எரிசக்தி பாதுகாப்பு என்றால் என்ன?

ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதியின் கருத்து

ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதி இயற்பியலில் ஒரு அடிப்படை தத்துவமாகும். இது ஒரு தனிமையான அமைப்பில் மொத்த ஆற்றல் மாறாமல் நிலையாக உள்ளது என்பதை குறிக்கிறது. மறுபடியும், ஆற்றல் உருவாக்கப்படவோ அல்லது நாசமாக்கப்படவோ இல்லை; அது ஒரு வடிவத்திலிருந்து மற்றொரு வடிவத்திற்கு மாறியே அல்லது ஒரு பொருளிலிருந்து மற்றொரு பொருளுக்கு மாறியே இருக்கும்.

1. வரையறை

ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதியை கீழ்க்கண்டவாறு வரையறுக்கலாம்:

தனிமையான அமைப்பில், எந்த செயல்பாட்டிலும் மொத்த ஆற்றல் மாறாமல் நிலையாக உள்ளது.

ஆற்றல் ஒரு வடிவத்திலிருந்து மற்றொரு வடிவத்திற்கு மாறியே, அமைப்பின் மொத்த ஆற்றல் மாறாமல் நிலையாக உள்ளது.

2. கணித வெளிப்படைக்கூறு

ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதியை கணிதமாக கீழ்க்கண்டவாறு வெளிப்படுத்தலாம்:

E ஆரம்பம் = E இறுதி

இங்கு:

• E ஆரம்பம் அமைப்பின் ஆரம்ப நிலையில் மொத்த ஆற்றல்.

• E இறுதி அமைப்பின் இறுதி நிலையில் மொத்த ஆற்றல்.

கட்டுமான செயல்பாடு உள்ளதாக இருந்தால், சமன்பாட்டை கீழ்க்கண்டவாறு எழுதலாம்:

E ஆரம்பம் + W = E இறுதி

இங்கு W என்பது அமைப்பில் அல்லது அமைப்பின் மீது செய்யப்படும் வேலையைக் குறிக்கும்.

3. ஆற்றலின் வடிவங்கள்

ஆற்றல் பல வடிவங்களில் உள்ளது, அவற்றில்:

• கிணக்க ஆற்றல்: ஒரு பொருள் தனது இயக்கத்தால் பெறும் ஆற்றல், K = 1/2 mv^2 என்ற சூத்திரத்தில் m என்பது பொருளின் நிறை மற்றும் v என்பது அதன் வேகம்.

•  உயர்வு ஆற்றல்: ஒரு பொருள் தனது நிலை அல்லது நிலையில் பெறும் ஆற்றல், உதாரணமாக U = mgh, இங்கு m என்பது நிறை, g என்பது பூமியின் ஈர்ப்பு முடுக்கம், h என்பது உயரம்; அல்லது விரிவுபடுத்தும் ஆற்றல் U = 1/2 kx^2, இங்கு k என்பது விரிவுபடுத்தும் மாறிலி மற்றும் x என்பது இடமாற்றம்.

• உடலாற்று ஆற்றல்: கणங்களின் சீரற்ற இயக்கத்துடன் தொடர்புடைய ஆற்றல்.

• வைதியல் ஆற்றல்: வைதியல் இணைப்புகளில் தூக்கப்படும் ஆற்றல், வைதியல் செயல்பாடுகளில் (எ.கா., எரித்தல்) வெளியிடப்படும்.

• மின்சார ஆற்றல்: மின்காற்றின் பொழுது வழியாக உருவாகும் ஆற்றல்.

• அணு ஆற்றல்: அணு மையத்தில் தூக்கப்படும் ஆற்றல், அணு பிரிவு அல்லது இணைப்பில் வெளியிடப்படும்.

4. ஆற்றல் பாதுகாப்பின் எடுத்துக்காட்டுகள்

• சுருக்கமான விழுந்தல்: ஒரு பொருள் ஒரு உயரத்திலிருந்து சுருக்கமாக விழுந்தால், அதன் உயர்வு ஆற்றல் கிணக்க ஆற்றலாக மாறும். வாயு எதிர்ப்பை விட்டு விட்டால், பொருள் தரையில் வெளியிடும் கிணக்க ஆற்றல் அதன் ஆரம்ப உயர்வு ஆற்றலுக்கு சமமாக இருக்கும்.

