وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
وب سایت موسسه فرهنگی و اطلاع رسانی تبیان
سه شنبه 3 اسفند 1395 - 24 جمادي الاول 1438 - 21 فوريه 2017
در فیزیک، روش استانداردی برای پیدا کردن مقدار انرژی منتقل شده از جسمی به جسم دیگر وجود دارد. این روش، محاسبه کار انجام شده در یک تغییر انرژی است ...
عکس نویسنده
عکس نویسنده
بازدید :
زمان تقریبی مطالعه :

اندازه گیری انتقال انرژی

اندازه گیری انتقال انرژی

 

در فیزیک، روش استانداردی برای پیدا کردن مقدار انرژی منتقل شده از جسمی به جسم دیگر وجود دارد. این روش، محاسبه کار انجام شده در یک تغییر انرژی است. هنگامی که  نیروی به کار  رفته باعث حرکت چیزی در جهت  نیرو می شود، کار انجام می شود:

 

اندازه گیری انتقال انرژی

 

توجه داشته باشید که در این دو وضعیت، هیچ انرژی وارد یا خارج نمی شود:

  •    هنگامی که جسمی در سراشیبی به حالت سکون قرار دارد؛ با این که جسم دارای وزن است، هیچ حرکتی ندارد.
  •    اگر نیرو عمود بر جهت حرکت است (به عنوان مثال، ماهواره ای در مدار خود در اطراف زمین).

 

اندازه گیری انتقال انرژی

     

این معادله به تعریف واحد SI برای انرژی، یعنی "ژول" منجر می شود:

1 ژول، کار انجام شده برای جسمی است که نیروی 1 نیوتونی در فاصله 1 متر روی آن جسم اعمال می شود.

 

برای مثال، موتور یا بازوی انسان ممکن است جرم های متفاوتی را تا ارتفاعات مختلفی بلند کند؛ پس انرژی پتانسیل گرانشی چنین به دست می آید:

 

اندازه گیری انتقال انرژی

 

که h فاصله عمودی جرم m از مبأ پتانسیل است که توسط نیرویی دیگر بلند شده است، g قدرت میدان گرانشی زمین است.

 

انرژی مورد استفاده در بدن انسان:

وقتی آجری را بلند می کنید، بدن شما با انرژی گرفتن از غذاهای هضم شده، گرم تر می شود. در این جا رابطه ای مانند " نیرو ضرب در جابجایی" به چشم نمی خورد؛ اما انرژی که به جسمی انتقال پیدا می کند تا آن را گرم تر کند، می تواند با این فرمول محاسبه شود و با همان واحدهای انرژی مانند ژول، اندازه گیری شود (بر روی بسته های مواد غذایی می توانید برچسب نسبت های مواد به کار رفته در آن ها را بر حسب کیلوژول ببینید).

 

اندازه گیری انتقال انرژی

انسان تنها 25% کارایی برای انجام کار دارد. برای هر 1000 ژول انرژی که از مواد انرژی دار ذخیره شده در ماهیچه ها منتقل می شود، تنها 250 ژول از آن برای بلند کردن بار یا انجام انواع دیگری از کار انتقال پیدا می کند.

750 ژول از این نیرو به انرژی گرمایی در بدن تبدیل می شود. اصول ترمودینامیکی نشان می دهد که ماهیچه ها می توانند در انتقال انرژی شیمیایی خود برای انجام مفید کارها بیش تر از  70% کارایی داشته باشند، اما این عمل وقتی با این کارایی اتفاق می افتد که بی نهایت کند انجام شود.

پس هنگام تخمین انرژی مفید منتقل شده از انرژی شیمیایی ذخیره شده در غذا به ماهیچه ها برای بالا رفتن از پله ها، برای 8 ساعت از روز، جواب باید در 4 ضرب شود تا بتوان مقدار درخواست غذا را پیدا کرد.

 

پس برای بالا بردن جسم 1 کیلوگرم تا ارتفاع 1 متری، لازم است 10 ژول انرژی انتقال پیدا کند. این انرژی می تواند از 4 دانه شکر یا یک اسنک کوچک به دست آید؛ یک دانه شکر برای بلند کردن بار و سه دانه شکر برای انتقال انرژی گرمایی.

 

انتقال الکتریکی انرژی:

 

اندازه گیری انتقال انرژی

 

 

انرژی انتقال یافته الکتریکی با استفاده از معادله E = IVt محاسبه می شود که I جریان، V اختلاف پتانسیل و t زمان است.

 

 

گرمایش از طریق اصطکاک:

 

اندازه گیری انتقال انرژی

 

 

برای یافتن انرژی منتقل شده در جسمی به هنگام تغییر دما، در  واقع گرم تر شدن توسط  نیروهای اصطکاکی را اندازه  می گیرید؛ برای مثال، ترمز ماشین یا دوچرخه را در نظر بگیرید.

 

اندازه گیری انتقال انرژی

در ساییده شدن اصطکاکی، نیرو از روی سطح حرکت می کند اما باعث گرم شدن سطح می شود.

شما افزایش دمای ماده را اندازه می گیرید و این که چه مقدار از آن گرم شده است.

پس وقتی چیزی گرم تر می شود، شما اطلاع دارید که اگر گرم شدن به این طریق صورت گرفته است، چه مقدار "نیرو ضرب در جابجایی" یا کار لازم بوده است.

 

اندازه گیری انتقال انرژی

 

گرم شدن به معنای آن است که اتم ها یا مولکول های بسیار کوچک، سریع تر حرکت می کنند. اتم ها یا مولکول ها برای خودشان انرژی "ربوده شده ای" دارند و گرفتن دوباره این انرژی آسان نیست زیرا اتم ها در میان تعداد عظیمی از ذرات دیگر، آن را به اشتراک گذاشته اند.

 

مثال های بیشماری از انرژی تغییر یافته اصطکاک برای گرم کردن اجسام وجود دارد. ترمز ماشین یا دوچرخه از چنین مواردی اند که ما می خواهیم انرژی، سریع از ماشین متحرک بیرون آید.

البته به این نکته دقت کنید که نمی توان اصطکاک را عامل از کار افتادن اجسامی که درست کار نمی کنند، دانست. در این حالت باید به انرژی که درون ماده رسیده و در آن ذخیره شده، دقت کرد.


مرکز یادگیری سایت تبیان

 تهیه و تنظیم: خدیجه آلچالانلو

تلفن : 81200000
پست الکترونیک : public@tebyan.com
آدرس : بلوارکشاورز ، خیابان نادری ، نبش حجت دوست ، پلاک 12

ارتباط با ما

روابط عمومی

درباره ما

نقشه سایت

تعدادبازدیدکنندگان
افراد آنلاین