معلومة

ألا ينتهك التناضح قانون الحفاظ على الطاقة؟


يبدو التناضح غير بديهي للغاية بالنسبة لي. سأحاول شرح شكوكي من خلال التجربة الفكرية التالية:

ضع في اعتبارك حاوية ضخمة مقسمة إلى قسمين بواسطة غشاء شبه منفذ. نضيف مستويات متساوية من الماء على كلا الجانبين. على جانب واحد ، قم بإذابة بعض السكر. بعد مرور بعض الوقت ، ستكون هناك حركة صافية للمياه إلى جانب الحاوية المحتوي على السكر. سيؤدي ذلك إلى زيادة مستوى الماء من جهة وتقليله من جهة أخرى. إذا أنشأنا ثقبًا ضخمًا في الغشاء (كبير بما يكفي لجزيئات الماء والسكر) ، فسوف يندفع الماء من جانب إلى آخر ، معادلة المستويات. إذا وضعنا توربينًا بطريقة ما في هذه الحفرة ، فيمكننا توليد قدر كبير من الطاقة. من أين أتت هذه الطاقة؟


أنا لست خبيرًا في الديناميكا الحرارية ، لكنني سأجرب هذا.

تأتي الطاقة من الإعداد الأصلي ، حيث قمت بإنشاء حالة إنتروبيا منخفضة. نظرًا لأن انتشار جزيئات الماء يعادل تركيزها عبر الغشاء ، فإن إنتروبيا النظام ستزداد. هذا يترجم إلى تغيير سلبي في الطاقة الحرة. يتجلى ذلك في صورة طاقة كامنة مخزنة في الضغط الهيدروستاتيكي الناتج عن التغيرات في الحجم ، والتي بدورها متاحة لتشغيل التوربين.

لذلك في حالة تجربة من النوع الموصوف ، يتم اشتقاق الطاقة من المجرب الذي يقوم بإعداد الموقف التجريبي في المقام الأول.


حقيقة أم خيال ؟: لا يمكن إنشاء الطاقة ولا تدميرها

إن الحفاظ على الطاقة هو قانون مطلق ، ومع ذلك يبدو أنه يتعارض مع الأشياء التي نلاحظها كل يوم. تسبب الشرارات حريقًا يولد حرارة وطاقة مدشنة لم تكن موجودة من قبل. البطارية تنتج الطاقة. قنبلة نووية تحدث انفجارا. ومع ذلك ، فإن كل حالة من هذه المواقف هي مجرد حالة من أشكال الطاقة المتغيرة. حتى الطاقة المظلمة التي تبدو متناقضة مما تسبب في تسارع توسع الكون و rsquos ، كما سنرى ، تخضع لهذه القاعدة.

ينص قانون حفظ الطاقة ، المعروف أيضًا باسم القانون الأول للديناميكا الحرارية ، على أن طاقة النظام المغلق يجب أن تظل ثابتة ولا يمكن أن تزيد أو تنقص mdashit دون تدخل من الخارج. الكون نفسه هو نظام مغلق ، لذا فإن المقدار الإجمالي للطاقة في الوجود هو نفسه دائمًا. ومع ذلك ، فإن الأشكال التي تتخذها الطاقة تتغير باستمرار.

الطاقة الكامنة والحركية هما من أكثر الأشكال الأساسية ، المألوفة من فصل الفيزياء بالمدرسة الثانوية: جهد الجاذبية هو الطاقة المخزنة لصخرة مدفوعة لأعلى تل ، تستعد للانقلاب. الطاقة الحركية هي طاقة حركتها عندما تبدأ في التدحرج. مجموع هذه تسمى الطاقة الميكانيكية. الحرارة في الجسم الساخن هي الطاقة الميكانيكية لذراته وجزيئاته المتحركة. في القرن التاسع عشر ، أدرك الفيزيائيون أن الحرارة التي تنتجها آلة متحركة هي الآلة و rsquos إجمالي الطاقة الميكانيكية المحولة إلى طاقة ميكانيكية دقيقة للذرات. الطاقة الكيميائية هي شكل آخر من أشكال الطاقة الكامنة المخزنة في الروابط الكيميائية الجزيئية. هذه الطاقة المخزنة في خلايا الجسم هي التي تسمح لك بالجري والقفز. تشمل أشكال الطاقة الأخرى الطاقة الكهرومغناطيسية ، أو الضوء ، والطاقة النووية و [مدش] الطاقة الكامنة للقوى النووية في الذرات. هناك أكثر من ذلك بكثير. حتى الكتلة هي شكل من أشكال الطاقة ، كما اشتهر ألبرت أينشتاين ورسكووس E = mc 2 أظهر.

النار عبارة عن تحويل للطاقة الكيميائية إلى طاقة حرارية وكهرومغناطيسية عبر تفاعل كيميائي يجمع الجزيئات في الوقود (الخشب ، على سبيل المثال) مع الأكسجين من الهواء لتكوين الماء وثاني أكسيد الكربون. يطلق الطاقة في شكل حرارة وضوء. تعمل البطارية على تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة كهربائية. القنبلة النووية تحول الطاقة النووية إلى طاقة حرارية وكهرومغناطيسية وحركية.

نظرًا لأن العلماء فهموا بشكل أفضل أشكال الطاقة ، فقد كشفوا عن طرق جديدة لتحويل الطاقة من شكل إلى آخر. عندما صاغ الفيزيائيون لأول مرة نظرية الكم ، أدركوا أن الإلكترون في الذرة يمكن أن يقفز من مستوى طاقة إلى آخر ، مما يعطي الضوء أو يمتصه. في عام 1924 ، اقترح كل من نيلز بور وهانز كرامرز وجون سلاتر أن هذه القفزات الكمية تنتهك مؤقتًا الحفاظ على الطاقة. وفقًا لعلماء الفيزياء ، فإن كل قفزة كمية ستحرر أو تمتص الطاقة ، وفي المتوسط ​​فقط سيتم الحفاظ على الطاقة.

اعترض أينشتاين بشدة على فكرة أن ميكانيكا الكم تتحدى الحفاظ على الطاقة. واتضح أنه كان على حق. بعد أن صقل الفيزيائيون ميكانيكا الكم بعد بضع سنوات ، أدرك العلماء أنه على الرغم من أن طاقة كل إلكترون قد تتقلب في ضباب احتمالي ، فإن الطاقة الإجمالية للإلكترون وإشعاعه ظلوا ثابتين في كل لحظة من العملية. تم حفظ الطاقة.

قدم علم الكونيات الحديث ألغازًا جديدة في الحفاظ على الطاقة. نحن نعلم الآن أن الكون يتوسع بمعدل أسرع و [مدش] مدفوع بشيء يسميه العلماء الطاقة المظلمة. يُعتقد أن هذا هو الطاقة الذاتية لكل سنتيمتر مكعب من الفضاء الفارغ. لكن إذا كان الكون نظامًا مغلقًا بكمية محدودة من الطاقة ، فكيف يمكنه إنتاج المزيد من الفضاء الفارغ ، والذي يجب أن يحتوي على طاقة جوهرية أكثر ، دون توليد طاقة إضافية؟

اتضح أنه في نظرية أينشتاين ورسكوس للنسبية العامة ، فإن مناطق الفضاء ذات الطاقة الإيجابية تدفع الفضاء في الواقع إلى الخارج. مع توسع الفضاء ، يطلق طاقة وضع الجاذبية المخزنة ، والتي تتحول إلى طاقة جوهرية تملأ الحجم الذي تم إنشاؤه حديثًا. لذلك حتى توسع الكون يخضع لقانون الحفاظ على الطاقة.