• விரிவுபடுத்தும் அச்சுத்தல்: ஒரு தெரிவு-மிக்க அமைப்பில், விரிவுபடுத்தும் ஆற்றல் மிக வெளியில் உள்ள நிலைகளில் அதிகமாகவும், சமநிலை நிலையில் அனைத்து ஆற்றலும் கிணக்க ஆற்றலாகவும் இருக்கும். அச்சுத்தல் முழுவதும், மொத்த கிணக்க ஆற்றல் மாறாமல் நிலையாக உள்ளது.

• விரிவுபடுத்தும் மற்றும் வெப்ப ஆற்றல்: இரு பொருள்கள் ஒன்றையொன்று மேற்கொண்டால், கிணக்க ஆற்றல் வெப்ப ஆற்றலாக மாறும். கிணக்க ஆற்றல் குறைந்தாலும், மொத்த ஆற்றல் (கிணக்க + வெப்ப) பாதுகாப்பு நிலையாக உள்ளது.

5. ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதியின் பயன்பாடுகள்

• மின்தொழில்நுட்பம்: இயந்திரங்கள், மின்தொடர்பு அமைப்புகள், வெப்ப இயந்திரங்கள் போன்றவற்றை வடிவமைக்கும்போது, ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதியை ஆற்றல் உள்வரவு, வெளிவரவு மற்றும் மாற்ற செயல்திறன் பகுப்பாய்வுக்கு பயன்படுத்துகிறது.

• இயற்பியல் ஆராய்ச்சி: பொருள் இயற்பியல், விண்வெளி இயற்பியல் போன்ற துறைகளில், ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதி அண்டவியலில் பல என்றும் புரிந்து கொள்வதற்கு அவசியமாக உள்ளது.

• உள்ளூர் வாழ்க்கை: ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதி கார் இயந்திரங்கள் எப்படி செயல்படுகின்றன, பீட்டரிகளின் மின்தூக்கம் மற்றும் விடுதல் போன்ற பல உள்ளூர் என்றும் விளக்குகிறது.

6. ஆற்றல் பாதுகாப்பு மற்றும் முதல் விதி வெப்ப இயற்பியல்

ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதி முதல் விதி வெப்ப இயற்பியலின் அடிப்படையாகும், இது ஒரு அமைப்பின் உள்ளே உள்ள ஆற்றலின் மாற்றம் அமைப்பிற்கு சேர்க்கப்பட்ட வெப்பத்திற்கும் அமைப்பின் மூலம் செய்யப்பட்ட வேலைக்கும் சமமாக இருக்கும்:

ΔU = Q - W

இங்கு:

• ΔU அமைப்பின் உள்ளே உள்ள ஆற்றலின் மாற்றம்.

• Q அமைப்பிற்கு சேர்க்கப்பட்ட வெப்பம்.

• W அமைப்பின் மூலம் செய்யப்பட்ட வேலை.

முதல் விதி வெப்ப இயற்பியல் ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதியின் வெப்ப இயற்பியல் அமைப்புகளில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

7. ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதியின் வரம்புகள்

ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதி கிளாசிக்கல் இயற்பியலில் பொதுவாக பொருந்தும், ஆனால் சில அதிக நிலைகளில்—எ.கா., உயர் வேக இயக்கம், அதிக ஈர்ப்பு களங்கள், அல்லது குவாண்டம் அளவில்—விளைவு மற்றும் குவாண்டம் இயற்பியல் ஆற்றல் பாதுகாப்பின் துல்லியமான விளக்கங்களை வழங்குகின்றன. உதாரணமாக, சிறப்பு விளைவில், நிறை மற்றும் ஆற்றல் மாறிக்கொள்ளும், பிரபலமான சமன்பாட்டின் படி

மீள்கோளம்

ஆற்றல் பாதுகாப்பு விதி இயற்கையில் மிக அடிப்படையான விதிகளில் ஒன்றாகும், இது ஒரு தனிமையான அமைப்பில் மொத்த ஆற்றல் மாறாமல் நிலையாக உள்ளது, இது வெவ்வேறு வடிவங்களில் உள்ளது மற்றும் அவற்றிற்கு இடையே மாறும். இந்த விதி இயற்பியல், மின்தொழில்நுட்பம், உள்ளூர் வாழ்க்கை மற்றும் பிற அறிவியல் துறைகளில் முக்கியமானது.