تحقیق در مورد آشنایی با انرژی هسته‌ای و استفادههای صلح جویانه از آن در صنعت و اقتصاد 23 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 27

آشنایی با انرژی هستهای و استفادههای صلح جویانه از آن در صنعت و اقتصاد

1- مقدمه

انرژی هسته ای از عمده ترین مباحث علوم و تکنولوژی هسته ای است و هم اکنون نقش عمده ای را در تأمین انرژی کشورهای مختلف خصوصا کشورهای پیشرفته دارد. اهمیت انرژی و منابع مختلف تهیه آن، در حال حاضر جزء رویکردهای اصلی دولتها قرار دارد. به عبارت بهتر، بررسی، اصلاح و استفاده بهینه از منابع موجود انرژی، از مسائل مهم هر کشور در جهت توسعه اقتصادی و اجتماعی است. امروزه بحرانهای سیاسی و اقتصادی و مسائلی نظیر محدودیت ذخایر فسیلی، نگرانیهای زیست محیطی، ازدیاد جمعیت، همگی مباحث جهان شمولی هستند که با گستردگی تمام فکر اندیشمندان را در یافتن راه کارهای مناسب برای حل معظلات انرژی در جهان به خود مشغول داشته اند.

در حال حاضر اغلب کشورهای جهان به نقش و اهمیت منابع مختلف انرژی در تأمین نیازهای حال و آینده پی برده و سرمایه گذاری ها و تحقیقات وسیعی را در جهت سیاست گذاری، استراتژی و برنامه های زیربنایی و اصولی انجام می دهند. در میان حاملهای مختلف انرژی، انرژی هسته ای جایگاه ویژه ای دارد. هم اکنون بیش از 430 نیروگاه هسته ای در جهان فعال می باشند و انرژی برخی کشورها مانند فرانسه عمدتا از برق هستهای تأمین می شود.

جمهوری اسلامی ایران بیش از سه دهه است که تحقیقات متنوعی را در زمینه های مختلف علوم و تکنولوژی هسته ای انجام داده و براساس استراتژی خود، مصمم به ایجاد نیروگاههای هسته ای به ظرفیت کل 6000 مگاوات تا سال 1400 هجری شمسی می باشد. در این زمینه، جمهوری اسلامی ایران در نشست گذشته آژانس بین المللی انرژی اتمی، تمایل خود را نسبت به همکاری تمامی کشورهای جهان جهت ایجاد این نیروگاهها و تهیه سوخت مربوطه رسما" اعلام نموده است.

2- سوخت هسته ای

استفاده از سوخت هستهای برای تولید انرژی، با به کارگیری اولین راکتورهای قدرت در دهه 60 میلادی شروع شد و تولید و مصرف آن به طور پیوسته رو به افزایش بوده است.

پایه صنعت انرژی هستهای مبتنی بر استفاده از انرژی درونی اورانیوم میباشد. بر حسب نوع راکتور نیروگاه اتمی، قسمت اصلی این انرژی و یا بخش کوچکی از آن مورد استفاده قرار میگیرد.

یکی از تفاوت های اساسی سوخت هستهای با سوخت فسیلی، پدیده شکافت هستهای در سوخت است. با تولید انرژی به وسیله شکافت، ساختار سوخت به صورت آرام ولی پیوسته تغییر کرده و پاره های شکافت رادیو اکتیو را به وجود میآورد. از این حهت رعایت مسایل ایمنی و پیش بینی جداره های بازدارنده متوالی در راکتور برای جلوگیری از پخش مواد رادیواکتیو ضروری است.

یکی دیگر از ویژگی های سوخت هستهای، امکان استفاده از آن در یک مدار بسته یا چرخه سوخت است. با بازفرایابی سوخت مصرف شده که در حال حاضر در کشورهای صنعتی انجام میگردد، اورانیوم مصرف نشده و پلوتونیوم تولید شده در راکتور برای مصرف دوباره، برگشت داده میشود.

در راکتورهای هستهای از شکافت هستهای برای تولید انرژی گرمایی استفاده میشود. این انرژی حرارتی به وسیله توربین به انرژی مکانیکی و توسط ژنراتور به انرژی الکتریکی تبدیل میشود. بنابراین، راکتورهای هستهای همان نقشی را در نیروگاه هستهای ایفاد میکنند که دیگهای بخار در نیروگاه های حرارتی با سوخت فسیلی به عهده دارند. تفاوت نیروگاههای هستهای با حرارتی در نوع سوخت مصرفی آنهاست که در اولی از سوفت هستهای و در دومی از مواد نفتی، گاز یا زغال سنگ استفاده میشود.

