דער געזעץ פון ענערגיע-קאנסערוואציע: א יסוד אין פיזיק
הקדמה
דער געזעץ פון ענערגיע-קאנסערוואציע איז א יסודות'דיגער פרינציפ וואס ליגט אונטער אסאך קאנצעפטן אין פיזיק און כעמיע. דער געזעץ זאגט אז ענערגיע קען נישט באשאפן אדער פארניכטעט ווערן, נאר קען נאר טוישן פארעם. די באדייטונג און אימפליקאציעס פון דעם געזעץ האבן געפארמט אונזער פארשטאנד פון די אוניווערס און זענען געווארן די באזע פאר אסאך מאדערנע טעכנאלאגיע. אין דעם ארטיקל וועלן מיר דיסקוטירן דעם געזעץ פון ענערגיע-קאנסערוואציע אין טיפקייט, זיין געשיכטע, זיינע אנווענדונגען אין טעגליכן לעבן, און זיין איינפלוס אויף דער אנטוויקלונג פון וויסנשאפט און טעכנאלאגיע.
אָנהייב און געשיכטע
דער באַגריף פון ענערגיע-קאָנסערוואַציע איז נישט קיין נייע אידעע און עקזיסטירט שוין זינט אוראלטע צייטן. אָבער, זיין פֿאָרמעלער באַגריף האָט זיך ערשט באמת אַנטוויקלט אין 19טן יאָרהונדערט. איינער פֿון די שליסל-פֿיגורן אין דער אַנטוויקלונג פֿון דעם באַגריף איז געווען דזשיימס פּרעסקאָט דזשול, אַן ענגלישער פֿיזיקער וואָס האָט דורכגעפֿירט וויכטיקע עקספּערימענטן וואָס האָבן דעמאָנסטרירט אַז מעכאַנישע ענערגיע קען ווערן פֿאַרוואַנדלט אין היץ-ענערגיע אין אַ מעסטלעכן פּראָצעס.
פאר דזשול'ס ביישטייערונגען, האבן עטלעכע וויסנשאפטלער, ווי מייער און העלמהאלץ, אויך פארגעשטעלט ענלעכע קאנצעפטן. ראבערט מייער, א דייטשער דאקטאר, איז געווען איינער פון די ערשטע צו פארשטיין אז היץ און מעכאנישע ענערגיע זענען פארבונדן. דורך אבזערוואציעס פון זיינע פאציענטן, האט מייער פארשטאנען אז דער מענטשלעכער קערפער פארוואנדלט כעמישע ענערגיע פון עסן אין מעכאנישע און היץ ענערגיע, וואס האט אים געפירט צו פארמולירן דעם קאנצעפט פון דער קאנסערוואציע פון ענערגיע אין 1842.
שפּעטער, האָט הערמאַן פֿאָן העלמהאָלץ, אַ דײַטשער פֿיזיקער, פֿאַרשטאַרקט די אידעע מיט מער דעטאַלירטע עקספּערימענטן. ביזן מיטן 19טן יאָרהונדערט איז דער געזעץ פֿון ענערגיע-קאָנסערוואַציע ברייט אָנגענומען געוואָרן צווישן פֿיזיקער ווי אַ פֿונדאַמענטאַלער געזעץ פֿון אוניווערס.
קאָנצעפּטואַל פֿאַרשטאַנד
דער געזעץ פון ענערגיע-קאנסערוואציע זאגט אז אין א פארמאכטן סיסטעם בלייבט די גאנצע ענערגיע קאנסטאנט, כאטש ענערגיע קען ווערן פארוואנדלט פון איין פארעם צו א צווייטער. ענערגיע קען זיין קינעטישע ענערגיע, פאטענציעלע ענערגיע, טערמישע ענערגיע, כעמישע ענערגיע, עלעקטראמאגנעטישע ענערגיע, און פארשידענע אנדערע פארמען.
