የቁጠባ ህግ እና የኢነርጂ ለውጥ የፊዚክስ ዋና ዋና ፖስታዎች አንዱ ነው። የመልክቱን ታሪክ እና እንዲሁም የመተግበሪያውን ዋና ቦታዎች አስቡ።
የታሪክ ገፆች
በመጀመሪያ የኃይል ጥበቃ እና ለውጥ ህግ ማን እንዳገኘ እንወቅ። እ.ኤ.አ. በ 1841 እንግሊዛዊው የፊዚክስ ሊቅ ጁሌ እና የሩሲያ ሳይንቲስት ሌንዝ ተመሳሳይ ሙከራዎችን አደረጉ ፣ በዚህ ምክንያት ሳይንቲስቶች በሜካኒካዊ ሥራ እና በሙቀት መካከል ያለውን ግንኙነት በተግባር ለማወቅ ችለዋል።
በፕላኔታችን የተለያዩ ክፍሎች በፊዚክስ ሊቃውንት የተካሄዱ በርካታ ጥናቶች የኃይል ጥበቃ እና ለውጥ ህግ መገኘቱን አስቀድሞ ወስነዋል። በአስራ ዘጠነኛው ክፍለ ዘመን አጋማሽ ላይ ጀርመናዊው ሳይንቲስት ሜየር አጻጻፉን ሰጥቷል. ሳይንቲስቱ ስለ ኤሌክትሪክ፣ ሜካኒካል እንቅስቃሴ፣ መግነጢሳዊነት፣ የሰው ልጅ ፊዚዮሎጂ በወቅቱ የነበረውን መረጃ በሙሉ ለማጠቃለል ሞክሯል።
በተመሳሳይ ጊዜ አካባቢ በዴንማርክ፣እንግሊዝ፣ጀርመን ውስጥ ባሉ ሳይንቲስቶች ተመሳሳይ ሀሳቦች ተገልጸዋል።
ሙከራዎች ከ ጋርሙቀት
ሙቀትን በሚመለከት የተለያዩ ሀሳቦች ቢኖሩትም ሙሉ መግለጫው የተሰጠው ለሩሲያው ሳይንቲስት ሚካሂል ቫሲሊቪች ሎሞኖሶቭ ብቻ ነው። የዘመኑ ሰዎች ሃሳቡን አልደገፉም ፣ ሙቀት ቁስ አካልን ከሚፈጥሩ ጥቃቅን ቅንጣቶች እንቅስቃሴ ጋር እንደማይገናኝ ያምኑ ነበር።
በሎሞኖሶቭ የቀረበው የሜካኒካል ኢነርጂ ጥበቃ እና ለውጥ ህግ የተደገፈው ሩምፎርድ በሙከራ ሂደት ውስጥ በቁስ ውስጥ ያሉ ቅንጣቶች እንቅስቃሴ መኖራቸውን ካረጋገጠ በኋላ ነው።
ሙቀትን ለማግኘት የፊዚክስ ሊቅ ዴቪ ሁለት የበረዶ ግግር እርስ በርስ በመጋጨት በረዶ ለማቅለጥ ሞክሯል። ሙቀት እንደ የቁስ አካል መወዛወዝ እንቅስቃሴ ተደርጎ የሚወሰድበትን መላምት አቀረበ።
የሜየር ጥበቃ እና የኃይል ለውጥ ህግ የሙቀትን መልክ የሚያስከትሉ ሀይሎች የማይለወጡ እንደሆኑ ገምቷል። ይህ ሃሳብ በሌሎች ሳይንቲስቶች ተችቷል፣ ሃይል ከፍጥነት እና ከጅምላ ጋር የተገናኘ መሆኑን አስታውሰው፣ ስለዚህ እሴቱ ሳይለወጥ መቆየት አይችልም።
