אַרטיקל וועגן דעם געזעץ פֿון ענערגיע-קאָנסערוואַציע
פארמען פון ענערגיע
אין אונדזער טעגלעך לעבן, זענען דא אסאך פארמען פון ענערגיע. אין דער טעמע פון ארבעט און ענערגיע, זענען מיר באַקענט געוואָרן מיט צוויי פארמען פון מעכאנישער ענערגיע: פּאָטענציעלע ענערגיע און קינעטישע ענערגיע . פּאָטענציעלע ענערגיע באשטייט פון עטלעכע טיפן, אַרייַנגערעכנט גראַוויטאַציאָנעלע ענערגיע, עלאַסטישע ענערגיע, און עלעקטרישע ענערגיע . קינעטישע ענערגיע באשטייט פון צוויי טיפן: טראַנסלאַציאָנעלע קינעטישע ענערגיע און ראָטאַציאָנעלע קינעטישע ענערגיע.
א געשמאַקע, רייפע מאַנגאָ האט גראַוויטאַציאָנעלע פּאָטענציעלע ענערגיע ווען זי הענגט פון איר שטאַם. דאָס זעלבע פּאַסירט ווען איר זענט אויף אַ געוויסער הייך איבער דער ערד, למשל, אויף אַ דאַך. אַן אָביעקט פאַרמאָגט גראַוויטאַציאָנעלע פּאָטענציעלע ענערגיע צוליב איר פּאָזיציע אין באַצוג צו דער ערד.
די אויסגעצויגענע גומע בענד פון א שליידער האט עלאַסטישע פּאָטענציעלע ענערגיע. די שליידער קען וואַרפן אַ שטיין צוליב דער עלאַסטישער פּאָטענציעלער ענערגיע וואָס איז פאַראַן אין דעם אויסגעצויגענעם גומע. ענלעך, אַ בויגן געצויגן דורך אַן אַרטשיסער קען שטופן אַן פײַל צוליב דער עלאַסטישער פּאָטענציעלער ענערגיע וואָס איז פאַראַן אין דעם אויסגעצויגענעם בויגן.
אין צוגאב צו דער פאטענציעלער און קינעטישער ענערגיע וואס גרויסע מאטעריע פארמאגט און וואס מיר זעהן אפט אין טעגליכן לעבן, זענען דא אויך אנדערע פארמען פון ענערגיע. עס איז דא עלעקטרישע ענערגיע, נוקלעארע ענערגיע, כעמישע ענערגיע, אא"וו. נאך דער אויפקום פון קינעטישע טעאריע, האט מען געזאגט אז ענערגיע אין אנדערע פארמען (עלעקטרישע ענערגיע, כעמישע ענערגיע, אא"וו) איז קינעטישע ענערגיע אדער פאטענציעלע ענערגיע אויף דער אטאמישער אדער מאלעקולארער שטאפל. די כעמישע ענערגיע וואס ווערט געהאלטן אין עסן און ברענשטאף ווערט באטראכט ווי פאטענציעלע ענערגיע וואס ווערט געהאלטן אין מאלעקולן, צוליב די עלעקטרישע כוחות צווישן די אטאמען וואס מאכן אויס די מאלעקולן (אויך באקאנט אלס כעמישע בונדן). עלעקטרישע ענערגיע, מאגנעטישע ענערגיע, נוקלעארע ענערגיע קען אויך באטראכט ווערן ווי קינעטישע ענערגיע אדער פאטענציעלע ענערגיע אויף דער אטאמישער מאסשטאב.
ענדערונגען אין ענערגיע פאָרעם
ס'איז וויכטיג צו באַמערקן אַז ענערגיע קען זיך טוישן פון איין פאָרעם צו אַן אַנדערער. אויף אַ מאַקראָסקאָפּישן לעוועל קענען מיר געפֿינען אומצאָליקע ביישפילן פון ענערגיע טראַנספאָרמאַציעס. אַ מאַנגאָ וואָס הענגט פון איר שטאַם פאַרמאָגט גראַוויטאַציאָנעלע פּאָטענציעלע ענערגיע. ווען דער מאַנגאָ פאַלט צו דער ערד, פאַרקלענערט זיך איר פּאָטענציעלע ענערגיע אויף איר וועג צו דער ערד. ווען עס הייבט אָן צו פאַלן, פאַרקלענערט זיך די פּאָטענציעלע ענערגיע ווייל די ווערטיקאַלע דיסטאַנץ פון דעם מאַנגאָ פון דער ערד פאַרקלענערט זיך. די ענערגיע טראַנספאָרמירט זיך אין טראַנסלאַציאָנעלע קינעטישע ענערגיע ווייל די מאַנגאָ'ס גיכקייט פאַרגרעסערט זיך צוליב דער קאָנסטאַנטער גראַוויטאַציאָנעלער אַקסעלעראַציע. די עלאַסטישע פּאָטענציעלע ענערגיע וואָס איז געהיט אין אַ אויסגעצויגענער שליידער קען זיך טראַנספאָרמירן אין טראַנסלאַציאָנעלע קינעטישע ענערגיע פון אַ שטיין ווען דער צוג פון דעם שליידער ווערט באַפרייעט... אַ געבויגענער בויגן פאַרמאָגט אויך עלאַסטישע פּאָטענציעלע ענערגיע.
