Энергияның сақталу заңы

Тұйық, оқшауланған жүйенің толық энергиясы тұрақты боп тұрады.

Яғни энергияның жалпы мөлшері, тұйық жүйеде өзгермейді. Энергияның сақталу заңы дегеніміз осы. Төменде бұл заңның механикадағы және термодинамикадағы мысалдары келтірілген.

Энергияның сақталу заңының механикалық жүйеде орындалуы

Механикада денеде екі түрлі энергия бар болады — кинетикалық және потенциалдық энергиялары. Осы екі энергияның қосындысы, өзге күштер әсер етпегенде, тұрақты болады.

Мысалы бала допты жоғары лақтырса (ауа кедергісі жоқ деп есептейік) допқа кинетикалық энергия береді де доп жоғары қарай көтеріле бастайды, доп максималды биіктікке көтерілгенде доптың кинетикалық энергиясы толығымен потенциалдық энергияға айналады.

Кейін бұл биіктіктен доп төмен құлағанда доптың потенциалдық энергиясы азая бастайды да кинетикалық энергиясы арта бастайды, доп баланың қолына құлағанда доптың потенциалдық энергиясы кинетикалық энергияға айналады да доптың жылдамдығы артып, доптың құлағандағы жылдамдығы допты жоғары лақтырғандағы жылдамдыққа тең болады.

Бұл энергияның сақталу заңының механикада орындалуының бір мысалы.

Нақты тәжиребелерде ауа кедергісінің барын және доптың соқтығыстарда қызуын байқаймыз, бұл механикалық энергияның жылуға айналуының белгісі. Бірақ жылуға айналған энергияны дененің кинетикалық және потенциалдық энергиясына қоссақ толық энергия өзгермейді.

Термодинамикадағы энергияның сақталуы

Жүйеге берілген Q жылу мөлшері, сыртқы күштерге қарсы A жұмыс істеуге және жүйенің ΔU ішкі энергиясын өзгертуге жұмсалады:

Q = ΔU + A

Бұнда сырттан берілген жылу мөлшері, яғни энергия, жүйенің ішкі энергиясын арттыруға және жұмыс істеуге жұмсалады, яғни энергия жоғалмайды.

Энергияның сақталу заңы орындалады дегені!

Мысалы шәйнектегі су қайнағанда, шәйнектің қақпағы қозғала бастайды, себебі шәйнектің ішіндегі қайнаған су сыртқы жүйеге қарсы жұмыс атқара бастайды, яғни жылулық кеңею басталады. Шәйнекке берілген жылу мөлшері — шәйнектегі суды қыздыруға және сыртқы жүйеге қарсы жұмыс істеуге жұмсалады:

Шәйнекке берілген жылу мөлшері, шәйнектің ішіндегі судын қызуынан артқан ішкі энергиясы және шәйнектің сыртқы күштерге қарсы жұмыс істеуің есептесек, жүйенің толық энергиясы сақталады.

Пән: Физика