منو
 کاربر Online
806 کاربر online

ناگفته های انرژی

تازه کردن چاپ
علوم طبیعت > فیزیک > فیزیک نوین > انرژی
(cached)

کار آفرینی انرژی

اگر بر روی سیستمی کار انجام گیرد تغییراتی در آن بوجود می‌آورد. این تغییر به هر شکلی باشد، افزایش انرژی سیستم نامیده می‌شود. انجام کار برروی هر سیستمی ، انرژی آن را به اندازه کار انجام شده افزایش می دهد. برعکس ، وقتی سیستمی کار انجام می دهد، انرژی به همان اندازه کاهش می‌یابد. هرتغییر قابل مشاهده و قابل اندازه گیری را می‌توان به عنوان معیار انرژی به کار برد. اگر انرژی سیستمی به کمک ارتفاع اندازه گرفته شود آنرا انرژی پتانسیل گرانشی و اگر انرژی سیستمی با استفاده از سرعت آن سیستم اندازه گیری شود آن را انرژی جنبشی سیستم می‌نامند.

انرژی به عنوان مولد حرکت

چهارچرخی برروی سطح افقی بدون اصطکاک در حرکت است، برای همیشه با سرعت ثابت به حرکت خود ادامه می‌دهد. برای اینکه سرعتش افزایش یابد، باید آنرا طی مسافتی هل داد، یعنی باید روی آن کار انجام داد. انرژیی که یک جسم به واسطه سرعتش دارد، انرژی جنبشی نامیده می‌شود. این انرژی باید برابر کاری باشد که برای به حرکت در آوردن آن انجام می‌شود.

تبدیل انرژی

جسمی که در ارتفاعی از سطح زمین واقع است دارای انرژی پتانسیل گرانشی است که در اثر پایین آمدن مقدار انرژی پتانسیل آن به تناسب ارتفاع کاهش می‌یابد و به همان اندازه بر انرژی جنبشی جسم افزوده می‌شود. بنابراین کل جسم انرژی ثابتی دارد. بهترین ویژگی این است که کمیتی نرده‌ای است و جهت‌ها هیچ تاثیری در آن ندارد. فقط ، ابتدا و انتهای مسیر حرکت در مقدار انرژی منظور می‌شود و از چگونگی طی مسیر مستقل می‌باشد.

انرژی در فضا

کاری را که یک موشک برای بالا بردن ماهواره مصنوعی به فضا خارج انجام می‌دهد، با افزایش انرژی پتانسیل گرانشی برابر است و با رابطه U=mgh محاسبه می‌شود که در آن U انرژی پتانسیل گرانشی ، m جرم جسم ، g شتاب جاذبه زمین و h ارتفاع ماهواره از زمین است. البته چون مقدار g لایه های زمین با فاصله از مرکز زمین تغییر می‌کند بنابراین ، در فضای دورتری از زمین انرژی پتانسیل گرانشی با مقدارش در نزدیکی سطح زمین تفاوت خواهد کرد. رابطه بنیادی که مقدار انرژی پتانسیل گرانشی بین اجسام را در فضا بیان می کند قانون جهانی گرانشی نیوتن می‌باشد. این قانون بصورت زیر بیان می‌شود:
E=-GMm/r

که در آن G ثابت جهانی گرانش می‌باشد.

انرژی از هیچ تولید نمی‌شود!

اگر جعبه‌ای را در کفی حرکت دهیم ته آن گرم می‌شود، چون کار ، انرژی تولید می‌کند، نتیجه می‌شود که افزایش دما معیاری از افزایش انرژی است. انرژیی که به این ترتیب تولید می‌شود با سنجش دما قابل تشخیص است که انرژی گرمایی نامیده می‌شود. کار انجام شده روی جعبه چیزی به غیر از تبدیل انرژی از یک سیستم دیگر نیست. در حالت کلی ، افزایش هر نوع انرژی با کاهش یکسانی از یک نوع دیگر همراه است. با این روش انرژی داخلی تولید شده در هر دستگاه مکانیکی واقعی را می‌توان محاسبه کرد. زیرا این رابطه در کل سیستم تحت عنوان قانون بقای انرژی مکانیکی مطرح است.

کار انجام یافته روی سیستم می‌تواند ، فشار ، حالت و یا ترکیب شیمیایی سیستم را تغییر دهد. هر کدام از این تغییرات می‌تواند معیاری برای اندازه گیری انرژی سیستم باشد. این بیان از قانون اول ترمودینامیک یا قانون تبدیل انرژی نیز نتیجه می‌شود. به طوری که هر بر همکنش ، مقدار کل انرژی ثابت است. مثلا اگر یا قطعه دینامیت منفجر شود، انرژی شیمیایی انباشته در آن ، دقیقا برابر است با انرژی گرمایی ، حرکتی ، صوتی و نورانی و باقیمانده، انرژی شیمیایی موجود در گازهای حاصل از انفجار است.

با انرژی نمی‌‌توان دخل و خرج کرد!

بر طبق قانون اول ترمودینامیک در هر برهمکنش مقدار کل انرژی تغییر نمی‌کند. اگر مقدار انرژی همانقدر باشد که از اول بوده پس چرا ما برای استخراج نفت مجبور به حفر چاه هستیم؟ همواره نیروهای ناپایستای وجود دارند که مقداری از انرژی را در فرایندها می‌دزدند و آنرا بصورت غیر قابل استفاده در می‌آورند. نیروهایی مانند اصطکاک، چسبناکی ، تغییر شکل یا نیروهای دیگری که انرژی پتانسیل یا جنبشی را به انرژی غیر قابل استفاده تبدیل می‌کند، نیروی ناپایستار|نیروهای ناپایستار نام دارد.

این نیروها انرژی مفید را به ««انرژی داخلی با دمای پایین و غیر قابل استفاده تبدیل می‌کنند. البته انرژی داخلی می‌تواند مفید واقع شود. مثلا با سوزاندن زغال سنگ می‌توانیم الکتریسیته تولید نماییم که در این فرایند انرژی داخلی به الکتریسیته تبدیل می‌شود. لازم به ذکر است که این انرژی تنها وقتی مفید واقع می‌شود که دمای سیستم بالا باشد و الا به فرم انرژی غیر قابل دسترس ماده خواهد بود. بنابراین در کارهای عملی که با تبدیلات انرژی همراه است هیچ موقع بازده صددرصد نداریم. پس برای دخل و خرج و داد و ستد فرایندهای مبادله انرژی زیادی مناسب به نظر نمی‌رسند. اما بر اساس سایر محدودیتهای موجود از این فرایندها با بهره پایین استفاده می‌شود.

مباحث مرتبط با عنوان



تعداد بازدید ها: 12007


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..