ماده اصلی که برای سوخت راکتورها به کارمیرود، اورانیوم یا ترکیباتی از این فلز است که به علت خاصیتی که در جذب نوترون و شکافت هستهای دارد، مورد استفاده قرار میگیرد. اورانیوم یک ماده رادیواکتیو است که در طبیعت یافت میشود. پلوتونیوم فلز دیگری است که برای سوخت در راکتورهای قدرت به کار میرود ولی این فلزکه آن هم رادیواکتیو است، در طبیعت یافت نمیشود و از واکنش های هستهای اورانیوم به وجود میآید.

3- انرژی هسته ای

انرژی به دست آمده از فعل و انفعالات هسته ای را انرژی هسته ای می گویند. این انرژی از دو منشا می تواند سرچشمه بگیرد. یکی شکافت هسته  اتمهای سنگین و دیگر همجوشی یا گداخت هسته اتمهای سبک، که به اختصار به این دو فعل و انفعال هسته ای که به تولید انرژی هسته ای منجر می گردند پرداخته می شود.

تحقیق درمورد تأثیر اندازه تخم مرغ روی حرارت تولیدی و انتقال انرژی از تخم مرغ به جوجه ها 20 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 20

عنوان: تأثیر اندازه تخم مرغ روی حرارت تولیدی و انتقال انرژی از تخم مرغ به جوجه ها

ترجمه و تلخیص : مهندس احمد صلاحی– سرپرست کارخانه جوجه کشی اشراق (ماهان ورامین)

مهندس مژده موسی نژاد–عضو هیأت علمی دانشگاه کهنوج

چکیده:

تخم مرغهای کوچک (گرم 12/01/56) و بزرگ(11/070) را در شرایط یکسان در دمای 8/37 درجه سانتی گراد خوابانده و سعی گردید که درجه حرارت پوسته تخم مرغ ثابت بماند. ماده خشک، خاکستر، پروتئین، مقدار چربی در آلبو من، زرده ، لاشه بدون زرده (YFB) وبقایای زرده(RY) مقدار کربو هیدرات و میزان کالری آنها مورد محاسبه قرار گرفت.

برای داشتن دمای یکسان روی پوسته تخم مرغ ها در هر گروه ، بعد از 15 روزگی، میزان حرارت تولیدی تخم مرغ های درشت در مایسه با تخم مرغهای کوچک بیشتر بوده و دمای ماشین را در این گروه پایین تر تنظیم می کنیم. نتایج مصرف مواد مغذی نشان داد که میزان چربی بالا و مقدار پروتئین کمتر در بقایای کیسه زرده در جوجه های هچ شده از تخم مرغهای کوچک است. کسر تنفسی (RQ) در تخم مرغهای کوچک و بزرگ یکسان بوده و میزان انتقال انرژی از تخم مرغ به لاشه بدون زرده(YFB) در هر دو دسته از تخم مرغها یکسان است. نتایج نشان می دهد که وزن کیسه زرده در جوجه های حاصل از تخم مرغهای درشت در مقایسه با تخم مرغهای کوچک نسبتاً بالاتر است.

مقدمه

محققان زیادی وجود دارند که در گزارشات خود به این نکته اشاره دارند که تخم مرغهای بزرگ حرارت بیشتری نسبت به تخم مرغهای کوچک تولید می کنند. همچنین تخم مرغهای درشت مشکلات بیشتری در حذف حرارت مازاد خود خواهند داشت(فرنچ،1997) در اثر افزایش اندازه تخم مرغ، نسبت کاهش می یابد که این امر سبب کاهش سرعت جریان هوا در اطراف تخم مرغ در انکوباتورهای تجاری می شود(فرنچ،1997). میجرهوف در سال 2002 نشان داد که خواباندن تخم مرغ درشت و کوچک تحت شرایط یکسان سبب می شود که تخم مرغهای درشت حرارت بیشتری تولید کرده و آنها در دفع حرارت مازاد خود مشکلات بیشتری داشته که نتیجه آن دریافت بیشتر حرارت توسط جنین این تخم مرغهاست.