די עלאַסטישע פּאָטענציעלע ענערגיע אין אַ געבויגענעם בויגן קען ווערן טראַנספאָרמירט אין די טראַנסלאַציאָנעלע קינעטישע ענערגיע פון דעם פײַל. אויף דעם מיקראָסקאָפּישן לעוועל קענען מיר אויך געפֿינען בײַשפּילן פון ענערגיע טראַנספאָרמאַציעס. ווען מען צינדט אָן אַ נעאָן ליכט, ווערט עלעקטרישע ענערגיע גלײַכצײַטיק טראַנספאָרמירט אין ליכט ענערגיע. נאָך אַ בײַשפּיל איז די טראַנספאָרמאַציע פון עלעקטרישע ענערגיע אין ראָטאַציאָנעלע קינעטישע ענערגיע (אַ ווענטילאַטאָר), אאַז"וו. דער פּראָצעס פון טראַנספאָרמירן עלעקטרישע ענערגיע ווערט טאַקע געפֿירט דורך דער ענדערונג צווישן פּאָטענציעלע ענערגיע און קינעטישע ענערגיע אויף דעם אַטאָמישן אָדער מאָלעקולאַרן לעוועל.
ענדערונגען אין דער פאָרעם פון ענערגיע אַרייַנציען געוויינטלעך דעם אַריבערפירן פון ענערגיע פון איין אָביעקט צו אַן אַנדערן.
ענערגיע טראַנספאָרמאַציעס טיפּיש אַרייַנציען די טראַנספער פון ענערגיע פון איין אָביעקט צו אַן אַנדערן. א געבויגענער בויגן האט עלאַסטישע פּאָטענציעלע ענערגיע. ווען דער בויגן ווערט געצויגן, ענדערט זיך די עלאַסטישע פּאָטענציעלע ענערגיע פון בויגן אין די טראַנסלאַציאָנעלע קינעטישע ענערגיע פון דעם פײַל. אין דער זעלבער צײַט ווערט ענערגיע טראַנספערירט פון דעם בויגן צום פײַל. ווען איר שטופּט אַ סטאָלענעם מאָטאָציקל, ענדערט זיך די כעמישע פּאָטענציעלע ענערגיע אין אײַער קערפּער אין די טראַנסלאַציאָנעלע קינעטישע ענערגיע פון דעם מאָטאָציקל. אין דער זעלבער צײַט ווערט ענערגיע טראַנספערירט פון אײַך צום מאָטאָציקל. וואַסער בײַם שפּיץ פון אַ דאַם האט גראַוויטאַציאָנעלע פּאָטענציעלע ענערגיע. ווען וואַסער פאַלט, ענדערט זיך זײַן גראַוויטאַציאָנעלע פּאָטענציעלע ענערגיע אין זײַן טראַנסלאַציאָנעלע קינעטישע ענערגיע. דאָס פאַלנדיקע וואַסער טרײַבט דאַן אַ טורבינע. ווען דאָס וואַסער טרײַבט די טורבינע, ענדערט זיך זײַן טראַנסלאַציאָנעלע קינעטישע ענערגיע אין זײַן ראָטאַציאָנעלע קינעטישע ענערגיע. אין דער זעלבער צײַט ווערט ענערגיע טראַנספערירט פון דעם וואַסער צו דער טורבינע.
ארבעט ווערט שטענדיק געטאן ווען ענערגיע ווערט איבערגעגעבן.
אין יעדן פון די ביישפילן וואָס מיר האָבן פריער דיסקוטירט , ווערט דער טראַנספער פון ענערגיע שטענדיק באַגלייט מיט אָנשטרענגונג. ווען ענערגיע באַוועגט זיך פון בויגן צום פײַל, טוט דער בויגן אַרבעט אויפן פײַל. ווען ענערגיע באַוועגט זיך פון דיר צום מאָטאָציקל, טוט דו אַרבעט אויפן מאָטאָציקל. ווען ענערגיע באַוועגט זיך פון וואַסער צו דער טורבינע, טוט דאָס וואַסער אַרבעט אויף דער טורבינע. אויב קיין אַרבעט וואָלט נישט געטאָן געוואָרן, וואָלט עס געווען אוממעגלעך פֿאַרן פײַל זיך צו רירן ווען מען לאָזט אַרויס דעם בויגן, און אַ צעבראָכענער מאָטאָציקל וואָלט זיך אויך נישט באַוועגן ווען מען שטופּט אים. דאָס זעלבע איז אמת פֿאַר דער טורבינע. אָבער אין פאַקט, באַוועגן זיך דער פײַל, דער צעבראָכענער מאָטאָציקל, און די טורבינע . מען קען אויספירן אַז אָנשטרענגונג (W) ווערט שטענדיק געטאָן ווען ענערגיע באַוועגט זיך פון איין אָביעקט צום אַנדערן.