በአስራ ዘጠነኛው ክፍለ ዘመን መገባደጃ ላይ ሜየር ሃሳቡን በራሪ ወረቀት ጠቅለል አድርጎ ትክክለኛውን የሙቀት ችግር ለመፍታት ሞክሯል። በዛን ጊዜ የኃይል ጥበቃ እና ለውጥ ህግ እንዴት ጥቅም ላይ ይውላል? በመካኒኮች፣ ኃይልን እንዴት ማግኘት፣ መለወጥ እንደሚቻል መግባባት አልነበረም፣ ስለዚህ ይህ ጥያቄ እስከ አስራ ዘጠነኛው ክፍለ ዘመን መጨረሻ ድረስ ክፍት ሆኖ ቆይቷል።
የህጉ ባህሪ
የጥበቃ ህግ እና የኃይል ለውጥ ከሚፈቅደው መሠረታዊ ከሆኑት ውስጥ አንዱ ነው።አካላዊ መጠኖችን ለመለካት አንዳንድ ሁኔታዎች. እሱ የመጀመሪያው የቴርሞዳይናሚክስ ህግ ተብሎ ይጠራል ፣ ዋናው ነገር ይህንን እሴት በገለልተኛ ስርዓት ውስጥ ማቆየት ነው።
የኃይልን የመቆጠብ እና የመለወጥ ህግ የሙቀት መጠን በተለያዩ ሁኔታዎች ላይ ጥገኛ መሆኑን ያረጋግጣል። በሜየር ፣ ሄልምሆልትዝ ፣ ጁሌ በተደረጉ የሙከራ ጥናቶች ውስጥ የተለያዩ የኃይል ዓይነቶች ተለይተዋል-እምቅ ፣ ኪኔቲክ። የእነዚህ ዝርያዎች ጥምረት ሜካኒካል፣ኬሚካል፣ኤሌክትሪካል፣ቴርማል ይባል ነበር።
የኃይልን የመቆጠብ እና የመለወጥ ህግ የሚከተለው ቀመር ነበረው፡ "የኪነቲክ ኢነርጂ ለውጥ እምቅ ሃይል ካለው ለውጥ ጋር እኩል ነው።"
ሜየር አጠቃላይ የሙቀት መጠኑ ካልተቀየረ ሁሉም የዚህ መጠን ዝርያዎች ወደሌላው ሊለወጡ እንደሚችሉ ድምዳሜ ላይ ደርሷል።
የሒሳብ አገላለጽ
ለምሳሌ እንደ የህግ አሃዛዊ መግለጫ የኬሚካል ኢንዱስትሪው የኢነርጂ ሚዛን ነው።
የኃይልን የመጠበቅ እና የመቀየር ህግ በተለያዩ ንጥረ ነገሮች መስተጋብር ክልል ውስጥ በሚገቡት የሙቀት ሃይሎች መጠን መካከል ያለውን ግንኙነት ከዚህ ዞን ከሚወጣው መጠን ጋር ያዘጋጃል።
ከአንድ የኃይል አይነት ወደ ሌላ መሸጋገር ይጠፋል ማለት አይደለም። አይ፣ ወደ ሌላ መልክ መለወጧ ብቻ ነው የሚታየው።
በተመሳሳይ ጊዜ ግንኙነት አለ፡ስራ - ጉልበት። የኃይል ጥበቃ እና መለወጥ ህግ የዚህን መጠን ቋሚነት (ጠቅላላ) ይገመታልብዛት) በገለልተኛ ስርዓት ውስጥ ለሚፈጠሩ ማናቸውም ሂደቶች። ይህ የሚያመለክተው ከአንድ ዝርያ ወደ ሌላ በሚሸጋገርበት ሂደት ውስጥ የቁጥር እኩልነት ነው. የተለያዩ የእንቅስቃሴ ዓይነቶች፣ ኑክሌር፣ ኬሚካል፣ ኤሌክትሮማግኔቲክ፣ ቴርማል ኢነርጂ በፊዚክስ ውስጥ በቁጥር ገለጻ ለመስጠት ቀርቧል።
ዘመናዊ የቃላት አገባብ