عن المؤلفين)

كلارا موسكوفيتش يكون Scientific Americanمحرر أول يغطي الفضاء والفيزياء. حصلت على درجة البكالوريوس في علم الفلك والفيزياء من جامعة ويسليان ودرجة الدراسات العليا في الصحافة العلمية من جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز.


كيف تعمل آلات الطاقة المجانية؟

لا تعمل آلات الطاقة المجانية. لا يمكن لأي آلة أن تخلق طاقة من لا شيء ، لأن هذا من شأنه أن ينتهك قانون الحفاظ على الكتلة - الطاقة ، وهو قانون أساسي وعالمي. ينص قانون الحفاظ على الكتلة على الطاقة على أنه لا يمكن أبدًا إنشاء أو تدمير الطاقة الجماعية. لا يمكن إعادة توزيعها إلا في جميع أنحاء الفضاء وتحويلها إلى حالات مختلفة. يمكن تحويل الكتلة إلى طاقة ، ويمكن تحويل الطاقة إلى كتلة ، لكن يجب الحفاظ عليها معًا. على سبيل المثال ، عندما يضرب بوزيترون من سائل التتبع لفحص التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني الطبي إلكترونًا في جسم المريض ، يدمر البوزيترون والإلكترون بعضهما البعض تمامًا ويتم تحويل كل كتلتهما إلى طاقة. تنبعث هذه الطاقة على هيئة جسيمين من جاما (ضوء عالي الطاقة) يطيران في اتجاهين متعاكسين تقريبًا. تكتشف آلة التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني أشعة غاما ، وتستخدمها لتحديد موقع حدث إبادة البوزيترون والإلكترون ، وبالتالي تكتشف مكان تجمع سائل التتبع في جسم المريض. تعمل القنابل النووية والمفاعلات النووية أيضًا على تحويل الكتلة إلى طاقة ، لكن التحويل غير فعال للغاية ويتم تحويل جزء صغير فقط من كتلة القنبلة إلى طاقة. يتم تحويل الكتلة أيضًا إلى طاقة أثناء الاضمحلال الإشعاعي.

في المقابل ، يتم تحويل الطاقة إلى كتلة في مسرعات الجسيمات مثل LHC. في مسرعات الجسيمات ، تعمل المسارات الكبيرة للمغناطيس على تسريع الجسيمات مثل الإلكترونات والبروتونات إلى سرعات لا تصدق. لذلك اكتسبت الجسيمات كمية كبيرة من الطاقة الحركية من المغناطيس. ثم يتم توجيه الجسيمات لتصطدم بهدف ثابت (أو تصطدم بجزيئات أخرى تم تسريعها في الاتجاه المعاكس). عند الاصطدام ، تفقد الطاقة الحركية بسبب توقف الجسيمات. لكن الطاقة لا يمكن تدميرها فقط ، بل يجب أن تذهب إلى مكان ما. نتيجة لذلك ، يتم تحويل الطاقة إلى كتلة ويتم إنشاء مئات الجسيمات الجديدة في التصادم. يتم اكتشاف هذه الجسيمات الجديدة وتعطي علماء الفيزياء أدلة حول أنواع الجسيمات التي يمكن أن توجد. في كل مرة يتم فيها استخدام مسرّع الجسيمات ، أو تشغيل مفاعل نووي ، أو إجراء فحص طبي للـ PET ، يتم التحقق تجريبياً من الحفاظ على كتلة الطاقة. في الواقع ، الطاقة المأخوذة أو المنبعثة من التفاعلات الكيميائية العادية تنتج من تحول الطاقة إلى كتلة والكتلة إلى طاقة. في التفاعلات الكيميائية ، تختلف كتلة النظام قبل التفاعل عن كتلة النظام بعد التفاعل. الفرق في الكتلة ضئيل ، لكنه قابل للقياس ، وهو مصدر الطاقة. بسبب هذه الحقيقة ، فإن كل تجربة كيميائية يتم إجراؤها على الإطلاق هي تأكيد على الحفاظ على كتلة الطاقة. من بين جميع التجارب السليمة علميًا والقابلة للتكرار التي تم إجراؤها على الإطلاق ، لم يتم أبدًا ملاحظة انتهاك للحفاظ على الطاقة الجماعية. إذا تم كسر القانون ، وتم إنشاء الطاقة من لا شيء ، فسيكون أول مكان يتم ملاحظته في مسرعات الجسيمات. تحتوي مسرعات الجسيمات على أكوام ضخمة من أجهزة الكشف الحساسة التي يمكنها تتبع حركة كل جزء أخير من الكتلة والطاقة في إلكترونات النظام والبروتونات والفوتونات وما إلى ذلك ، بالإضافة إلى ذلك ، تضخ المسرعات كميات هائلة من الطاقة في الجسيمات ، بحيث تكون غريبة ونادرة الظواهر يمكن ملاحظتها بسهولة. إذا ظهر القليل من الطاقة التي لم يكن مصيرها محسوبًا ، فستراه الكواشف ، لكنهم لم يفعلوا ذلك أبدًا.

إلى جانب التحقق التجريبي الساحق ، فإن قانون الحفاظ على كتلة الطاقة مطلوب من الناحية النظرية. إذا كانت الطاقة استطاع تطفو إلى الوجود من لا شيء ، ثم في مثل هذا الكون الكبير القديم ، الطاقة سيكون في النهاية تخرج من لا شيء. مع آلية الحد من الحفظ بعيدًا عن الطريق ، يمكن أن تكون الطاقة المنبثقة من لا شيء كبيرة مثل اللانهائية. عندما يصبح عمر الكون كبيرًا ، فإن احتمال خروج طاقة لانهائية من العدم سيصبح 100٪. المشكلة هي أن الطاقة اللانهائية (أو حتى طاقة غير محدودة كبيرة بما يكفي) ستدمر كوننا. حقيقة أن كوننا لا يزال موجودًا هو دليل مباشر على أن قانون الحفاظ على الطاقة الجماعية أساسي وعالمي. إذا تم تطبيق هذا القانون على الأرض ، ولكن ليس على Alpha Centauri ، فإن الطاقة اللانهائية ستنبثق من لا شيء على Alpha Centauri وتدمر الكون. ال عالمية الحفاظ على الطاقة الجماعية هو حرفي وصارم. يجب على الأشخاص الذين يؤمنون بآلات الطاقة الحرة أيضًا أن يؤمنوا منطقيًا بأن الكون غير موجود.

قد يجادل أنصار الطاقة الحرة بأن الحفاظ على الطاقة الجماعية أمر ممكن عادة أطاع ولكن علبة تنكسر في تجارب غريبة. يعتبر مركز النجوم والمستعر الأعظم بيئات أكثر غرابة بكثير من قبو العبث. يمكن ملاحظة انتهاك الحفاظ على الكتلة على الطاقة في وقت أقرب بكثير وبسهولة أكبر بكثير في النجم منه في جهاز المخترع الغريب الموجود أعلى المنضدة. ومع ذلك ، لم يتم ملاحظته أبدًا. يمكن أن تكون الطاقة المجانية مغرية للأشخاص الذين يريدون شيئًا مقابل لا شيء. إذا تمكنت من بناء آلة تنتج الطاقة من لا شيء ، فيمكنك بيع الطاقة وسيصبح الجميع ثريًا دون القيام بأي عمل.