כאָטש זיי ווייסן אַז ענערגיע טוישט שטענדיק פֿאָרעם פֿון איין אָביעקט צום אַנדערן, האָבן וויסנשאַפֿטלער נישט געקענט קומען צום אויספֿיר אַז ענערגיע ווערט קאָנסערווירט. וויסנשאַפֿטלער זענען פֿאַרווירט דורך דער עקזיסטענץ פֿון היץ. היץ דערשיינט שטענדיק צוליב רייַבונג. למשל, איר שטופּט אַ בלאָק וואָס ליגט אויפֿן שטאָק. ווען איר שטופּט דעם בלאָק, טוישט די כעמישע פּאָטענציעלע ענערגיע אין אייער קערפּער די פֿאָרעם פֿון בלאָקס טראַנסלאַציאָנעלע קינעטישע ענערגיע. אין דער זעלבער צייט ווערט ענערגיע איבערגעפֿירט פֿון אייך צום בלאָק. ווען ענערגיע ווערט איבערגעפֿירט פֿון אייך צום בלאָק, טוט איר אַרבעט אויפֿן בלאָק (W = Fs). פֿאַרשטייט זיך, דער בלאָק באַוועגט זיך.
נאכן זיך באוועגן, שטעלט זיך דער בלאק געווענליך אפ. דער בלאק שטעלט זיך אפ צוליב רייבונג. וואו עס איז דא רייבונג, איז דא היץ. פרובירט צו רייבן אייערע האנטפלאכן צוזאמען. אייערע האנטפלאכן פילן זיך ווארים, נישט אזוי ? דאס זעלבע פאסירט מיטן בלאק. די ייבערפלאך פונעם שטאק און די באזע פונעם בלאק ווערן ווארים צוליב רייבונג. רייבונג ווערט אויך גערופן א דיסיפאַטיווע קראפט ווייל עס פארקלענערט אדער עלימינירט די גאנצע מעכאנישע ענערגיע (מעכאנישע ענערגיע = פאטענציעלע ענערגיע + קינעטישע ענערגיע). אין דעם פאל, עלימינירט די רייבונג קראפט די בלאקס טראנסלאציאנעלע קינעטישע ענערגיע. די בלאקס טראנסלאציאנעלע קינעטישע ענערגיע קומט פון כעמישע פאטענציעלע ענערגיע.
קאַלאָר
Sפארן ניינצנטן יארהונדערט, האט קיין וויסנשאפטלער נישט געוואוסט apa itu היץ אָדער היץ. א טעאריע איז ארויסגעקומען אז היץ איז א געוויסע סארט סובסטאנץ (די סובסטאנץ ווערט גערופן קאלאריש). אבער די אנוועזנהייט פון סובסטאַנצן bernama קאַלאָריק קען נישט ווערן באַוויזן זײַן עקזיסטענץ. זינט שפּעטע 1830ער יאָרן, דזשיימס דזשול (1818-1889) האט דורכגעפירט אן עקספערימענט און געפונען אז די קינעטישע ענערגיע פארלוירן איז שטענדיק די זעלבע ווי אויבr רעזולטירנדיק פון.
ניט היץ און ניט קינעטישע ענערגיעk זענען אייביק באַזונדער. וואָס איז שטענדיק אייביק איז די גאַנצע סומע פון קינעטישע ענערגיע און היץ. באַזירט אויף די רעזולטאַטן פון זיינע עקספּערימענטן, האָט דזשול געמאַכט אַ פאַרגלייַך מיט היץ איבערפיר. פון הויך-טעמפּעראַטור אביעקטן (הייסע אביעקטן) ke נידעריקע טעמפּעראַטור אָביעקטן (קאַלטע אָביעקטן). Jאולע האט געשלאסן אז אויבr איזn ענערגיע וואָסg זיך באַוועגן צוליב טעמפּעראַטור אונטערשיידן. דאָס איז די דעפֿיניציע פֿון היץ פֿון אַ מאַקראָסקאָפּישן שטאַנדפּונקט. פֿון אַ מיקראָסקאָפּישן שטאַנדפּונקט, היץ קען מען מסביר זיין ניצנדיק קינעטישע טעאריע.
