Energiyani saqlash qonuni haqida maqola
Energiya shakllari
Kundalik hayotimizda energiyaning ko'plab shakllari mavjud. Ish va energiya mavzusida biz mexanik energiyaning ikki shakli bilan tanishdik: potensial energiya va kinetik energiya . Potensial energiya bir nechta turlardan iborat, jumladan, tortishish energiyasi, elastik energiya va elektr energiyasi . Kinetik energiya ikki turdan iborat: translyatsion kinetik energiya va aylanish kinetik energiyasi.
Mazali, pishgan mango poyasidan osilib turganda tortishish potensial energiyasiga ega. Xuddi shu narsa yerdan ma'lum bir balandlikda, masalan, tomning tepasida bo'lganingizda ham sodir bo'ladi. Ob'ekt Yerga nisbatan joylashuvi tufayli tortishish potensial energiyasiga ega.
Slingning cho'zilgan rezina tasmasi elastik potensial energiyaga ega. Sling cho'zilgan rezina tarkibidagi elastik potensial energiya tufayli toshni otishi mumkin. Xuddi shunday, kamonchi tomonidan tortilgan kamon cho'zilgan kamon tarkibidagi elastik potensial energiya tufayli o'qni harakatga keltirishi mumkin.
Katta o'lchamli materiya ega bo'lgan va biz kundalik hayotda tez-tez uchratadigan potensial va kinetik energiyadan tashqari, energiyaning boshqa shakllari ham mavjud. Elektr energiyasi, yadro energiyasi, kimyoviy energiya va boshqalar mavjud. Kinetik nazariya paydo bo'lgandan so'ng, boshqa shakllardagi energiya (elektr energiyasi, kimyoviy energiya va boshqalar) atom yoki molekulyar darajada kinetik energiya yoki potensial energiya ekanligi aytildi. Oziq-ovqat va yoqilg'ida saqlanadigan kimyoviy energiya molekulalarda saqlanadigan potensial energiya hisoblanadi, bu molekulalarni tashkil etuvchi atomlar orasidagi elektr kuchlari (kimyoviy bog'lanishlar deb ham ataladi) tufayli. Elektr energiyasi, magnit energiyasi, yadro energiyasi ham atom miqyosida kinetik energiya yoki potensial energiya deb hisoblanishi mumkin.
Energiya shaklidagi o'zgarishlar
Shuni ta'kidlash kerakki, energiya bir shakldan ikkinchisiga o'zgarishi mumkin. Makroskopik darajada biz energiya transformatsiyalarining son-sanoqsiz misollarini topishimiz mumkin. Poyasidan osilgan mango tortishish potensial energiyasiga ega. Mango yerga tushganda, uning potensial energiyasi yerga qarab yo'lida kamayadi. U tusha boshlaganda, potensial energiya kamayadi, chunki mangoning yerdan vertikal masofasi kamayadi. Bu energiya translyatsion kinetik energiyaga aylanadi, chunki mangoning tezligi doimiy tortishish tezlanishi tufayli ortadi. Cho'zilgan slingshotda saqlanadigan elastik potensial energiya slingshotning tortish kuchi qo'yib yuborilganda toshning translyatsion kinetik energiyasiga aylanishi mumkin... egri kamon ham elastik potensial energiyaga ega.
Egri kamondagi elastik potensial energiya o'qning translyatsion kinetik energiyasiga aylanishi mumkin. Mikroskopik darajada biz energiya transformatsiyalariga misollar ham topishimiz mumkin. Neon chiroqni yoqsangiz, elektr energiyasi bir vaqtning o'zida yorug'lik energiyasiga aylanadi. Yana bir misol elektr energiyasining aylanish kinetik energiyasiga (ventilator) va boshqalarga aylanishidir. Elektr energiyasini o'zgartirishning bu jarayoni aslida atom yoki molekulyar darajada potensial energiya va kinetik energiya o'rtasidagi o'zgarish tufayli yuzaga keladi.
Energiya shaklidagi o'zgarishlar odatda energiyani bir obyektdan boshqa obyektga o'tkazishni o'z ichiga oladi.