إن آلات الطاقة المجانية التي تبدو وكأنها يجب أن تعمل دائمًا هي نتاج التفكير بالتمني والعلم القذر. إذا كنت تبني آلة و يقلل من شأن كمية الطاقة التي يجب أن تضعها في الماكينة لبدء تشغيلها ، و بالغ في التقدير مقدار الكتلة-الطاقة التي سينتجها بمجرد الانتقال ، ثم تتنبأ حساباتك بأن الكتلة - الطاقة قد تم إنشاؤها من لا شيء. لكن هذه النتيجة النهائية جاءت من تقديرات سيئة ، وليس من علوم رائدة. معظم الناس الذين "يشعرون" وكأنهم آلة طاقة حرة معينة يجب أن يعملوا ببساطة لا يدركون مقدار الكتلة التي يحتاجونها لتشغيل الآلة. على سبيل المثال ، تقوم آلات الطاقة الحرة المغناطيسية بتدوير المحركات الكهرومغناطيسية بشكل أساسي. الآلة موصولة بمصدر كهربائي ، مما يجعل عجلة المحرك تدور. يتم بعد ذلك فصل الآلة عن القابس وتستمر العجلة في الدوران تحت القصور الذاتي الخاص بها. ثم يتم استخراج الطاقة الكهربائية من عجلة الغزل. هذه الطاقة لم تنشأ من لا شيء. تم وضعه في العجلة بواسطة الطاقة الكهربائية الأصلية التي تم إدخالها إلى المحرك. ستكون الطاقة الكهربائية المستخرجة من العجلة في النهاية أقل دائمًا من الطاقة الكهربائية التي يتم وضعها في العجلة في المقام الأول. يتم تحويل الطاقة ببساطة من الكهرباء إلى الحركية (حركة دوران العجلة هي شكل من أشكال الطاقة) ، ثم تعود إلى الطاقة الكهربائية ، بينما يتم تحويل بعض الطاقة إلى حرارة مهدرة بسبب الاحتكاك. عندما يدعي مخترع "الطاقة الحرة" أو آلة "الوحدة المفرطة" أن اختراعه يخلق طاقة من لا شيء ، فإنه إما يخدع نفسه أو يكذب صراحة للاستفادة من الآخرين. عادة ما يحدث خداع الذات لأن المخترع لا يدرك الكمية الكبيرة من الطاقة الخارجية التي وضعها في جهازه لتشغيلها ، وهو أكثر مما يمكن أن يخرجه من أي وقت مضى. إن القياس المباشر لكل الطاقة التي يتم إدخالها إلى أجهزته وكل الطاقة التي يتم إخراجها لن يكشف بسرعة عن أي طاقة حرة فعلية. لكن القيام بالعلوم الحقيقية أمر صعب ، لذا فإن عددًا لا يحصى من "المخترعين" يعبثون في مرآبهم ويعتقدون أن "العجلة الدوارة الجميلة" = "الطاقة الحرة" دون إجراء أي قياسات فعلية. بالنسبة لأولئك الذين يجرون قياسات فعلية ، فإنهم يعتقدون أنهم دائمًا ما يتخلفون خطوة واحدة فقط عن الوصول إلى الأداء المفرط ، معتقدين أن إضافة أداة واحدة أكثر تعقيدًا إلى أجهزتهم ستضعهم في القمة ، في حين أنهم في الواقع لا يصلون في الواقع إلى مستوى مجاني. نتيجة الطاقة.

فكر في قناة مائية تتدفق عبر التوربينات. التوربين يولد الكهرباء. ثم يتم استخدام الكهرباء لضخ كل المياه من قاع القناة إلى أعلى القناة حيث يمكن أن تدخل في التوربين مرة أخرى وتكرر الدورة. يبدو هذا وكأنه نظام مغلق يمكنه العمل إلى الأبد وإخراج الكهرباء باستمرار إنه طاقة مجانية! ولكن إذا أجريت بالفعل قياسات أو حسابات ، فستجد أن الطاقة الكهربائية التي تولدها التوربينات لن تكون كافية أبدًا لضخ كل المياه إلى أعلى القناة. سيتطلب توفير طاقة خارجية لإعادة المياه إلى القمة وبالتالي تشغيلها بشكل مستمر. لكن في هذه المرحلة ، ليست آلة طاقة حرة. إنها مجرد عجلة معقدة تعمل بالطاقة الخارجية. توربينات النهر فعل تستخرج الطاقة من الأنهار ، لكن هذه الطاقة لا تأتي من العدم. اكتسبت مياه النهر طاقتها الكامنة للجاذبية عندما تم وضعها على رأس النهر من خلال عملية التبخر والترسيب. كانت مياه النهر في يوم من الأيام مياه محيطات تمتص طاقة ضوء الشمس من الشمس وتحولها إلى طاقة محتملة للجاذبية أثناء تبخرها. تنتج الطاقة الناتجة عن الشمس من تحويل الكتلة إلى طاقة في لبها. نتجت كتلة الشمس عن التراكم البطيء للغبار بين المجرات الذي نتج عن الانفجار العظيم. نظرًا لأنه لا يمكن إنشاء كتلة الطاقة أو تدميرها ، يمكن إرجاع كل جزء من كتلة الطاقة في الكون إلى نشأتها في الانفجار العظيم. لا تولد توربينات الأنهار الحقيقية الطاقة من لا شيء. إنهم ببساطة يستخرجون الطاقة الناتجة عن الانفجار العظيم ويحولونها إلى شكل مفيد.

يسيء بعض الناس فهم الطاقة الفراغية ويعتقدون أنها شكل من أشكال الطاقة الحرة التي يمكن استخراجها. يحتوي الفراغ المطلق بالفعل على تقلبات كمية ، لكنها لا تشكل طاقة قابلة للاستخدام. تم بالفعل أخذ تأثيرات طاقة الفراغ في الاعتبار في التفاعلات اليومية. بالمعنى الدقيق للكلمة ، أنت تستخدم بالفعل تأثيرات طاقة الفراغ في كل مرة تضيء فيها شمعة أو تقود سيارتك ، ولكن لا يوجد حتى الآن إزالة دائمة للطاقة من الفراغ. كل جسيم "يرتدي" أو يحيط به سحابة من التقلبات الكمية بالإضافة إلى مجالاته العادية. إذا كنت تريد إزالة السحابة بطريقة ما ، فسيتم ترك الجسيم عارياً وسوف يتفاعل بشكل مختلف تمامًا مع العالم. كتلة الطاقة المكتسبة عن طريق إزالة السحابة ستلغي الطاقة المفقودة من خلال تغيير الطريقة التي يتفاعل بها الجسيم مع العالم ، لذلك في النهاية ستظل الكتلة الطاقة محفوظة. لا يزال بإمكانك الحصول على إجمالي الطاقة المتولدة من لا شيء يساوي الصفر. على سبيل المثال ، في تأثير Casimir ، يتم وضع لوحين قريبين جدًا من بعضهما البعض بحيث تكون سحابة التقلبات الكمية بين الألواح أقل كثافة من السحابة المحيطة بالصفائح. نتيجة لذلك ، تجذب اللوحات بعضها البعض. يبدو أن هذا التأثير يستخرج الطاقة من لا شيء. في الواقع ، تأتي الطاقة التي تخرج من النظام على شكل لوحات متحركة من الجزيئات الموجودة في الألواح. عندما تتغير سحابة التقلبات الكمومية ، تفقد الكتلة. حتى التقلبات الكمومية تخضع لقانون حفظ الطاقة الجماعية.