אין דער טעמע פון דער קינעטיקער טעאריע פון גאזן, האבן מיר געלערנט אז די טעמפעראטור פון אן אביעקט איז א מאס פון דער קינעטיקער ענערגיע פון די מאלעקולן וואס מאכן אויס דעם אביעקט. וואס העכער די טעמפעראטור פון אן אביעקט, אלץ גרעסער די קינעטישע ענערגיע פון די מאלעקולן וואס מאכן אויס דעם אביעקט. קינעטישע ענערגיע איז פארבונדן מיט דער שנעלקייט פון באוועגונג. וואס גרעסער די קינעטישע ענערגיע (העכערע EK) פון די מאלעקולן, אלץ גרעסער די שנעלקייט פון באוועגונג (העכערע v) פון די מאלעקולן. אויב מיר רירן א הויך-טעמפּעראַטור אביעקט (הייס אביעקט) מיט א נידעריג-טעמפּעראַטור אביעקט (קאלט אביעקט), פליסט היץ אויטאמאטיש פון דעם הויך-טעמפּעראַטור אביעקט צום נידעריג-טעמפּעראַטור אביעקט . ווען די טעמפעראטור פון אן אביעקט וואקסט, וואקסט די קינעטישע ענערגיע פון די מאלעקולן וואס מאכן אויס דעם אביעקט (די שנעלקייט פון מאלעקולארער באוועגונג וואקסט). מען קען אויספירן אז היץ איז די קינעטישע ענערגיע פון שנעל-באוועגלעכע מאלעקולן.
נאכדעם וואס זיי האבן געוואוסט אז היץ איז ענערגיע וואס באוועגט זיך צוליב טעמפעראטור אונטערשיידן (מאקראסקאפישע דעפיניציע) אדער אז היץ איז די קינעטישע ענערגיע פון שנעל-באוועגלעכע מאלעקולן (מיקראסקאפישע דעפיניציע), האבן וויסנשאפטלער ענדליך פארמולירט דעם געזעץ פון קאנסערוואציע פון ענערגיע:
ענערגיע קען זיך טוישן פון איין פארעם צו א צווייטער, זיך באוועגן פון איין אביעקט צום אנדערן, אבער די גאנצע ענערגיע פארקלענערט זיך אדער וואקסט קיינמאל נישט.
ענדערונגען אין דער פאָרעם פון ענערגיע אַרייַננעמען דעם טראַנספער פון ענערגיע פון איין אָביעקט צו אַן אַנדערן. יעדער טראַנספער פון ענערגיע איז שטענדיק באַגלייט מיט מי אָדער אַרבעט. באַזירט אויף די רעזולטאַטן פון עקספּערימענטן און אַנאַליז דורך וויסנשאַפֿטלער, איז עס באַקאַנט אַז היץ איז אין פאַקט ענערגיע וואָס ווערט טראַנספערירט רעכט צו טעמפּעראַטור חילוקים (מאַקראָסקאָפּיש פארשטאנד) אָדער היץ איז די קינעטישע ענערגיע פון שנעל-באַוועגלעכע מאַלעקולן (מיקראָסקאָפּיש פארשטאנד). מיר קענען זאָגן אַז אַרבעט (W) און היץ (Q) זענען ינוואַלווד אין דעם טראַנספער פון ענערגיע. דער ערשטער געזעץ פון טערמאָדִינאַמיק איז אַ געזעץ וואָס דערקלערט דעם טראַנספער פון ענערגיע וואָס ינוואַלווז היץ און אַרבעט. היץ און אַרבעט זענען נישט אַ פאָרעם פון ענערגיע , אָבער זענען בלויז ינוואַלווד אין דעם טראַנספער פון ענערגיע צווישן אָביעקטן, צווישן אָביעקטן און לעבעדיקע באַשעפענישן, אָדער צווישן לעבעדיקע באַשעפענישן.
אין דעם ערשטן געזעץ פון טערמאדינאמיק, באקענען מיר זיך אויך מיט א נייער קוואנטיטעט: אינערליכע ענערגיע (U). אינערליכע ענערגיע איז די גאנצע קינעטישע ענערגיע פון מאלעקולן און פאטענציעלע ענערגיע וואס שטאמט פון די אינטעראקציעס צווישן די אטאמען וואס מאכן אויס א מאלעקול אדער די אינטעראקציעס צווישן די מאלעקולן וואס מאכן אויס אן אביעקט אדער לעבעדיגע באשעפעניש. יעדער אביעקט איז צוזאמענגעשטעלט פון אטאמען אדער מאלעקולן. דעריבער, מוז יעדער אביעקט אין אוניווערס האבן אינערליכע ענערגיע. יעדער ענערגיע איבערפיר פראצעס וואס נעמט אריין היץ און ארבעט וועט רעזולטירן אין א ענדערונג אין אינערליכע ענערגיע.