لورنی و همکاران در سال 2005 از واژه درجه حرات پوسته تخم مرغ (EST= egg shell temperature) استفاده نمودند که آن بازتابی از درجه حرارت جنین می باشد. زیرا که اندازه تخم مرغ(egg size) تاثیر زیادی بر حرارت جنین داشته که آن شامل حرارت تولیدی(heat production) و انتقال حرارت می گردد.

دانش ما نشان می دهد که تاکنون تحقیقات زیادی در مورد اثرات اندازه تخم مرغ بر روی رشد و نمو جنین و درصد هچ صورت گرفته که تمام این مطالعات مستقل از درجه حرارت جنین است.

دراین مقاله تاثیر اندازه تخم مرغ بر روی حرارت تولیدی، رشد و نمو جنین ، انتقال انرژی از تخم مرغ به جنین ، در تخم مرغ هایی با اندازه مختلف که در دمای 8/37 سانتی گراد مورد بررسی قرار می گیرد .

مواد و روشها

*راه اندازی و اجرای آزمایش:

در چهار آزمایش که در آن تخم مرغهای کوچک و بزرگ به صورت جداگانه خوابانده شده و دمای پوسته تخم مرغ(EST) درحد 8/37 سانتی گراد حفظ می شود. دمای پوسته تخم مرغ را از 5 عدد تخم مرغ نطفه دار به طور مداوم بدست آورده و دمای ماشین به صورت اتوماتیک هر 5 دقیقه یکبار تنظیم شده تا از 8/37 درجه سانتی گراد تغییر نکند. حرارت تولیدی را از روی اکسیژن معرفی و دی اکسید کربن تولیدی محاسبه می کنند. با استفاده از آنالیزهای شیمیایی میزان انرژی در آلبومن تخم مرغ، زرده تخم مرغ قبل از انکوباسیون و انرژی موجود در TFB و RY در جوجه های هچ شده محاسبه گردید.

*تخم مرغهای نطفه دار و انکوباسیون:

تخم مرغهای نطفه دار و درجه یک(First grade) از گله اجداد Hybro G انتخاب شده و سپس آنها را در دو دسته کوچک (small) با وزن 54 تا 56 و بزرگ یا درشت (Large) 72- 70 گرم قرار داده و بمدت 5 و 7 روز ذخیره گردید. در هر دسته 30 عدد تخم مرغ کوچک یا درشت وجود داشته و 5 عدد از آنها از نظر حرارت تولیدی مورد ارزیابی قرار گرفتند.

تخم مرغها در داخل دستگاهی قرار گرفته (267L) که در آن چرخش به صورت اتوماتیک و در هر 30 دقیقه یکبار و با زاویه 90 درجه انجام می گردید . دو دستگاه فن برای مخلوط نمودن هوای تازه با جریان هوای موجود در دستگاه ترکیب شده و در اطراف تخم مرغ ها گردش می کند . سنسورهای دما و رطوبت دستگاه به شرح زیر بوده است:

-سنسور حرارت: از نوع pt 100، Sensor data BV، Rij swijk، ساخت هلند.

-سنسور رطوبت: از نوع Vaisala sensor

همچنین 5 سنسور دیگر از نوع pt 1000 برای اندازه گیری حرارت تولیدی تک تک تخم مرغها استفاده گردید(EST) .

سنسورها را با نوارچسب (Tesa BV ساخت شرکت Almere کشور هلند) به روی پوسته محکم کرده تا میزان

تحقیق درمورد نقش کراتین و گوانیدینواستیک اسید در متابولیسم انرژی 4 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

فرمت فایل word  و قابل ویرایش و پرینت

تعداد صفحات: 5

نقش کراتین و گوانیدینواستیک اسید در متابولیسم انرژی

کراتین یک ترکیب طبیعی موجود در بدن حیوانات است و نقش مهمی در متابولیسم انرژی در بدن آنها ایفا می کند. ماده ی مغذی و نیمه ضروری کراتین (ماده ی متبلور و سفیدی که از دسته ی مواد ازت دار به فرمولC4H9N3O2 که در عضلات جانوران مهره دار به صورت فسفو کراتین یا به صورت آزاد یافت می شود) یک مولکول مهم برای ذخیره سازی انرژی در زمانهای کوتاه می باشد. انرژی حاصل از مازاد آدنوزین تری فسفات (ATP) به سرعت توسط کراتین گرفته می شود و یا بر عکس .