Energiya transformatsiyalari odatda energiyani bir obyektdan ikkinchisiga o'tkazishni o'z ichiga oladi. Egri kamon elastik potensial energiyaga ega. Kamon tortilganda, kamonning elastik potensial energiyasi o'qning translyatsion kinetik energiyasiga o'zgaradi. Shu bilan birga, energiya kamondan o'qga o'tkaziladi. To'xtab qolgan mototsiklni itarib yuborganingizda, tanangizdagi kimyoviy potensial energiya mototsiklning translyatsion kinetik energiyasiga o'zgaradi. Shu bilan birga, energiya sizdan mototsiklga o'tkaziladi. To'g'onning yuqori qismidagi suv tortishish potensial energiyasiga ega. Suv tushganda, uning tortishish potensial energiyasi translyatsion kinetik energiyasiga o'zgaradi. Keyin tushayotgan suv turbinani harakatga keltiradi. Suv turbinani harakatga keltirganda, uning translyatsion kinetik energiyasi aylanish kinetik energiyasiga o'zgaradi. Shu bilan birga, energiya suvdan turbinaga o'tkaziladi.
Energiya uzatilganda ish har doim bajariladi.
Avval muhokama qilingan har bir misolda energiya uzatilishi har doim kuch bilan birga keladi. Energiya kamondan o'qga o'tganda, kamon o'q ustida ishlaydi. Energiya sizdan mototsiklga o'tganda, siz mototsiklda ishlaysiz. Energiya suvdan turbinaga o'tganda, suv turbinada ishlaydi. Agar hech qanday ish bajarilmasa, kamon qo'yib yuborilganda o'qning harakatlanishi imkonsiz bo'lar edi, shuningdek, buzilgan mototsikl itarib yuborilganda harakatlanmas edi. Turbina uchun ham xuddi shunday. Lekin aslida o'q, buzilgan mototsikl va turbina harakatlanadi . Energiya bir obyektdan ikkinchisiga o'tganda kuch (W) har doim bajariladi degan xulosaga kelish mumkin .
Energiya har doim bir obyektdan ikkinchisiga o'z shaklini o'zgartirishini bilishsa-da , olimlar energiya saqlanib qoladi degan xulosaga kela olishmadi . Olimlar issiqlikning mavjudligidan chalkashib ketishgan. Issiqlik har doim ishqalanish tufayli paydo bo'ladi. Masalan, siz polda turgan blokni itarib yuborasiz. Blokni itarib yuborganingizda, tanangizdagi kimyoviy potensial energiya blokning translyatsion kinetik energiyasiga aylanadi. Shu bilan birga, energiya sizdan blokga o'tkaziladi. Energiya sizdan blokga o'tkazilganda, siz blok ustida ishlaysiz (W = Fs). Albatta, blok harakatlanadi.
Harakatlangandan so'ng, blok odatda to'xtaydi. Blok ishqalanish tufayli to'xtaydi. Ishqalanish bo'lgan joyda issiqlik bo'ladi. Kaftlaringizni bir-biriga ishqalab ko'ring . Kaftlaringiz issiq his qiladi, to'g'rimi ? Blok bilan ham xuddi shunday holat sodir bo'ladi. Blokning pol yuzasi va poydevori ishqalanish tufayli qiziydi . Ishqalanish dissipativ kuch deb ham ataladi, chunki u umumiy mexanik energiyani kamaytiradi yoki yo'q qiladi (mexanik energiya = potensial energiya + kinetik energiya). Bu holda, ishqalanish kuchi blokning translyatsion kinetik energiyasini yo'q qiladi. Blokning translyatsion kinetik energiyasi kimyoviy potensial energiyadan kelib chiqadi.
Kaloriya
SXIX asrgacha hech bir olim bilmagan Nima u issiqlik yoki issiqlik. Issiqlik ma'lum bir turdagi modda ekanligi haqidagi nazariya paydo bo'ldi (bu modda kaloriya deb ataladi). Lekin moddalarning mavjudligi bernama kaloriya miqdorini isbotlab bo'lmaydi uning mavjudligi. beri akhir tahun 1830, James Joule (1818‐1889) tajriba o'tkazdi va shuni aniqladiki yo'qotilgan kinetik energiya har doim xuddi shunday bo'ladir natijasida yuzaga kelgan.