تاريخيا ، كانت آلات الطاقة الحرة تسمى آلات "الحركة الدائمة". هذا الاسم محير لأن الحركة الدائمة ممكنة ، ولا يمكنك استخراج الطاقة الحرة من جسم في حركة دائمة. الأرض في حركة دائمة لأنها تدور حول الشمس بشكل متكرر. إذا أردنا بناء مولد عملاق واستخراج جزء كبير من الطاقة الموجودة في الحركة المدارية للأرض ، فسوف يدمر المدار وستتحول الأرض إلى الشمس. من منظور اجتماعي اقتصادي ، يجب أن يكون واضحًا أيضًا أن آلات الطاقة الحرة لا تعمل. إذا نجحت آلة تعمل بالطاقة الحرة بالفعل ، فستجعل مخترعها ثريًا على الفور. إذا كانت مثل هذه الآلات التي تعمل بالطاقة الحرة ممكنة ، فإن الشركات عالية التقنية مثل Intel أو Apple ستلاحقها لأنها ستحقق حرفيًا عائدًا غير محدود على الاستثمار. ومع ذلك ، لا توجد شركة تكنولوجية ذات شهرة كبيرة تبيع آلات تعمل بالطاقة الحرة ، أو حتى تدرس إمكانية استخدامها. تدرك الشركات أن القراءة عن آلات الطاقة المجانية أو البحث عنها أو تطويرها هي مضيعة غير مجدية للوقت والطاقة التي يتم تحويلها بشكل أفضل إلى قنوات أكثر إنتاجية.


س: متوسط ​​سرعة الجزيئات في الغاز المثالي هو M / 2 VT (2RT 4 -Mu / (2RT) dv حيث M هو الجزيء.

ج: انقر لرؤية الجواب

س: تم تصميم مجهر إلكتروني لحل أجسام صغيرة مثل 0.14 نانومتر. ما طاقة الإلكترونات mus.

ج: الإلكترون = إبهوتون = hcλ = 1240 eV · nm0.14 nm = 8857 eV

س: يتم توصيل كبلات العبور من بطارية جديدة في إحدى السيارات لشحن بطارية فارغة في سيارة أخرى.

ج: انقر لرؤية الجواب

س: كانت أنابيب أشعة الكاثود التي ولّدت الصورة في التلفزيونات الملونة المبكرة مصادر للأشعة السينية. .

ج: معطى: فرق الجهد = 15 كيلو فولت

س: أ) أوجد درجة الحرارة والضغط النهائيين لـ 1 متر مكعب من الغاز مع y = 1.31 عند 274 كلفن و 1.01 × 10 باسكال.

ج: (أ) في عملية الحرارة ، درجة الحرارة النهائية T1V1γ-1 = T2V2γ-1T2 = T1V10.5V1γ-1 = 274 K1 0.51.31-1 = 339.6.

س: 5. احسب | ψ | 2 لـ ψ = sinωt ، حيث ψ مستقلة عن الوقت و ثابت حقيقي. هل هذه موجة.

ج: انقر لرؤية الجواب

س: صندوق معزول يحتوي على 10 جزيئات غاز. كل جزيء له نفس القابلية للتواجد في le.

أ: الجزء الأول معطى: عدد الجزيئات ن = 10.

س: يقول الطلاب أحيانًا أن قوة الجاذبية على جسم ما تساوي 9.8 م / ث 2. ما هو الخطأ في هذا v.

ج: يقال عن قوة الجاذبية ولكن الوحدة التي يعطونها الوحدة المرتبطة بهذه الكمية هي m / s2 Whic.

س: البدء بقانون نيوتن للجاذبية ، والتحرك بالتوازي من النظرية الكهروستاتيكية ، التعريف.

ج: مقدمة: قوة الجاذبية المؤثرة بين الجسمين تتناسب طرديًا مع MA.


كيف الطاقة المشتقة من الجاذبية لا تنتهك قانون الحفاظ على الطاقة؟

تخلق تأثيرات جاذبية القمر وقوى المد والجزر على الأرض. يتم تسخين أقمار المشتري عن طريق انثناء المد والجزر الناتج عن قوى الجاذبية. إذا كانت هاتان العبارتان حقائق ، فأنا لا أفهم من أين أتت الطاقة ، إذا كانت الجاذبية نفسها ليست شكلاً من أشكال الطاقة. هل يمكن لأحد أن يشرح كيف أن قوى المد والجزر ليست انتهاكًا لقانون الحفاظ على الطاقة؟

في حالة قوى المد والجزر ، فإن الطاقة الحرارية المتولدة هي الطاقة التي يتم إزالتها من طاقة دوران الأجسام ومداراتها ، لذلك تظل الطاقة محفوظة.

هذا صحيح ، لكنه في الواقع بالعكس. في الواقع ، تقود قوى المد والجزر القمرية بشكل طفيف ، لذلك يكتسب القمر الطاقة من آثار المد والجزر بسبب التوزيع الكتلي غير المتكافئ بسبب المد والجزر. هذا هو سبب انجراف القمر بعيدًا عن الأرض.

. في الواقع ، كيف يعمل ذلك؟ إنه & # x27s غير بديهي.

الطريقة الكلاسيكية للتفكير في هذا هي أن الجاذبية تحول (أو يمكنها تحويل) الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية (والتي تعتبر الحرارة نوعًا فرعيًا منها). من المهم أن نتذكر أن الجاذبية ليست قوة & # x27s (مرة أخرى ، تتحدث بشكل كلاسيكي) ، على الرغم من حقيقة أنها تبدو مثل واحد عندما تكون كتلتا جسدين بعنف مختلف: كوكب المشتري & يقتبس & quot على أقماره ، لكن الأقمار أيضًا & quot؛ تسحب & quot على كوكب المشتري. كتلة الأقمار أصغر بكثير من كتلة كوكب المشتري ، على الرغم من أن التأثير يبدو أحادي الجانب (ويمكن تقريبه من جانب واحد دون فقدان الكثير من الدقة في معظم الحالات). في الواقع ، على الرغم من ذلك ، فإن الفعل الثقالي لأقمار المشتري & # x27s هو & quot؛ إيقاف & quot؛ الطاقة الحركية من المشتري ، والتغيير ضئيل جدًا بحيث يكون متناهي الصغر تقريبًا.

التفاعل الذي يحدث مع الأقمار والمد والجزر مشابه لكيفية استخدام المركبات الفضائية لآبار الجاذبية للكواكب أو النجوم للحصول على زيادة كبيرة في السرعة من خلال & quotslingshotting & quot؛ من حولهم. قدم XKCD شرحًا لطيفًا لكيفية عمل هذا النوع من الأشياء ، ولماذا لا ينتهك & # x27t أي قوانين للحفظ. الفكرة الأساسية هي أنه عندما يمر جسم خفيف صغير جدًا عبر بئر الجاذبية لجسم ضخم للغاية بالطريقة الصحيحة ، يمكنه & quot؛ اقتباس & quot؛ بعض الطاقة الحركية للأجسام الضخمة & # x27s واستخدامها لتعزيز سرعته. منذ الجسم الضخم وبالتالي ضخمة ، على الرغم من (ومنذ F = ma) ، أ صغير الحجم التباطؤ في الجسم الهائل يتوافق مع أ تسربت التسارع في الجسم الصغير: تحصل المركبة الفضائية على ركلة كبيرة بسبب تباطؤها كل الكتلة في كوكب المشتري حتى من خلال كمية صغيرة جدًا من الغلة كثيرا القوة ، والتي يمكن تحويل معظمها إلى طاقة حركية. أفضل تشبيه رأيته هو حالة ارتداد كرة التنس من أمام قطار قادم بسرعة كبيرة: كرة التنس سترتد من القطار ذاهبًا كثير أسرع مما كان عليه عندما رميته ، ولكن فقط لأنه أيضا أبطأ القطار (الأكثر ضخامة) بمقدار ضئيل.

يحدث نفس الشيء في الأساس مع المد والجزر والأقمار التي تدور في مدارات. تأتي طاقة حركة المد والجزر من سحب الكوكب الذي يدور حوله القمر ، وهي مرتبطة بكمية مساوية من الطاقة الحركية المفقودة من الكوكب. ولأن الاختلافات في الكتلة كبيرة جدًا ، فإن تغيرًا طفيفًا في سرعة إنتاج الكوكب كثيرا التسارع للقمر (ومحيطاته).


