ఎనర్జీ కన్సర్వేషన్ అనేది ఏం?

శక్తి సంరక్షణ నియమం యొక్క ధారణ

శక్తి సంరక్షణ నియమం భౌతిక శాస్త్రంలో ఒక ప్రామాణిక సిద్ధాంతం. ఇది అవరోధిత వ్యవస్థలో మొత్తం శక్తి స్థిరంగా ఉంటుందని చెబుతుంది. ఇతర మారినంతగా, శక్తిని రుజువు చేయలేము, నాశనం చేయలేము; ఇది ఒక రకం నుండి మరొక రకంలోకి మారుతుంది లేదా ఒక వస్తువు నుండి మరొక వస్తువుకు మారుతుంది.

1. నిర్వచనం

శక్తి సంరక్షణ నియమం ఈ విధంగా చెబుతారు:

అవరోధిత వ్యవస్థలో, ఏ ప్రక్రియలోనైనా మొత్తం శక్తి స్థిరంగా ఉంటుంది.

శక్తి ఒక రకం నుండి మరొక రకంలోకి మారుతుంది, కానీ వ్యవస్థా మొత్తం శక్తి మారదు.

2. గణిత వ్యక్తీకరణ

శక్తి సంరక్షణ నియమం గణితశాస్త్రంలో ఈ విధంగా వ్యక్తీకరించవచ్చు:

E ప్రారంభిక=E అంతిమ

ఇక్కడ:

• E ప్రారంభిక వ్యవస్థ ప్రారంభిక అవస్థలో మొత్తం శక్తి.

• E అంతిమ వ్యవస్థ అంతిమ అవస్థలో మొత్తం శక్తి.

కార్యం ఉంటే, సమీకరణం ఈ విధంగా రాయవచ్చు:

E ప్రారంభిక +W=E అంతిమ

ఇక్కడ W వ్యవస్థకు చేయబడిన లేదా వ్యవస్థ ద్వారా చేయబడిన కార్యం ని సూచిస్తుంది.

3. శక్తి రకాలు

శక్తి వివిధ రకాలలో ఉంటుంది, ఇవి స్వరూపాలు:

• క్షమాశక్తి: ఒక వస్తువు తన గమనం వలన కలిగివుంటుంది, ఈ సూత్రం ద్వారా ఇవ్వబడుతుంది K= 1/2 mv2, ఇక్కడ m వస్తువు యొక్క ద్రవ్యరాశి మరియు v అది వేగం.

• పోటెన్షియల్ శక్తి: ఒక వస్తువు తన స్థానం లేదా అవస్థ వలన కలిగివుంటుంది, ఉదాహరణకు గురుత్వాకర్షణ పోటెన్షియల్ శక్తి U=mgh, ఇక్కడ m ద్రవ్యరాశి, g గురుత్వాకర్షణ వేగం, మరియు h ఎత్తు; లేదా స్ప్రింగ్ పోటెన్షియల్ శక్తి U= 1/2 kx2, ఇక్కడ k స్ప్రింగ్ స్థిరాంకం మరియు x విస్తరణ.

• ఉష్ణశక్తి: పార్టికల్ల యాత్రా వలన జరుగుతుంది.

• రసాయన శక్తి: రసాయన బంధాలలో నిల్వ చేయబడి ఉంటుంది, రసాయన ప్రతిక్రియలో (ఉదాహరణకు, ప్రజ్వలనం) విడుదల చేయబడుతుంది.

• విద్యుత్ శక్తి: విద్యుత్ ప్రవాహం వలన ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది.

• పరమాణు శక్తి: పరమాణు కేంద్రాలలో నిల్వ చేయబడి ఉంటుంది, పరమాణు విఘటన లేదా సంయోజన వలన విడుదల చేయబడుతుంది.

4. శక్తి సంరక్షణ ఉదాహరణలు

• స్వేచ్ఛా పడటం: ఒక వస్తువు ఎత్తు నుండి స్వేచ్ఛా పడినప్పుడు, దాని గురుత్వాకర్షణ పోటెన్షియల్ శక్తి క్రమంగా క్షమాశక్తిగా మారుతుంది. హవా ప్రతిరోధాన్ని తీరాక వస్తువు భూమిని తాకునప్పుడు దాని క్షమాశక్తి దాని ప్రారంభిక గురుత్వాకర్షణ పోటెన్షియల్ శక్తికి సమానంగా ఉంటుంది.

