قانون پایستگی انرژی چیست

قانون پایستگی انرژی چیست

پایستگی  انرژی ، در فیزیک نشان میدهد که طبق آن انرژی اجسام یا ذرات متقابل در یک سیستم بسته ثابت می ماند. اولین نوع انرژی شناخته شده انرژی جنبشی یا انرژی حرکتی بود. برای آشنایی کامل با این قانون تا انتهای مقاله با مجله علمی تخصصی آندرومدا مگ همراه باشید.

در برخوردهای ذره ای خاص ، که الاستیک نامیده می شوند ، مجموع انرژی جنبشی ذرات قبل از برخورد با مجموع انرژی جنبشی ذرات پس از برخورد برابر است. مفهوم انرژی به تدریج گسترش یافت و اشکال دیگر را نیز در بر گرفت. انرژی جنبشی از دست رفته در اثر کند شدن جسمی هنگام حرکت به سمت بالا در برابر نیروی جاذبه ، در نظر گرفته می شود که به انرژی بالقوه یا انرژی ذخیره شده تبدیل می شود ، که به نوبه خود با افزایش سرعت بدن در هنگام بازگشت به زمین ، به انرژی جنبشی تبدیل می شود.

فیزیک

به عنوان مثال ، وقتی آونگ به سمت بالا چرخش می کند ، انرژی جنبشی به انرژی پتانسیل تبدیل می شود. وقتی آونگ به طور مختصر در بالای چرخش خود متوقف می شود انرژی جنبشی صفر است و تمام انرژی سیستم به انرژی پتانسیل  تبدیل می شود. وقتی آونگ به عقب برگشت انرژی پتانسیل دوباره به انرژی جنبشی تبدیل می شود. در هر زمان ، مجموع انرژی پتانسیل و جنبشی ثابت است. اصطکاک با کمترین سرعت ، سازوکارهای ساخته شده را کاهش می دهد و در نتیجه انرژی آنها را به تدریج از بین می برد. در طول دهه 1840 به طور قطعی نشان داده شد که مفهوم انرژی می تواند گسترش یابد تا شامل گرمای تولید شده توسط اصطکاک شود. مقدار واقعاً حفظ شده مجموع انرژی مکانیکی، پتانسیل و حرارتی است.

به عنوان مثال ، هنگامی که یک بلوک از یک شیب پایین می رود ، انرژی پتانسیل به انرژی جنبشی تبدیل می شود. وقتی اصطکاک بلوک را تا حدی کند و متوقف می کند، انرژی جنبشی به انرژی گرمایی تبدیل می شود. انرژی ایجاد یا از بین نمی رود بلکه فقط اشکال را تغییر می دهد و از پتانسیل به جنبشی به انرژی گرمایی می رسد. این نسخه از اصل صرفه جویی در انرژی ، که در عمومی ترین شکل بیان شده ، اولین قانون ترمودینامیک است. تصور انرژی در حال گسترش است و شامل انرژی جریان الکتریکی ، انرژی ذخیره شده در یک میدان الکتریکی یا مغناطیسی و انرژی در سوخت و سایر مواد شیمیایی است. به عنوان مثال ، اتومبیل هنگامی حرکت می کند که انرژی شیمیایی موجود در بنزین آن به انرژی جنبشی حرکت کند.

با ظهور فیزیک نسبیت (1905) ، جرم ابتدا معادل انرژی شناخته شده است. انرژی کل یک سیستم از ذرات پرسرعت نه تنها شامل بقیه جرم است  بلکه همچنین افزایش بسیار چشمگیر جرم آنها در نتیجه سرعت زیاد آنها است. پس از کشف نسبیت ، اصل صرفه جویی در انرژی ، صرفه جویی در مصرف انرژی جرم یا صرفه جویی در مصرف انرژی کل نامگذاری شده است.

وقتی اصل مورد نظر با شکست مواجه می شود ، همانطور که در مورد واپاشی بتا (تخلیه خود به خودی الکترون از هسته های اتمی) اعمال شد ، فیزیکدانان وجود یک ذره زیر اتمی جدید ، نوترینو را پذیرفتند که قرار بود مقدار انرژی حامل را داشته باشند. و در بعدها نوترینو در آزمایشات فیزیکی شناسایی شد.

با این حال ، پایستگی در انرژی بیش از یک قانون اعتباردارد. می توان نشان داد که به صورت ریاضی از یکنواختی حالت زمان نیز پیروی میکند.