كيف لا تنتهك النفق الكمي قانون حفظ الطاقة؟

كيف يمكن للجسيم أن يهرب من بئر محتمل دون & quot؛ توليد الطاقة من لا شيء & quot؛

إذا كان النظام قبل وبعد حفر الأنفاق يحتوي على نفس الطاقة ، فلا يتم انتهاك القانون. هذا هو الهدف الكامل من حفر الأنفاق - لا يحتاج الأمر إلى اكتساب المزيد من الطاقة وتسلق هذه البئر المحتملة للهروب.

هذا ما يبدو عليه نفق الإلكترون عبر حاجز محتمل من حيث الدالة الموجية للإلكترون & # x27s:

إذا جمعت كل الاحتمالات (أي أضف مساحة المنحنى على كل المساحة) ، فستضيف دائمًا ما يصل إلى 100٪ في جميع الأوقات. حتى عندما يكون الجزء المنعكس والجزء المرسل (أي عبر النفق) منفصلين.

لماذا لديك حدس بأن مثل هذا الشيء ينتهك الحفاظ على الطاقة؟


أجب على هذا السؤال

علم الأحياء 201

توصف الحياة أحيانًا بأنها صراع دائم ضد القانون الثاني للديناميكا الحرارية. كيف تنجح الكائنات الحية في هذا النضال دون انتهاك القانون الثاني؟

مساعدة العلم من فضلك !!

1. ماذا يحدث لمستويات المياه السطحية والجوفية أثناء الجفاف؟ تزداد مستويات المياه السطحية والجوفية أثناء الجفاف. تنخفض مستويات المياه السطحية والجوفية أثناء الجفاف. لا يوجد تغيير في

كيمياء

1. أي مما يلي غير صحيح؟ أ. درجة تجمد مياه البحر أقل من درجة تجمد المياه النقية. ب. درجة غليان عينة ماء من بحيرة الملح أقل من درجة غليان الماء النقي. ج.

الفيزياء

1- وصف عملية تخيلية تفي بالقانون الأول وتخالف القانون الثاني للديناميكا الحرارية. 2-وصف عملية تخيلية تفي بالقانون الثاني وتخالف القانون الأول للديناميكا الحرارية.

الفيزياء

يشرح استخدام القانون الأول للديناميكا الحرارية لماذا تكون الحرارة الكامنة لتبخير الماء أكبر من الحرارة الكامنة لانصهار الجليد. القانون الأول للديناميكا الحرارية (حفظ الطاقة) ليس له أي شيء

كيمياء

عند 500 كلفن في وجود سطح نحاسي ، يتحلل الإيثانول وفقًا للمعادلة التالية. C2H5OH (g) CH3CHO (g) + H2 (g) تم قياس ضغط C2H5OH كدالة زمنية وتم الحصول على البيانات التالية. زمن

متجه حساب التفاضل والتكامل

تستخدم نصوص الديناميكا الحرارية العلاقة (dy / dx) (dz / dy) (dx / dz) = -1 اشرح معنى هذه المعادلة وأثبت أنها صحيحة (تلميح: ابدأ بعلاقة F (x، y، z) = 0 الذي يعرف x = f (y، z)، y = g (x، z)، z = h (x، y)

كيمياء

ما هي درجة التجمد (° C) لمحلول محضر بإذابة 11.3 جم من Ca (NO3) 2 في 115 جم من الماء؟ ثابت انخفاض نقطة التجمد الجزيئي للماء هو 1.86 درجة مئوية / م. (لاحظ أنه عندما يذوب Ca (NO3) 2 في الماء Ca2 + و

كيمياء

5.00 كجم جلايكول ، C2H4 (OH) 2 ، [هذا مضاد للتجمد!] يضاف إلى المبرد الخاص بك. إذا كان المبرد الخاص بك يحتوي على 12.0 كجم من الماء ، فما درجة التجمد لخليط الماء المضاد للتجمد؟ ثابت انخفاض نقطة التجمد المولي

كيمياء

ما هي درجة التجمد لمحلول مصنوع بإذابة 450 جم من جلايكول الإيثيلين (C2H6O2) في 550 جم من الماء؟ درجة التجمد للمياه النقية هي 0.0 درجة مئوية و Kf من الماء النقي - -1.86 درجة مئوية / م.

الفيزياء

وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية. أ- في كل مرة تتشكل فيها الطاقة ، يضيع جزء منها في البيئة. لا يمكن إنشاء B-Energy أو إتلافها

علم

عندما تذوب مواد مثل السكر وملح الطعام في الماء ، تكون نقاط التجمد في المحاليل الجديدة أقل من نقطة تجمد الماء. أيضًا ، كلما زادت كمية المواد المذابة ، انخفضت نقطة التجمد. الغليان


محتويات

يعود تاريخ آلات الحركة الدائمة إلى العصور الوسطى. لآلاف السنين ، لم يكن من الواضح ما إذا كانت أجهزة الحركة الدائمة ممكنة أم لا ، لكن تطوير النظريات الحديثة للديناميكا الحرارية أظهر أنها مستحيلة. على الرغم من ذلك ، بذلت العديد من المحاولات لبناء مثل هذه الآلات ، مستمرة في العصر الحديث. غالبًا ما يستخدم المصممون والمؤيدون الحديثون مصطلحات أخرى ، مثل "فوق الوحدة" ، لوصف اختراعاتهم.

يا طالبي الحركة الأبدية ، كم عدد الهوان الباطل الذي سعيت إليه؟ اذهب وخذ مكانك مع الكيميائيين.

هناك إجماع علمي على أن الحركة الدائمة في نظام معزول تنتهك إما القانون الأول للديناميكا الحرارية أو القانون الثاني للديناميكا الحرارية أو كليهما. القانون الأول للديناميكا الحرارية هو نسخة من قانون الحفاظ على الطاقة. يمكن صياغة القانون الثاني بعدة طرق مختلفة ، وأكثرها بديهية هو أن الحرارة تتدفق تلقائيًا من الأماكن الأكثر سخونة إلى الأماكن الأكثر برودة ذات الصلة هنا هو أن القانون يلاحظ أنه في كل عملية ماكروية ، يوجد احتكاك أو شيء قريب منه عبارة أخرى أنه لا يوجد محرك حراري (محرك ينتج عملاً أثناء نقل الحرارة من درجة حرارة عالية إلى درجة حرارة منخفضة) يمكن أن يكون أكثر كفاءة من محرك كارنو الحراري الذي يعمل بين نفس درجتي الحرارة.

  1. في أي نظام معزول ، لا يمكن للمرء أن يخلق طاقة جديدة (قانون الحفاظ على الطاقة). نتيجة لذلك ، لا يمكن أن تكون الكفاءة الحرارية - قوة العمل المنتجة مقسومة على طاقة التسخين المدخلة - أكبر من واحد.
  2. دائمًا ما تكون طاقة العمل الناتجة للمحركات الحرارية أصغر من طاقة تسخين الإدخال. تُهدر بقية الطاقة الحرارية التي يتم توفيرها كحرارة في البيئة المحيطة. وبالتالي ، فإن الكفاءة الحرارية لها حد أقصى توفره كفاءة كارنو ، والتي تكون دائمًا أقل من واحد.
  3. تعد كفاءة المحركات الحرارية الحقيقية أقل من كفاءة كارنو بسبب عدم الرجوع الناشئ عن سرعة العمليات ، بما في ذلك الاحتكاك.

تنطبق العبارتان 2 و 3 على المحركات الحرارية. أنواع المحركات الأخرى التي تقوم بالتحويل على سبيل المثال تحويل ميكانيكي إلى طاقة كهرومغناطيسية ، لا يمكن أن يعمل بكفاءة 100٪ ، لأنه من المستحيل تصميم أي نظام خالٍ من تبديد الطاقة.

