Enerji qorunması anlayışı nədir?

Enerji qorunmaq qanunu kavramı

Enerji qorunmaq qanunu fizikanın əsas prinsiplərindən biridir və izolyasiya edilmiş sistemdəki ümumi enerjinin sabit qalmasını ifadə edir. Başqa sözlə, enerji yaradıla bilməz və ya məhv oluna bilməz; sadəcə bir formdan digərinə dəyişdirilə bilər və ya bir nesnadan başqa birinə köçürülməyə bilər.

1. Tərif

Enerji qorunmaq qanunu aşağıdakı kimi ifadə olunur:

İzolyasiya edilmiş sistemdə, ümumi enerji hər hansı bir proses boyunca sabit qalır.

Enerji bir formdan digərinə dəyişə bilər, amma sistemin ümumi enerjisi dəyişmir.

2. Riyazi İfadə

Enerji qorunmaq qanunu riyazi olaraq aşağıdakı kimi ifadə olunur:

E başlanğıc=E son

burada:

• E başlanğıc  - sistem başlanğıc vəziyyətindəki ümumi enerjidir.

• E son  - sistem son vəziyyətindəki ümumi enerjidir.

Əgər iş daxildirsə, tənlik aşağıdakı kimi yazılabilir:

E başlanğıc +W=E son

burada W sistemə və ya sistem tərəfindən edilən işi ifadə edir.

3. Enerjinin Formları

Enerji müxtəlif formlarda mövcuddur, bunlar:

• Kinetik Enerji: Nesnenin hərəkəti səbəbiylə ona aid olan enerji, K= 1/2 mv2 düsturu ilə verilir, burada m nesnenin kütləsidir və v isə sürətidir.

•  Potensial Enerji: Nesnenin pozisiyasına və ya vəziyyətinə görə ona aid olan enerji, məsələn, cəbir potensial enerjisi U=mgh, burada m kütlə, g yer çekimi təsiri, h isə hündürlükdir; və ya elastik potensial enerjisi U= 1/2 kx2, burada k yay sabiti və x isə yer deyişməsidir.

• Termal Enerji: Parçacıkların təsadüfi hərəkəti ilə bağlı olan enerji.

• Kimyəvi Enerji: Kimyəvi bağlantılarda saxlanılan, kimyəvi reaksiyalarda (məsələn, yanma) buraxılan enerji.

• Elektrik Enerjisi: Elektrik akımının axını ilə yaranan enerji.

• Nüvə Enerjisi: Atom nüvələrində saxlanılan, nüvə fission və ya füzyon zamanı buraxılan enerji.

4. Enerji Qorunma Məsələləri

• Sərbəst Düşmə: Bir nesne yüksəklikdən sərbəst düşərkən, onun cəbir potensial enerjisi kinetik enerjiyə çevrilir. Hava sərtəsi nəzərə alınmadıqda, nesnenin zəminə çökəndə kinetik enerjisi onun ilk cəbir potensial enerjisine bərabər olur.

• Yay Oskillatörü: İdeal yay-mass sistemində, elastik potensial enerji maksimum haddə çatır, əksər vəziyyətlərdə isə bütün enerji kinetikdir. Oskillasiya boyunca, ümumi mexaniki enerji sabit qalır.

• Sürət və Sıcaklık: İki nesnə bir-birinə sürtünərkən, mexaniki enerji termal enerjiyə çevrilir. Həmçinin, mexaniki enerji azalsa da, ümumi enerji (mexaniki + termal) qorunur.

5. Enerji Qorunma Qanununun Tətbiqləri

• Mühəndislik: Maşınların, elektrik sistemlərinin, isti motorların və s. dizaynında, enerji qorunma qanunu enerji girdisi, çıxışı və effektivliyini analiz etmək üçün istifadə olunur.

• Fizika Araşdırmaları: Parçacık fizikası və astrofizika kimi sahələrdə, enerji qorunma qanunu evrenin müxtəlif nöqtələrini anlamaq üçün əsasdir.

• Gündəlik Həyat: Enerji qorunma qanunu, maşın motorlarının necə işlədiyini, bataryaların şarj və razryad olunduğu kimi gündəlik hadisələri izah edir.

6. Enerji Qorunması və Termodinamikanın Birinci Qanunu

Enerji qorunma qanunu termodinamikanın birinci qanunun əsasını təşkil edir, bu qanun sistemdəki daxili enerjinin dəyişməsinin sistemə əlavə edilən istilikdən sistem tərəfindən icra olunan işin çıxılması eynidir:

ΔU=Q−W

burada:

• ΔU sistemdəki daxili enerjinin dəyişməsidir.

• Q sistemə əlavə edilən istilikdir.

• W sistem tərəfindən icra olunan işdir.

Termodinamikanın birinci qanunu esasən termodinamik sistemlərdə enerji qorunma qanununun tətbiqidir.

7. Enerji Qorunma Qanununun Məhdudluqları

Enerji qorunma qanunu klassik fizikada ümumdünyəvi tətbiq edilir, lakin belə ekstremal şərtlərdə - məsələn, yüksək sürətli hərəkət, güclü cəbr itici sahələr və ya kvant miqyasında - nisbətliklik və kvant mexanikası enerji qorunmasının daha dəqiq təsvirlərini verir. Məsələn, xüsusi nisbətlikdə, kütlə və enerji dəyişdirilə bilər, adi eyniliklə ifadə olunur.

Xülasə

Enerji qorunma qanunu, izolyasiya edilmiş sistemdəki ümumi enerjinin sabit qaldığı, həmçinin onun müxtəlif formda var olup, bir formdan digərinə dəyişə biləcəyi natural ən əsas qanunlardan biridir. Bu qanun yalnız fizikada, amma mühəndislik, gündəlik həyat və digər elmi sahələrdə də əhəmiyyətli rol oynayır.