ng mga molekula na mabilis gumalaw.
Matapos malaman na ang init ay enerhiyang gumagalaw dahil sa mga pagkakaiba ng temperatura (makroskopikong kahulugan) o na ang init ay ang kinetikong enerhiya ng mga molekulang mabilis gumalaw (mikroskopikong kahulugan), sa wakas ay nabuo ng mga siyentipiko ang batas ng konserbasyon ng enerhiya:
Ang enerhiya ay maaaring magbago mula sa isang anyo patungo sa isa pa, lumipat mula sa isang bagay patungo sa isa pa, ngunit ang kabuuang enerhiya ay hindi kailanman nababawasan o tumataas.
Ang mga pagbabago sa anyo ng enerhiya ay kinabibilangan ng paglilipat ng enerhiya mula sa isang bagay patungo sa isa pa. Ang bawat paglilipat ng enerhiya ay palaging may kasamang pagsisikap o trabaho. Batay sa mga resulta ng mga eksperimento at pagsusuri ng mga siyentipiko, alam na ang init ay talagang enerhiya na inililipat dahil sa mga pagkakaiba sa temperatura (makroskopikong pag-unawa) o ang init ay ang kinetic energy ng mabilis na gumagalaw na mga molekula (mikroskopikong pag-unawa). Masasabi nating ang trabaho (W) at init (Q) ay kasangkot sa paglilipat ng enerhiya. Ang unang batas ng termodinamika ay isang batas na nagpapaliwanag sa paglilipat ng enerhiya na kinasasangkutan ng init at trabaho. Ang init at trabaho ay hindi isang anyo ng enerhiya , ngunit kasangkot lamang sa paglilipat ng enerhiya sa pagitan ng mga bagay, sa pagitan ng mga bagay at mga buhay na nilalang, o sa pagitan ng mga buhay na nilalang.
Sa unang batas ng termodinamika, nakikilala rin natin ang isang bagong dami: panloob na enerhiya (U). Ang panloob na enerhiya ay ang kabuuang kinetic energy ng mga molekula at potensyal na enerhiya na nagmumula sa mga interaksyon sa pagitan ng mga atomo na bumubuo sa isang molekula o sa mga interaksyon sa pagitan ng mga molekula na bumubuo sa isang bagay o buhay na nilalang. Ang bawat bagay ay binubuo ng mga atomo o molekula. Samakatuwid, ang bawat bagay sa sansinukob ay dapat may panloob na enerhiya. Ang bawat proseso ng paglilipat ng enerhiya na kinasasangkutan ng init at trabaho ay magreresulta sa pagbabago sa panloob na enerhiya.
