ТЕМА: ПРОЯВИ ЗАКОНІВ ЗБЕРЕЖЕННЯ В ТЕПЛОВИХ, ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ, ЯДЕРНИХ ЯВИЩАХ

Закон збереження енергії для теплових процесів. Закон збереження енергії стверджує, що кількість енергії при будь-якому її перетворенні залишається незмінною. Але прагнення до рівноваги означає, що в подій є певний хід: тепло передається від нагрітих тіл до холодних; не може м’яч, що лежить на столі, самостійно почати рухатись, не може тіло нагрітися, якщо йому не передати певної кількості теплоти.

Закон збереження енергії для теплових процесів можна сформулювати так: неможливо перевести теплоту від більш холодної системи до більш гарячої за відсутності інших одночасних змін в обох системах або в оточуючих тілах.

Вивчаючи різні механічні й теплові процеси, можна зробити висновок, що головний фундаментальний закон фізики - це закон збереження енергії. Під час усіх явищ, які відбуваються у природі, енергія не виникає і не зникає, вона тільки перетворюється з одного виду на інший, кількісно залишаючись незмінною.

Уявлення про частинки заряду дають підстави стверджувати, що заряд зберігається. Коли тіла заряджаються шляхом тертя, то заряджені частинки переносяться від одного тіла до іншого. Той заряд, який набуває одне тіло, інше тіло втрачає. Коли пластини електричних терезів заряджаються від батареї гальванічних елементів, то остання переносить заряд від однієї пластини до іншої. Заряди пластин рівні й протилежні за знаком.

За деяких дуже незвичайних обставин можна «створювати» заряджені частинки, але ми побачимо, що вони завжди утворюються парами, і заряд однієї частинки дорівнює за значенням і протилежний за знаком до заряду другої. Іноді природа сама «створює» заряджені частинки, наприклад нейтрон перетворюється у протон і електрон. Повний заряд дорівнює нулю до і після перетворення.

Досліди і наявні дані спостережень показують, що повна кількість заряду ніколи не змінюється. Подібно до закону збереження енергії, збереження заряду є законом природи, що поширюється на всі явища, які ви знаєте.

Отже, під час електризації тіл справджується фундаментальний закон природи, який називають законом збереження електричного заряду. Цей закон справджується лише для електрично ізольованих, або замкнутих, систем, які не обмінюються електричними зарядами з тілами чи частинками, що не входять до цих систем.

У замкнутій системі заряджених тіл алгебраїчна сума зарядів залишається сталою.

Якщо окремі заряди позначити через q₁, q₂, q₃ ... q_n, то

q₁ + q₂ + q₃ + - + q_n = const.

Із цього закону також випливає, що під час взаємодії заряджених тіл не може виникнути чи зникнути заряд тільки одного знака. Виникнення позитивного електричного заряду завжди супроводжується появою такого самого за модулем негативного електричного заряду.

Закон збереження заряду встановив у 1750 р. американський учений і видатний політичний діяч Бенджамін Франклін. Він також уперше ввів поняття про позитивні й негативні електричні заряди, позначивши їх знаками «+» і «-».

Одним з основних законів природи є закон збереження маси та енергії:

сумарні маса та енергія, що вступили в реакцію, дорівнюють сумарній масі та енергії продуктів реакції.

По суті, це є універсальний закон, але, як правило, його розділяють на два. Хімія має справу із законом збереження маси, а фізика - із законом збереження енергії.

Закон збереження маси: маса речовин, що вступили в реакцію, дорівнює масі речовин, що утворилися внаслідок реакції.

Цей закон не є точним, адже він не враховує зміну маси під час виділення або поглинання енергії. Однак під час хімічних процесів зміна маси така мізерна, що нею просто нехтують.

Закон збереження та перетворення енергії: енергія не створюється з нічого і нікуди не зникає, а лише перетворюється з одного виду в інший в еквівалентних кількостях.

Залежність між масою та енергією математично виразив Ейнштейн:

Е = mс².

Зміна маси відчутна тільки під час ядерних реакцій, у ході яких виділяється велика кількість енергії.

З точки зору атомно-молекулярної теорії закон збереження маси пояснюють так: під час перебігу хімічних реакцій атоми не зникають і не з’являються, а відбувається їх перегрупування.

Дом.завдання;

1. У чому суть закону збереження енергії для теплових процесів?

2. Що пояснює закон збереження електричного заряду?

3. Який зміст закону збереження маси речовини?

4. Яку формулу вивів Ейнштейн і про що вона свідчить?