למשל, אין א שווינגענדיקן פענדול, ווערט די פאטענציעלע ענערגיע ביים העכסטן פונקט פארוואנדלט אין קינעטישע ענערגיע ווען דער פענדול באוועגט זיך צום נידריגסטן פונקט. אויף אן ענלעכן אופן, ווען א גומע באנד ווערט ארויסגעלאזט, ווערט די עלאסטישע ענערגיע פארוואנדלט אין קינעטישע ענערגיע. דאס איז א פשוטער ביישפיל ווי אזוי ענערגיע טוישט זיך אין פארעם אן קיין פארלוסט פון גאנצער ענערגיע אין א פארמאכטער סיסטעם.
אַפּליקאַציעס אין טעגלעך לעבן
דער געזעץ פון ענערגיע-קאנסערוואציע איז נישט נאר רעלאוואנט אין דער וועלט פון וויסנשאפטלעכער טעאריע, נאר האט אויך א באדייטנדיקן איינפלוס אויף טעגלעכן לעבן און טעכנאלאגיע. עטלעכע פראקטישע אנווענדונגען פון דעם געזעץ זענען:
1. קראַפטווערק: אין קראַפטווערק ווערט די כעמישע ענערגיע פון פאַסילע ברענשטאָפֿן אדער די קינעטישע ענערגיע פון פליסנדיק וואַסער פארוואנדלט אין עלעקטרישע ענערגיע. כאָטש די ענערגיע טוישט פאָרעם, בלייבט די גאַנצע סומע פון ענערגיע קאָנסטאַנט.
2. טראַנספּאָרטאַציע: וועהיקלעס ווי קאַרס און עראָפּלאַנען קאָנווערטירן די כעמישע ענערגיע פון ברענשטאָף אין קינעטישע ענערגיע פֿאַר באַוועגונג. היץ ענערגיע ווערט אויך פּראָדוצירט אין דעם פּראָצעס, לויטן פּרינציפּ פון ענערגיע קאָנסערוואַציע.
3. הייצן און קילן: דעוויסעס ווי כיטערס און לופטקילונג סיסטעמען מאַניפּולירן טערמישע ענערגיע צו האַלטן אַ געוואונטשענע טעמפּעראַטור. דער פּראָצעס ינוואַלווז טשאַנגינג טערמישע ענערגיע אין אַ שטייגער וואָס איז קאָנסיסטענט מיט דעם געזעץ פון קאַנסערוויישאַן פון ענערגיע.
4. באַטעריעס און ענערגיע סטאָרידזש: באַטעריעס האַלטן כעמישע ענערגיע וואָס קען דערנאָך ווערן פארוואנדלט אין עלעקטרישע ענערגיע. דער פּראָצעס איז נאָך אַ בייַשפּיל פון דעם פּרינציפּ פון ענערגיע קאָנסערוואַציע אין אַקציע.
באַציִונג מיט די געזעצן פון טערמאָדִינאַמיק
דער געזעץ פון ענערגיע קאנסערוואציע ווערט אפט באטראכט אלס דער ערשטער געזעץ פון טערמאדינאמיק. דער ערשטער געזעץ פון טערמאדינאמיק זאגט אז די ענדערונג אין אינערליכער ענערגיע פון א סיסטעם איז גלייך צו דער סומע פון דער ענערגיע וואס ווערט צוגעגעבן צום סיסטעם אין דער פארעם פון היץ און ארבעט. דאס אונטערשטרייכט אז ענערגיע גייט נישט פארלוירן, נאר איבערגעפירט אדער טראנספארמירט.
טערמאדינאמיק אליין איז א צווייג פון פיזיק וואס שטודירט ווי ענערגיע טראנספערירט זיך אין פיזישע סיסטעמען און ווי יענע ענערגיע ווירקט אויף די אייגנשאפטן פון מאטעריע. דער צווייטער געזעץ פון טערמאדינאמיק, וואס האנדלט מיט ענטראפיע, און דער דריטער געזעץ פון טערמאדינאמיק, וואס האנדלט מיט אבסאלוטן נול, קאמפלעמענטירן אויך אונזער פארשטאנד פון ווי ענערגיע פירט זיך אויף אין פארשידענע סיטואציעס.