የኃይል ጥበቃ እና ለውጥ ህግ ዛሬ እንዴት ይነበባል? ክላሲካል ፊዚክስ ለቴርሞዳይናሚክስ ዝግ ስርዓት በአጠቃላይ የግዛት እኩልታ መልክ የዚህን ፖስታ የሂሳብ መግለጫ ያቀርባል፡
W=Wk + Wp + U
ይህ እኩልነት የሚያሳየው የተዘጋው ስርአት አጠቃላይ ሜካኒካል ኢነርጂ የኪነቲክ፣የእምቅ አቅም፣የውስጥ ሃይሎች ድምር እንደሆነ ይገለጻል።
የኃይልን የመጠበቅ እና የመለወጥ ህግ ከላይ የቀረበው ቀመር የዚህ አካላዊ መጠን በተዘጋ ስርአት ውስጥ ያለውን ልዩነት ያስረዳል።
የሂሣብ ማስታወሻ ዋና ጉዳቱ ለተዘጋ ቴርሞዳይናሚክስ ሲስተም ያለው ጠቀሜታ ነው።
ስርዓቶችን ይክፈቱ
የእድገት መርህን ከግምት ውስጥ የምናስገባ ከሆነ የኃይል ጥበቃ ህግን ላልተዘጉ የአካል ስርዓቶች ማራዘም ይቻላል። ይህ መርህ ከስርአቱ ሁኔታ መግለጫ ጋር የሚዛመዱ የሂሳብ እኩልታዎችን መፃፍን ይመክራል ፣በፍፁም ሳይሆን በቁጥር ጭማሪ።
ሁሉንም የኃይል ዓይነቶች ሙሉ በሙሉ ግምት ውስጥ ለማስገባት፣ ወደ ትክክለኛው የስርአት ክላሲካል እኩልታ ለመጨመር ታቅዶ ነበር።በተለያዩ የመስክ ዓይነቶች ተጽእኖ ስር በተተነተነው ስርዓት ሁኔታ ላይ በሚደረጉ ለውጦች ምክንያት የሚፈጠረውን የኃይል መጨመር ድምር።
በአጠቃላይ ሥሪት የግዛት እኩልታ እንደሚከተለው ነው፡
dW=Σi Ui dqi + Σj Uj dqj
ይህ ቀመር በዘመናዊ ፊዚክስ ውስጥ በጣም የተሟላ ተደርጎ ይቆጠራል። የኃይል ጥበቃ እና የኃይል ለውጥ ህግ መሰረት የሆነው እሱ ነው።
ትርጉም
በሳይንስ ውስጥ ከዚህ ህግ ምንም ልዩ ሁኔታዎች የሉም፣ እሱ ሁሉንም የተፈጥሮ ክስተቶችን ይቆጣጠራል። አንድ ሰው ስለ ተለያዩ ሞተሮች መላምቶችን ማስቀመጥ የሚችለው በዚህ ፖስታ ላይ ነው, ይህም የዘለአለማዊ ዘዴን እድገትን እውነታ ውድቅ ያደርጋል. የአንድን የኃይል አይነት ወደ ሌላ ሽግግር ለማብራራት በሚያስፈልግበት ጊዜ በሁሉም ሁኔታዎች ጥቅም ላይ ሊውል ይችላል።
ሜካኒካል መተግበሪያዎች
በአሁኑ ሰአት የኃይል ጥበቃ እና ለውጥ ህግ እንዴት ይነበባል? ዋናው ነገር የዚህ አይነት መጠን ወደ ሌላ ዓይነት ሽግግር ላይ ነው, ግን በተመሳሳይ ጊዜ አጠቃላይ እሴቱ ሳይለወጥ ይቆያል. ሜካኒካል ሂደቶች የሚከናወኑባቸው ሥርዓቶች ወግ አጥባቂ ይባላሉ። እንደነዚህ ያሉት ስርዓቶች ተስማሚ ናቸው ፣ ማለትም ፣ የግጭት ኃይሎችን ፣ የሜካኒካል ኃይልን መበታተን የሚያስከትሉ ሌሎች የመቋቋም ዓይነቶችን ግምት ውስጥ አያስገባም ።