يُشار أحيانًا إلى الآلات التي تتوافق مع قانون الديناميكا الحرارية من خلال الوصول إلى الطاقة من مصادر غير تقليدية على أنها آلات الحركة الدائمة ، على الرغم من أنها لا تفي بالمعايير القياسية للاسم. على سبيل المثال ، تم تصميم الساعات والآلات الأخرى منخفضة الطاقة ، مثل ساعة Cox ، لتعمل وفقًا للاختلافات في الضغط الجوي أو درجة الحرارة بين الليل والنهار. تمتلك هذه الآلات مصدرًا للطاقة ، وإن لم يكن واضحًا بسهولة ، بحيث يبدو أنها تنتهك قوانين الديناميكا الحرارية فقط.

حتى الآلات التي تستخرج الطاقة من مصادر طويلة العمر - مثل التيارات البحرية - سوف تنفد عندما تنفد مصادر طاقتها بشكل حتمي. إنها ليست آلات دائمة الحركة لأنها تستهلك طاقة من مصدر خارجي وليست أنظمة معزولة.

تحرير التصنيف

يشير أحد تصنيفات الآلات ذات الحركة الدائمة إلى قانون معين للديناميكا الحرارية تزعم الآلات أنه تنتهكه: [14]

  • أ آلة الحركة الدائمة من النوع الأول ينتج عملاً بدون مدخلات طاقة. وبالتالي فهو ينتهك القانون الأول للديناميكا الحرارية: قانون الحفاظ على الطاقة.
  • أ آلة الحركة الدائمة من النوع الثاني هي آلة تقوم تلقائيًا بتحويل الطاقة الحرارية إلى عمل ميكانيكي. عندما تكون الطاقة الحرارية معادلة للعمل المنجز ، فإن هذا لا ينتهك قانون الحفاظ على الطاقة. ومع ذلك ، فإنه ينتهك القانون الثاني الأكثر دقة للديناميكا الحرارية (انظر أيضًا الانتروبيا). إن توقيع آلة الحركة الدائمة من النوع الثاني هو وجود خزان حراري واحد فقط ، والذي يتم تبريده تلقائيًا دون الحاجة إلى نقل الحرارة إلى خزان تبريد. هذا التحويل للحرارة إلى عمل مفيد ، دون أي آثار جانبية ، أمر مستحيل ، وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية.
  • أ آلة الحركة الدائمة من النوع الثالث عادة (ولكن ليس دائمًا) [15] [مصدر منشور ذاتيًا] يُعرَّف بأنه واحد يزيل الاحتكاك تمامًا وقوى التبديد الأخرى ، للحفاظ على الحركة إلى الأبد بسبب جمودها الكتلي (ثالث في هذه الحالة يشير فقط إلى الموضع في مخطط التصنيف أعلاه ، وليس القانون الثالث للديناميكا الحرارية). من المستحيل صنع مثل هذه الآلة ، [16] [17] حيث لا يمكن القضاء على التبديد تمامًا في نظام ميكانيكي ، بغض النظر عن مدى قرب النظام من هذا النموذج (انظر الأمثلة في قسم الاحتكاك المنخفض).

تحرير استحالة

تصف "استحالة المعرفة" الأشياء التي لا يمكن أن تحدث داخلنا تيار صياغة القوانين الفيزيائية. هذا التفسير لكلمة "مستحيل" هو المقصود في المناقشات حول استحالة الحركة الدائمة في نظام مغلق. [18]

The conservation laws are particularly robust from a mathematical perspective. Noether's theorem, which was proven mathematically in 1915, states that any conservation law can be derived from a corresponding continuous symmetry of the action of a physical system. [19] The symmetry which is equivalent to conservation of energy is the time invariance of physical laws. Therefore, if the laws of physics do not change with time, then the conservation of energy follows. For energy conservation to be violated to allow perpetual motion would require that the foundations of physics would change. [20]

Scientific investigations as to whether the laws of physics are invariant over time use telescopes to examine the universe in the distant past to discover, to the limits of our measurements, whether ancient stars were identical to stars today. Combining different measurements such as spectroscopy, direct measurement of the speed of light in the past and similar measurements demonstrates that physics has remained substantially the same, if not identical, for all of observable time spanning billions of years. [21]

The principles of thermodynamics are so well established, both theoretically and experimentally, that proposals for perpetual motion machines are universally met with disbelief on the part of physicists. Any proposed perpetual motion design offers a potentially instructive challenge to physicists: one is certain that it cannot work, so one must explain كيف it fails to work. The difficulty (and the value) of such an exercise depends on the subtlety of the proposal the best ones tend to arise from physicists' own thought experiments and often shed light upon certain aspects of physics. So, for example, the thought experiment of a Brownian ratchet as a perpetual motion machine was first discussed by Gabriel Lippmann in 1900 but it was not until 1912 that Marian Smoluchowski gave an adequate explanation for why it cannot work. [22] However, during that twelve-year period scientists did not believe that the machine was possible. They were merely unaware of the exact mechanism by which it would inevitably fail.

The law that entropy always increases, holds, I think, the supreme position among the laws of Nature. If someone points out to you that your pet theory of the universe is in disagreement with Maxwell's equations — then so much the worse for Maxwell's equations. If it is found to be contradicted by observation — well, these experimentalists do bungle things sometimes. But if your theory is found to be against the second law of thermodynamics I can give you no hope there is nothing for it but to collapse in deepest humiliation.

In the mid-19th-century Henry Dircks investigated the history of perpetual motion experiments, writing a vitriolic attack on those who continued to attempt what he believed to be impossible:

"There is something lamentable, degrading, and almost insane in pursuing the visionary schemes of past ages with dogged determination, in paths of learning which have been investigated by superior minds, and with which such adventurous persons are totally unacquainted. The history of Perpetual Motion is a history of the fool-hardiness of either half-learned, or totally ignorant persons." [23]

Techniques Edit

One day man will connect his apparatus to the very wheelwork of the universe [. ] and the very forces that motivate the planets in their orbits and cause them to rotate will rotate his own machinery.

Some common ideas recur repeatedly in perpetual motion machine designs. Many ideas that continue to appear today were stated as early as 1670 by John Wilkins, Bishop of Chester and an official of the Royal Society. He outlined three potential sources of power for a perpetual motion machine, "Chymical [كذا] Extractions", "Magnetical Virtues" and "the Natural Affection of Gravity". [1]

The seemingly mysterious ability of magnets to influence motion at a distance without any apparent energy source has long appealed to inventors. One of the earliest examples of a magnetic motor was proposed by Wilkins and has been widely copied since: it consists of a ramp with a magnet at the top, which pulled a metal ball up the ramp. Near the magnet was a small hole that was supposed to allow the ball to drop under the ramp and return to the bottom, where a flap allowed it to return to the top again. The device simply could not work. Faced with this problem, more modern versions typically use a series of ramps and magnets, positioned so the ball is to be handed off from one magnet to another as it moves. The problem remains the same.

Gravity also acts at a distance, without an apparent energy source, but to get energy out of a gravitational field (for instance, by dropping a heavy object, producing kinetic energy as it falls) one has to put energy in (for instance, by lifting the object up), and some energy is always dissipated in the process. A typical application of gravity in a perpetual motion machine is Bhaskara's wheel in the 12th century, whose key idea is itself a recurring theme, often called the overbalanced wheel: moving weights are attached to a wheel in such a way that they fall to a position further from the wheel's center for one half of the wheel's rotation, and closer to the center for the other half. Since weights further from the center apply a greater torque, it was thought that the wheel would rotate forever. However, since the side with weights further from the center has fewer weights than the other side, at that moment, the torque is balanced and perpetual movement is not achieved. [24] The moving weights may be hammers on pivoted arms, or rolling balls, or mercury in tubes the principle is the same.