Na issiqlik, na kinetik energiyak alohida abadiydir. Har doim abadiy bo'lgan narsa kinetik energiya va issiqlikning umumiy miqdoridir. Joule o'zining tajribalari natijalariga asoslanib, issiqlik uzatish bilan taqqoslashni amalga oshirdi. dan yuqori haroratli narsalar (issiq narsalar) ke past haroratli narsalar (sovuq narsalar). Joule shunday xulosaga keldiki, agarr bun energiyag harorat farqlari tufayli harakatlanmoqda. Bu makroskopik nuqtai nazardan issiqlikning ta'rifi. Mikroskopik nuqtai nazardan, issiqlikni tushuntirish mumkin kinetik nazariyadan foydalanish.
Gazlarning kinetik nazariyasi mavzusida biz jismning harorati uni tashkil etuvchi molekulalarning kinetik energiyasining o'lchovi ekanligini bilib oldik. Jismning harorati qanchalik yuqori bo'lsa, uni tashkil etuvchi molekulalarning kinetik energiyasi shuncha katta bo'ladi. Kinetik energiya harakat tezligi bilan bog'liq. Molekulalarning kinetik energiyasi (EK yuqori) qanchalik katta bo'lsa, molekulalarning harakat tezligi (v yuqori) shuncha katta bo'ladi. Agar biz yuqori haroratli jismga (issiq jismga) past haroratli jismga (sovuq jismga) tegsak, issiqlik avtomatik ravishda yuqori haroratli jismdan past haroratli jismga o'tadi . Jismning harorati oshganda, uni tashkil etuvchi molekulalarning kinetik energiyasi oshadi (molekulyar harakat tezligi oshadi). Shunday xulosaga kelish mumkinki , issiqlik tez harakatlanuvchi molekulalarning kinetik energiyasidir.
Issiqlik harorat farqlari tufayli harakatlanadigan energiya (makroskopik ta'rif) yoki issiqlik tez harakatlanuvchi molekulalarning kinetik energiyasi (mikroskopik ta'rif) ekanligini bilgandan so'ng, olimlar nihoyat energiyaning saqlanish qonunini shakllantirdilar :
Energiya bir shakldan ikkinchi shaklga o'zgarishi, bir obyektdan ikkinchisiga o'tishi mumkin, ammo umumiy energiya hech qachon kamaymaydi yoki oshmaydi.
Energiya shaklidagi o'zgarishlar energiyani bir obyektdan ikkinchisiga o'tkazishni o'z ichiga oladi . Har bir energiya o'tkazilishi har doim kuch yoki mehnat bilan birga keladi. Olimlar tomonidan o'tkazilgan tajribalar va tahlillar natijalariga asoslanib , issiqlik aslida harorat farqlari tufayli uzatiladigan energiya ekanligi (makroskopik tushunish) yoki issiqlik tez harakatlanuvchi molekulalarning kinetik energiyasi ekanligi (mikroskopik tushunish) ma'lum. Ish (W) va issiqlik (Q) energiya uzatishda ishtirok etadi, deyishimiz mumkin. Termodinamikaning birinchi qonuni issiqlik va ish bilan bog'liq energiya uzatishni tushuntiruvchi qonundir. Issiqlik va ish energiya shakli emas , balki faqat obyektlar o'rtasida, obyektlar va tirik mavjudotlar o'rtasida yoki tirik mavjudotlar o'rtasida energiya uzatishda ishtirok etadi.
Termodinamikaning birinchi qonunida biz yangi miqdor bilan ham tanishamiz: ichki energiya (U). Ichki energiya - bu molekulalarning umumiy kinetik energiyasi va molekulani tashkil etuvchi atomlar orasidagi o'zaro ta'sirlardan yoki ob'ekt yoki tirik mavjudotni tashkil etuvchi molekulalar orasidagi o'zaro ta'sirlardan kelib chiqadigan potensial energiya. Har bir ob'ekt atomlar yoki molekulalardan iborat. Shuning uchun koinotdagi har bir ob'ekt ichki energiyaga ega bo'lishi kerak. Issiqlik va ish bilan bog'liq har bir energiya uzatish jarayoni ichki energiyaning o'zgarishiga olib keladi.