በወግ አጥባቂ ስርዓት ውስጥ፣ እምቅ ሃይል ወደ ኪነቲክ ሃይል የሚደረጉ ሽግግሮች ብቻ ይከሰታሉ።
በእንዲህ ዓይነት ሥርዓት አካል ላይ የሚሠሩ ኃይሎች ሥራ ከመንገድ ቅርጽ ጋር የተገናኘ አይደለም። ዋጋዋበሰውነት የመጨረሻ እና የመጀመሪያ ቦታ ላይ ይወሰናል. በፊዚክስ ውስጥ የዚህ ዓይነት ኃይሎች እንደ ምሳሌ የስበት ኃይልን ግምት ውስጥ ያስገቡ። በወግ አጥባቂ ሥርዓት ውስጥ የአንድ ኃይል ሥራ በተዘጋ ክፍል ውስጥ ያለው ዋጋ ዜሮ ነው, እና የኃይል ጥበቃ ህግ በሚከተለው መልኩ የሚሰራ ይሆናል. ስርዓቱን ያካተቱት አካላት ሳይቀየሩ ይቀራሉ።"
ለምሳሌ ፣የሰውነት ነፃ ውድቀት ከሆነ እምቅ ሃይል ወደ ኪነቲክ ቅርፅ ሲቀየር የእነዚህ አይነቶች አጠቃላይ ዋጋ ግን አይቀየርም።
በማጠቃለያ
የሜካኒካል ስራ የሜካኒካል እንቅስቃሴን ወደ ሌላ የቁስ አካል የመሸጋገሪያ ብቸኛ መንገድ ተደርጎ ሊወሰድ ይችላል።
ይህ ህግ በቴክኖሎጂ ውስጥ አተገባበር አግኝቷል። የመኪናውን ሞተር ካጠፉ በኋላ ቀስ በቀስ የኪነቲክ ሃይል ማጣት ይከሰታል, ከዚያም ተሽከርካሪው ይቆማል. ጥናቶች እንደሚያሳዩት በዚህ ሁኔታ ውስጥ የተወሰነ መጠን ያለው ሙቀት ይለቀቃል, ስለዚህ, የማሸት አካላት ይሞቃሉ, ውስጣዊ ጉልበታቸውን ይጨምራሉ. በግጭት ወይም በማንኛውም የመንቀሳቀስ ተቃውሞ ውስጥ, የሜካኒካል ኃይል ወደ ውስጣዊ እሴት ሽግግር ይታያል, ይህም የሕጉን ትክክለኛነት ያሳያል.
የዘመኑ አጻጻፍ እንዲህ ይመስላል፡- “የገለልተኛ ሥርዓት ጉልበት የትም አይጠፋም፣ ከየትም አይታይም። በስርአቱ ውስጥ ባሉ ማናቸውም ክስተቶች ውስጥ አንድ የኃይል አይነት ወደ ሌላ, ከአንዱ አካል ወደ ሌላው የሚሸጋገር, ያለ ምንም ሽግግር አለ.የቁጥር ለውጥ።"
ይህ ህግ ከተገኘ በኋላ የፊዚክስ ሊቃውንት ዘላለማዊ ተንቀሳቃሽ ማሽን የመፍጠር ሀሳባቸውን አይተዉም, ይህም በተዘጋ ዑደት ውስጥ, በስርዓቱ የሚተላለፈው የሙቀት መጠን ላይ ምንም ለውጥ አይኖርም. በዙሪያው ያለው ዓለም, ከውጭ ከሚቀበለው ሙቀት ጋር ሲነጻጸር. እንዲህ ዓይነቱ ማሽን የማይጠፋ የሙቀት ምንጭ ሊሆን ይችላል ይህም የሰውን ልጅ የኃይል ችግር ለመፍታት መንገድ ነው.