Another theoretical machine involves a frictionless environment for motion. This involves the use of diamagnetic or electromagnetic levitation to float an object. This is done in a vacuum to eliminate air friction and friction from an axle. The levitated object is then free to rotate around its center of gravity without interference. However, this machine has no practical purpose because the rotated object cannot do any work as work requires the levitated object to cause motion in other objects, bringing friction into the problem. Furthermore, a في احسن الاحوال vacuum is an unattainable goal since both the container and the object itself would slowly vaporize, thereby degrading the vacuum.

To extract work from heat, thus producing a perpetual motion machine of the second kind, the most common approach (dating back at least to Maxwell's demon) is unidirectionality. Only molecules moving fast enough and in the right direction are allowed through the demon's trap door. In a Brownian ratchet, forces tending to turn the ratchet one way are able to do so while forces in the other direction are not. A diode in a heat bath allows through currents in one direction and not the other. These schemes typically fail in two ways: either maintaining the unidirectionality costs energy (requiring Maxwell's demon to perform more thermodynamic work to gauge the speed of the molecules than the amount of energy gained by the difference of temperature caused) or the unidirectionality is an illusion and occasional big violations make up for the frequent small non-violations (the Brownian ratchet will be subject to internal Brownian forces and therefore will sometimes turn the wrong way).

Buoyancy is another frequently misunderstood phenomenon. Some proposed perpetual-motion machines miss the fact that to push a volume of air down in a fluid takes the same work as to raise a corresponding volume of fluid up against gravity. These types of machines may involve two chambers with pistons, and a mechanism to squeeze the air out of the top chamber into the bottom one, which then becomes buoyant and floats to the top. The squeezing mechanism in these designs would not be able to do enough work to move the air down, or would leave no excess work available to be extracted.

Proposals for such inoperable machines have become so common that the United States Patent and Trademark Office (USPTO) has made an official policy of refusing to grant patents for perpetual motion machines without a working model. The USPTO Manual of Patent Examining Practice states:

With the exception of cases involving perpetual motion, a model is not ordinarily required by the Office to demonstrate the operability of a device. If operability of a device is questioned, the applicant must establish it to the satisfaction of the examiner, but he or she may choose his or her own way of so doing. [25]

A rejection [of a patent application] on the ground of lack of utility includes the more specific grounds of inoperativeness, involving perpetual motion. A rejection under 35 U.S.C. 101 for lack of utility should not be based on grounds that the invention is frivolous, fraudulent or against public policy. [26]

The filing of a patent application is a clerical task, and the USPTO will not refuse filings for perpetual motion machines the application will be filed and then most probably rejected by the patent examiner, after he has done a formal examination. [27] Even if a patent is granted, it does not mean that the invention actually works, it just means that the examiner believes that it works, or was unable to figure out why it would not work. [27]

The USPTO maintains a collection of Perpetual Motion Gimmicks.

The United Kingdom Patent Office has a specific practice on perpetual motion Section 4.05 of the UKPO Manual of Patent Practice states:

Processes or articles alleged to operate in a manner which is clearly contrary to well-established physical laws, such as perpetual motion machines, are regarded as not having industrial application. [28]

Examples of decisions by the UK Patent Office to refuse patent applications for perpetual motion machines include: [29]

  • Decision BL O/044/06, John Frederick Willmott's application no. 0502841 [30]
  • Decision BL O/150/06, Ezra Shimshi's application no. 0417271 [31]

The European Patent Classification (ECLA) has classes including patent applications on perpetual motion systems: ECLA classes "F03B17/04: Alleged perpetua mobilia . " and "F03B17/00B: [. machines or engines] (with closed loop circulation or similar : . Installations wherein the liquid circulates in a closed loop Alleged perpetua mobilia of this or similar kind . ". [32]

As "perpetual motion" can exist only in isolated systems, and true isolated systems do not exist, there are not any real "perpetual motion" devices. However, there are concepts and technical drafts that propose "perpetual motion", but on closer analysis it is revealed that they actually "consume" some sort of natural resource or latent energy, such as the phase changes of water or other fluids or small natural temperature gradients, or simply cannot sustain indefinite operation. In general, extracting work from these devices is impossible.

Resource consuming Edit

Some examples of such devices include:

  • The drinking bird toy functions using small ambient temperature gradients and evaporation. It runs until all water is evaporated.
  • A capillary action-based water pump functions using small ambient temperature gradients and vapour pressure differences. With the "Capillary Bowl", it was thought that the capillary action would keep the water flowing in the tube, but since the cohesion force that draws the liquid up the tube in the first place holds the droplet from releasing into the bowl, the flow is not perpetual.
  • A Crookes radiometer consists of a partial vacuum glass container with a lightweight propeller moved by (light-induced) temperature gradients.
  • Any device picking up minimal amounts of energy from the natural electromagnetic radiation around it, such as a solar-powered motor.
  • Any device powered by changes in air pressure, such as some clocks (Cox's timepiece, Beverly Clock). The motion leeches energy from moving air which in turn gained its energy from being acted on.
  • A heat pump due to it having a COP above 1.
  • The Atmos clock uses changes in the vapor pressure of ethyl chloride with temperature to wind the clock spring.
  • A device powered by radioactive decay from an isotope with a relatively long half-life such a device could plausibly operate for hundreds or thousands of years.
  • The Oxford Electric Bell and Karpen Pile driven by dry pile batteries.

Low friction Edit

  • In flywheel energy storage, "modern flywheels can have a zero-load rundown time measurable in years". [33]
  • Once spun up, objects in the vacuum of space—stars, black holes, planets, moons, spin-stabilized satellites, etc.—dissipate energy very slowly, allowing them to spin for long periods. Tides on Earth are dissipating the gravitational energy of the Moon/Earth system at an average rate of about 3.75 terawatts. [34][35]
  • In certain quantum-mechanical systems (such as superfluidity and superconductivity), very low friction movement is possible. However, the motion stops when the system reaches an equilibrium state (e.g. all the liquid helium arrives at the same level.) Similarly, seemingly entropy-reversing effects like superfluids climbing the walls of containers operate by ordinary capillary action.

Thought experiments Edit

In some cases a thought (or gedanken) experiment appears to suggest that perpetual motion may be possible through accepted and understood physical processes. However, in all cases, a flaw has been found when all of the relevant physics is considered. Examples include:

    : This was originally proposed to show that the Second Law of Thermodynamics applied in the statistical sense only, by postulating a "demon" that could select energetic molecules and extract their energy. Subsequent analysis (and experiment) have shown there is no way to physically implement such a system that does not result in an overall increase in entropy. : In this thought experiment, one imagines a paddle wheel connected to a ratchet. Brownian motion would cause surrounding gas molecules to strike the paddles, but the ratchet would only allow it to turn in one direction. A more thorough analysis showed that when a physical ratchet was considered at this molecular scale, Brownian motion would also affect the ratchet and cause it to randomly fail resulting in no net gain. Thus, the device would not violate the laws of thermodynamics. and zero-point energy: In order to explain effects such as virtual particles and the Casimir effect, many formulations of quantum physics include a background energy which pervades empty space, known as vacuum or zero-point energy. The ability to harness zero-point energy for useful work is considered pseudoscience by the scientific community at large. [36][37] Inventors have proposed various methods for extracting useful work from zero-point energy, but none have been found to be viable, [36][38] no claims for extraction of zero-point energy have ever been validated by the scientific community, [39] and there is no evidence that zero-point energy can be used in violation of conservation of energy. [40] : This paradox considers a perfectly reflecting cavity with two black bodies at points أ و ب. The reflecting surface is composed of two elliptical sections ه1 و ه2 and a spherical section س, and the bodies at أ و ب are located at the joint foci of the two ellipses and ب is at the center of س. This configuration is such that apparently black body at ب heat up relative to أ: the radiation originating from the blackbody at أ will land on and be absorbed by the blackbody at ب. Similarly, rays originating from point ب that land on ه1 و ه2 will be reflected to أ. However, a significant proportion of rays that start from ب will land on س will be reflected back to ب. This paradox is solved when the black bodies finite sizes are considered instead of punctual black bodies. [41][42]

Despite being dismissed as pseudoscientific, perpetual motion machines have become the focus of conspiracy theories, alleging that they are being hidden from the public by corporations or governments, who would lose economic control if a power source capable of producing energy cheaply was made available. [43] [44]


Cause of worst mass extinction ever found

French newspapers report that the trial hasn't lived up to expectations.