• స్ప్రింగ్ ఓసిలేటర్: ఒక ఆధారయోగ్య స్ప్రింగ్-వాటి వ్యవస్థలో, స్ప్రింగ్ పోటెన్షియల్ శక్తి అతి దూరం లో గరిష్టంగా ఉంటుంది, సమతోళం స్థానంలో మొత్తం శక్తి క్షమాశక్తిగా ఉంటుంది. ఓసిలేషన్ యొక్క ప్రక్రియలో మొత్తం మెకానికల్ శక్తి స్థిరంగా ఉంటుంది.

• ఫ్రిక్షన్ మరియు ఉష్ణత: రెండు వస్తువులు ఒక దానితో ఒక దాని తాకటం చేసేందుకు, మెకానికల్ శక్తి ఉష్ణతకు మారుతుంది. మెకానికల్ శక్తి తగ్గించినా, మొత్తం శక్తి (మెకానికల్ + ఉష్ణత) సంరక్షించబడుతుంది.

5. శక్తి సంరక్షణ నియమం యొక్క అనువర్తనాలు

• ఎంజినీరింగ్: మెకానికల్ యంత్రాలు, విద్యుత్ వ్యవస్థలు, ఉష్ణత ఎంజిన్లు మొదలింటి డిజైన్లో, శక్తి సంరక్షణ నియమం శక్తి ఇన్‌పుట్, ఆఉట్పుట్, మరియు మార్పు కష్టాంకాలను విశ్లేషించడానికి ఉపయోగించబడుతుంది.

• భౌతిక శాస్త్ర పరిశోధన: పార్టికల్ భౌతిక శాస్త్రం, ఖగోళ భౌతిక శాస్త్రం వంటి రంగాలలో, శక్తి సంరక్షణ నియమం విశ్వంలోని వివిధ ప్రభావాలను అర్థం చేయడానికి అనివార్యం.

• ప్రతిదిన జీవితం: శక్తి సంరక్షణ నియమం కారు ఎంజిన్ల పని విధానం, బ్యాటరీల చార్జ్ మరియు డిస్చార్జ్ వంటి ప్రతిదిన ప్రభావాలను వివరిస్తుంది.

6. శక్తి సంరక్షణ మరియు థర్మోడైనమిక్స్ యొక్క మొదటి నియమం

శక్తి సంరక్షణ నియమం థర్మోడైనమిక్స్ యొక్క మొదటి నియమంలో ప్రాధాన్యం కలిగి ఉంటుంది, ఇది వ్యవస్థ యొక్క అంతర్భుత శక్తి మార్పు వ్యవస్థకు చేరే ఉష్ణత నుండి వ్యవస్థ ద్వారా చేయబడిన కార్యం తో వేరు చేస్తుంది:

ΔU=Q−W

ఇక్కడ:

• ΔU వ్యవస్థ యొక్క అంతర్భుత శక్తి మార్పు.

• Q వ్యవస్థకు చేరే ఉష్ణత.

• W వ్యవస్థ ద్వారా చేయబడిన కార్యం.

థర్మోడైనమిక్ వ్యవస్థలో శక్తి సంరక్షణ నియమం యొక్క అనువర్తనం మొదటి నియమం అవుతుంది.

7. శక్తి సంరక్షణ నియమం యొక్క పరిమితులు

శక్తి సంరక్షణ నియమం క్లాసికల్ భౌతిక శాస్త్రంలో యునివర్సల్ రూపంగా అనువర్తించబడుతుంది, కానీ కొన్ని అంతమయ పరిస్థితుల్లో—ఉదాహరణకు, ఉచ్చ వేగం, దృష్టికర గురుత్వాకర్షణ క్షేత్రాలు, లేదా క్వాంటమ్ స్కేల్—సంబంధిత మరియు క్వాంటమ్ మెకానిక్స్ శక్తి సంరక్షణకు అవుతాయి. ఉదాహరణకు, స్పెషల్ రిలేటివిటీలో, ద్రవ్యరాశి మరియు శక్తి మారించవచ్చు, ప్రఖ్యాత సమీకరణం ద్వారా వివరించబడుతుంది

సారాంశం

శక్తి సంరక్షణ నియమం ప్రకృతిలో అత్యంత ప్రాముఖ్యం కలిగిన నియమాలలో ఒకటి, ఇది అవరోధిత వ్యవస్థలో మొత్తం శక్తి స్థిరంగా ఉంటుందని, కానీ దీని వివిధ రకాలలో ఉంటుంది మరియు వాటి మధ్య మారుతుందని చెబుతుంది. ఈ నియమం భౌతిక శాస్త్రంలో కేవలం కాకుండా, ఎంజినీరింగ్, ప్రతిదిన జీవితం, మరియు ఇతర విజ్ఞాన రంగాలలో కూడా ముఖ్యం.