התפתחות המושג אנרגיה התפתחות המושג אנרגיה • • • • • • העת העתיקה חכמי האסלם תורת החום - תרמודנמיקה עבודה מכנית והמרת אנרגיה הכללה - חוקי האנרגיה יחסות : אנרגיה ומסה תפיסת העולם העתיק •
Download ReportTranscript התפתחות המושג אנרגיה התפתחות המושג אנרגיה • • • • • • העת העתיקה חכמי האסלם תורת החום - תרמודנמיקה עבודה מכנית והמרת אנרגיה הכללה - חוקי האנרגיה יחסות : אנרגיה ומסה תפיסת העולם העתיק •
התפתחות המושג אנרגיה התפתחות המושג אנרגיה • • • • • • העת העתיקה חכמי האסלם תורת החום -תרמודנמיקה עבודה מכנית והמרת אנרגיה הכללה -חוקי האנרגיה יחסות :אנרגיה ומסה תפיסת העולם העתיק • האדם והארץ במרכז • דיון מדעי על הדרך בה האלים מנהלים את העולם. העת העתיקה • אריסטו (מאה 4לפנה"ס) משתמש במושג Energeiaבאתיקה (חיבור פילוסופי): – פעילות ,תנועה ,כוח בפעולה: מצב פעיל/עובד ,מימוש של כוח (בניגוד ליכולת או בעלות על יכולת (פוטנציאל). – התממשות של פונקציה: תענוג מבוסס על אנרגיה מכיוון שהוא מאפשר התממשות של פונקציה אנושית (בניגוד לדעה הגורסת כי תענוג מתרחש כאשר חוסר מתמלא). - 1021עלי אל חסן • ספר האופטיקה (כיתב אל מנזיר) – – – – – – – שינה את ההתייחסות למדע וניסויים (המדען הראשון) קרני אור נעים בקו ישר תא חשוך Camera Obscura אנטומיה של העין ותהליך הראיה (הפריך את תיאוריית קרני העין) גיאומטריה של השתקפות במראה תופעת הדמדומים (צבעי השקיעה) כוח הגדלה של עדשות • "לחלקים הקטנים ביותר של אור תכונות גיאומטריות...הם חסרים כל תכונה ניתנת לתחושה מלבד אנרגיה". - 1121אל קהזני Al-Khazini • ספר התבונה המאוזנת (איזון התבונה) – יסודות המתמטיקה הקלסית – דינאמיקה ,וסטאטיקה , משקל ,מרכז מסה – יחס נפח משקל של חומר (משקל סגולי) • גרוויטציה :כוח מכוון למרכז העולם (כדה"א) ,חזק ככל שמתקרבים למרכז. גרוויטציה אור כאנרגיה 1,000 AC energia כוח בפעולה 0 -400 BC 1667פלוגיסטון -בעירה • בכר – "חינוך פיזקאלי" ,מרחיב את החלוקה של החומר ל 4יסודות (אש ,אויר ,אדמה ,מים). • בחומרים מסוימים כלוא פלוגיסטון ,חומר חסר צבע ,ריח או מסה ,שבזמן בעירה חוזר אל "מצבו האמיתי" (שכבר לא תומך בבעירה). • תיאוריה שסיפקה הסבר אחד לתופעות של בעירה ,מטבוליזם וחלודה. – תפקיד האוויר (בנשימה) לסלק את הפלוגיסטון. כוח החיים Vis Visa • , 1689גוטפריד ליבניץ – שימור אנרגיה של גופים – מתנגש עם שימור המומנטום (ניוטון )1727 - 1643 • התייחסות לחום (הנוצר בזמן תנועה) כאל צורה נוספת של .Vis Viva קלוריק Caloric • • • • , 1770ניסויים מוכחים שתיאוריית הבעירה (פלוגסטון )1667אינה מספקת ,תיאוריה חדשה מוצעת. קלוריק הוא נוזל חסר צבע ומשקל הזורם מגופים חמים לתוך גופים קרים. כמות הקלוריק ביקום קבועה (שימור) 1780פריג'וריק ( )frigoricהוא חוסר של קלוריק ניצני התרמודינאמיקה • – 1783בחינה משווה של שתי התיאוריות המתחרות Vis Vivaו ( Caloricלה-פלאס). • – 1798בחינה של ייצור תותחים (והחום שנוצר תוך כדי היצור) מחזקת את ההנחה שעבודה מכנית ניתנת להמרה לחום (רמפורד). חום כתוצאה מחיכוך (ולא מבעירה) השפעת הטכנולוגיה • – 1780מנועי קיטור ראשונים • – 1800שימוש במכרות פחם, לשאיבת מים. – מחליפים סוסים (כוח סוס ,כמה סוסים מחליף המנוע) – יעילות נמוכה 2% • מהנדסים ומדענים מחפשים במרץ ביטויים כמותיים לעבודה מכנית ,הספק ויעילות עבודה ואנרגיה • ,1807תומס יאנג – מעדכן את הנוסחה 2 VisViva 1 m v 2 • , 1837מוהאר – בעולם הפיזיקה יש רק סוכן אחד הנקרא Kraft (עבודה או אנרגיה) והוא יכול להופיע בהתאם לנסיבות כתנועה ,משיכה כימית ,מגנטיות ,חשמל או אור; מכל תבנית ניתן להמיר את האנרגיה לתבנית אחרת. חום ועבודה מכנית ()II • ,1841מאייר – רופא צעיר של ספינה למזרח אסיה – מגלה כי הדם של אנשים באזורים חמים אדום יותר. – מניח כי שהם צורכים פחות חמצן כדי לקיים את טמפרטורת הגוף. – מוצא קשר מתמטי בין עבודה מכנית לחום – זוכה להתעלמות מצד הקהילה המדעית חום ועבודה מכנית ()III • ,1843גיימס ג'אול ()Joule מוכיח בניסוי כי ניתן להמיר עבודה מכנית ל(אנרגיה של) חום. • עבודה מכנית :גוף בעל משקל נתון יורד גובה נתון מסה ואנרגיה II 16 – 1843ג'אול הדמיון בין חימום לעבודה אפשר לחמם מים ע"י השקעת חום (חימום) או ע"י עבודה מכנית (סיבוב הבוחש שתוך המים) חוק השימור (והמרה) הראשון ג'אול מצא כי על מנת להעלות את הטמפרטורה של 1פאונד מים ב 1מעלה (פרנהייט) צריך להשקיע של (עבודה מכנית) כוח של 1פאונד לאורך 772.24רגל התפתחות המושג אנרגיה 2,000 AC עבודה מכנית וחום Vis Viva 1,500 AC קלוריק פלוגיסטון שלבים לקראת חוק שימור האנרגיה • • • • • 1800רמפורד עבודה מכנית (קידוח) יוצרת חום – 1800 מנועי קיטור – חום הופך לעבודה מכנית 2 – 1807יאנג מהירות ומסה כאנרגיה VisViva 1 m v 2 – 1840מאייר קשר בין חמצן (כימיה) וטמפרטורה לעבודה 1843ג'ואל הפיכה מדידה של אנרגיית גובה לאנרגיית חום 1850החוק הראשון של התרמודינאמיקה • Energy can neither be created nor destroyed. It can only change forms. In any process in an isolated system, the total energy remains the same. • אנרגיה אינה יכולה להיווצר או להעלם, אנרגיה יכולה רק לשנות את המופע שלה. בכל תהליך במערכת מבודדת סכום האנרגיה אינו משתנה.