  • The French government initially invested in a rural solar roadway in 2016.
  • French newspapers report that the trial hasn't lived up to expectations.
  • Solar panel "paved" roadways are proving to be inefficient and too expensive.

Turns out that solar power highways aren't all they're cracked up to be. In 2016, France put forth an audacious plan to build 620 miles (1,000 kilometers) of solar highways composed of photovoltaic panels. They believed that the completed roadway would be able to one day power up to 5 million homes. The French government invested €5 million to test out the concept.

It's now been nearly three years since their first trial run with a paved 0.6 mile solar stretch in rural Normandy. Engineers and government officials estimated that this first solar road could power up to 5,000 homes. That wasn't the case.

So far the "Wattway" initiative has been a disappointing failure.

France’s failed solar roadway

The Wattway in France consists of 2,800 photovoltaic panels, running the length of one kilometer (0.62 miles) stretching from the small town of Tourouvre-au-Perche. The construction group responsible for the building, Colas, said that the solar panels were covered with a special resin that contained silicon, which protected the cells from 18-wheeler traffic.

The project seemed to be doomed from the start. This region in Normandy, France is not known for its abundance of sunshine. Usually, a city in Normandy only has 44 days of strong sunlight.

Since the opening of the road, panels have routinely come loose or broken into pieces. In May 2018, 90 meters (300 feet) of the roadway had to be destroyed. It was quickly apparent that the solar panels couldn't withstand the wear and tear of sustained traffic or the forces of nature.

In a report from the Global Construction Review, it was found that engineers didn't take into account the damage that would be caused by thunderstorms, leaf mold, and huge tractors that would be using the road. In the first few months, the highest amount of energy generated from the roadway hit only half their stated goal at around 150,000kWh before falling to 78,000 in 2018 and finally 38,000 in early 2019.

The vice president of the Network for Energy Transition, Marc Jedliczka, stated: "The technical and economic elements of the project were not sufficiently understood. It is a total absurdity to innovate at the expense of solutions that already exist and are much more profitable, such as photovoltaics on roofs."

The idea for solar roadways has been met with a great deal of skepticism from many experts in the renewable field. They've routinely been found to be too expensive and inefficient.

Moving forward with other solar projects

Two local roofers, Pascal and Eric, were interviewed by the French newspaper Le Monde concerning the project. "The engineers of this project surely did not think about the tractors that would roll over," they stated.

While the resin coating was able to stop the panels from being crushed, it created so much extra noise that the locals had to lower the speed limit to 70 km/h (43 mph). The roadway has been described as degraded, and "pale with its ragged joints. . . solar panels that peel off the road and the many splinters that enamel resin protecting photovoltaic cells."

The first large scale solar roadway has turned out to be completely bunk. It's unlikely that this idea will be feasible in the near future. Colas Wattway has admitted as much. Managing director Etienne Guadin told Le Monde that this roadway wouldn't be going to market.

"The Tourouvre model is not the one that we are going to market. Our system is not mature on long distance traffic. . . We are now focusing on small modules of 3, 6 or 9 sq. m — enough to provide enough electricity for a CCTV camera, bus shelter lighting or an electric bicycle charging station."


Why is mass conserved in chemical reactions?

Mass is ليس conserved in chemical reactions. The fundamental conservation law of the universe is the conservation of mass-energy. This means that the total mass و energy before a reaction in a closed system equals the total mass و energy after the reaction. According to Einstein's famous equation, ه = mc 2 , mass can be transformed into energy and energy can be transformed into mass. This is not some exotic process, but in fact happens every time there is a reaction. Mass is therefore never conserved because a little of it turns into energy (or a little energy turns into mass) in every reaction. But mass+energy is always conserved. Energy cannot be created out of nothing. It can only be created by destroying the appropriate amount of mass according to ه = mc 2. Between mass and energy, energy is the more fundamental property. In fact, modern physicists just consider mass an alternate form of energy. For this reason, they don't usually call it the "Law of Conservation of Mass/Energy" but rather call it the "Law of Conservation of Energy" with the implication that this statement includes mass.

In nuclear reactions (changes to the nucleus of atoms), there is enough energy released or absorbed that the change in mass is significant and must be accounted for. In contrast, chemical reactions (changes to only the electrons in atoms) release or absorb very little energy compared to nuclear reactions, so the change in mass of the system is often so small that it can be ignored. As a reasonable approximation only, therefore, chemists often speak of the conservation of mass and use it to balance equations. But strictly speaking, the change in mass of the system during a chemical reaction, though small, is never zero. If the change in mass were exactly zero, there would be no where for the energy to come from. Chemists like to speak of "chemical potential energy" and talk as if the energy released in a reaction comes from the potential energy. But "chemical potential energy" is just an old-fashioned term for what we now know is mass. Fundamentally, when chemists say "potential energy" they mean "mass". There is not some bucket of potential energy in an atom from which a reaction can draw. There is just mass.

The loss (or gain) of mass during all reactions, whether chemical or nuclear, is very well established and has been confirmed experimentally. There are four general types of basic reactions:

  1. The breaking of bonds, which always absorbs energy and increases mass.
  2. The formation of bonds, which always releases energy and decreases mass.
  3. The transformation of existing bonds which is really the excitation of the system to different states (always absorbs energy and increases mass) and de-excitation of the system to different states (always releases energy and decreases mass).
  4. The creation of particles (always absorbs energy and increases mass) and annihilation of particles (always releases energy and decreases mass).

Note that when a chemical reaction absorbs energy, and therefore gains mass, it's not like electrons are created. The extra mass is not caused by the appearance of new particles. Rather, the extra mass is held in the system as a whole. Depending on the position and state of particles in a system relative to each other, the system gains or loses mass in addition to the individual masses of the particles. This concept is very similar to the classical concept of potential energy, but we now know that the energy is actually stored as mass. If you measure with very sensitive equipment the sum of the mass of two million hydrogen atoms and one million oxygen atoms that are separated from each other, then measure the mass of one million water molecules, you will find theses masses to be different.


How does the law of conservation of energy relate to a bat hitting a baseball?

Energy from you moving the bat goes to the energy to propel the ball forward.

تفسير:

Law of Conservation of energy states that the total energy of an isolated system remains constant or that energy can neither be created nor destroyed, rather, it can only be transformed from one form to another.

This means that in an ideal world where energy is never lost. If I bounced a ball it would keep bouncing without changing or slowing down, nothing because none of its energy would be lost as heat by the friction the ball has with the ground and therefore its momentum would keep it going perpetually. This would also mean that the object is elastic (cannot be deformed) because when you bounce a ball for instance the ball deforms slightly upon impact with the floor then regains its round shape again.

However, in real life this doesn't exist so for your example, if I hit a ball with a bat at first if I'm rotating the bat with some momentum and then when the bat impacts the ball it transfers the energy from you hitting it to the ball which the propels in a projectile/curve (if you're a good baseball player).


شاهد الفيديو: استاذ فيزياء يخاطر بحياته ليثبت لطلابه قانون حفظ الطاقة (شهر نوفمبر 2021).