השפּעה אויף טעכנאָלאָגיע און וויסנשאַפֿט
וויסן און פארשטאנד פון דעם געזעץ פון ענערגיע-קאנסערוואציע האט געטריבן אסאך חידושים אין טעכנאלאגיע און פארשידענע וויסנשאפטלעכע דיסציפלינען. דא זענען עטלעכע ביישפילן:
1. מעכאנישע אינזשעניריע און רינואַבאַל ענערגיע: אין מעכאנישער אינזשעניריע, פארשטיין ווי ענערגיע ענדערט זיך פון איין פארעם צו א צווייטער ערלויבט אינזשענירן צו דיזיינען מער עפעקטיווע מאשינען. עס שטיצט אויך די אנטוויקלונג פון רינואַבאַל ענערגיע קוועלער ווי ווינט טורבינען און זונ פאנעלן, וואס פארוואנדלען נאטירלעכע ענערגיע אין עלעקטרישע ענערגיע אן צו רעדוצירן די גאנצע ענערגיע אין סיסטעם.
2. אנטוויקלונג פון נייע מאַטעריאַלן: פאָרשונג אין מאַטעריאַל וויסנשאַפֿט אָפט ינוואַלווז לערנען ווי ענערגיע ינטעראַקט מיט פֿאַרשידענע מאַטעריאַלן. דאָס העלפּס אין דער אַנטוויקלונג פון נייע מאַטעריאַלן מיט ספּעציפֿישע, געוואונטשענע אייגנשאַפטן, אַזאַ ווי הויך שטאַרקייט אָדער היץ קעגנשטעל.
3. אסטראפיזיק און קאסמאלאגיע: דער געזעץ פון קאנסערוואציע פון ענערגיע ווערט אויך אנגעווענדעט אין אסטראפיזיק און קאסמאלאגיע צו באשטימען ווי ענערגיע פירט זיך אויף אין דעם גרויס-מאסשטאביקן אוניווערס. דאס העלפט אונז פארשטיין פענאמענען ווי שטערן, שווארצע לעכער, און די אויסברייטונג פון דעם אוניווערס.
4. מעדיצין און מאָלעקולאַרע ביאָלאָגיע: אין מאָלעקולאַרער ביאָלאָגיע און מעדיצין, ווערט דער געזעץ פון ענערגיע-קאָנסערוואַציע גענוצט צו פֿאַרשטיין מעטאַבאַלישע פּראָצעסן און כעמישע רעאַקציעס אין דעם קערפּער. דאָס וויסן איז וויכטיק פֿאַר אַנטוויקלען מער עפֿעקטיווע טעראַפּיעס און באַהאַנדלונגען.
קעסימפּולאַן
דער געזעץ פון ענערגיע-קאנסערוואציע איז איינער פון פילע נאטירלעכע געזעצן וואס געבן אונז א טיפן פארשטאנד פון דער פיזישער וועלט ארום אונז. דער פרינציפ איז נישט נאר צענטראל צו וויסנשאפטלעכער טעאריע, נאר אויך פארמירט די באזע פאר פילע פון די טעכנאלאגיעס וואס מיר ניצן יעדן טאג. דורך פארשטיין און אנווענדן דעם געזעץ פון ענערגיע-קאנסערוואציע, פאָרזעצן וויסנשאפטלער און אינזשענירן צו אנטוויקלען לייזונגען צו נייע אויספארדערונגען, פון באנייבארע ענערגיע ביז פארגעשריטענע מאטעריאלן, און פון מעדיצינישע באהאנדלונגען ביז ספעיס-עקספלאראציע. דורך דעם אויספארשונג און אינוואציע, פאָרזעצן מיר צו נוצן דעם פרינציפ פון ענערגיע-קאנסערוואציע פארן פארשריט פון מענטשהייט.