واکنش بین کراتین فسفات و ATP به وسیله ی آنزیم کراتین کنیاز کاتالیز می شود. گوانیدینواستیک اسید (GAA) ماده ای است قلیایی و بسیار جاذب الرطوبه و متبلور که در بافت های حیوان یافت می شود . و تنها پیش ساز کراتین می باشد .

کراتین در کبد به طور طبیعی از متیلاسیون گوانیدینواستیک اسید ساخته می شود که GAA خود نیز در کلیه از گلایسین و آرژنین سنتز می شود و سپس به کبد منتقل می شود .

شکل2-1 چگونگی تولید GAA وکراتین در بدن

/

اگرچه کبد و کلیه مسئول این فعل و انفعالات است اما تمامی سلول ها و خصوصاً سلول های ماهیچه ای حاوی تمامی آنزیم های مورد نیاز هستند.(Wyss and Kaddurah-Daouk2000)

کراتین و فسفو کراتین جزء مواد کلیدی انتقال انرژی در تمامی سلول های زنده مهره داران می باشد.هر سیستم کراتین فسفوکراتین پشتیبان سیستم ATP/ADP در نگهداری و انتقال سریع انرژی مخصوصاً در سلول های ماهیچه است . بخش عمده ی ذخیره ی کراتین (بیشتر از 95%) در ماهیچه های اسکلتی یافت می شود ، بخشی از کراتین (2-1.5 %) هر روزه به گونه ی بی بازگشت تبدیل به کراتنین می شود که توسط ادار دفع می شود . این نشان دهنده ی این است که نیاز به جایگزینی مداوم ذخیره ی کراتین یا از طریق سنتز مجدد (de-novo synthesis) و یا از طریق تغذیه می باشد .

کراتین و GAA در گیاهان یافت نمی شود لذا تحت شرایط تغذیه کاملاً گیاهی تمامی کراتین مورد نیاز می بایستی از طریق سنتز مجدد فراهم شود. که براساس تحقیقات انسانی بر روی گروه های تغذیه گیاهی (گیاهخواران ) (2000, schek) اتخاذ شده.

در استفاده از خوراکهای کاملاً گیاهی در مقایسه با جیره های حاوی پروتئین گیاهی کاهش شدید بازدهی (خصوصاً در ضریب تبدیل ) مشاهده شد (2004 , Richter) لذا این طور گمان می رود که توانایی ایجاد کراتین در حالت سنتز مجدد محدود می باشد از این رو کراتین یک ماده ی نیمه ضروری شناخته می شود.

در آزمایشی که برروی گوشت سینه ی مرغ های تغذیه شده با دوزهای مختلف GAA انجام شد به اثبات رسید که مصرف GAA موجب بیشتر شدن کراتین گوشت سینه شد و ازطرف دیگر موجب کاهش محتوای GAA گوشت سینه شده که البته این به خاطر غیر فعال شدن آنزیم بوده. L –arginine: glycine amidino transferase (AGAT). این آنزیم موجب کاتالیز شدن شکل گیری GAA از گلیسین و آرژنین می شود (Wyss and Kaddurah-Daouk2000) .

اصلی ترین مسیر تولید کراتین از GAA در کبد صورت می گیرد اما همانطور که قبلاً توضیح داده شد بافت های ماهیچه دارای تمامی آنزیم های مورد نیاز برای سنتز کراتین می باشد . از این رو می توان این طور نظریه داد که فعالیت AGAT در ماهیچه ها به شکل تدریجی به واسطه ی افزایش میزان ورودی کراتین توسط افزودنی های غذایی GAA کاهش پیدا می کند.

گوشت هایی که در 1 ساعت پس از ذبح نمونه برداری شده بودند سطح بالای مولکول های پر انرژی ( مانند ATP) را همگام با افزایش افزودنی GAA نشان دادند. در حالی که سطح مواد با انرژی پائین (مانند AMP) کاهش پیدا کرده بود.

این تاًثیرات نشان دهنده ی این هستند که گونه ی ذخیره سازی مؤثرتری برای انرژی به واسطه ی افزودنی های GAA در دسترس است که برای نیازهای انرژی سریع برای اهداف متابولیک همانند سنتز پروتئین موجود می باشد.

برای مثال طبق گزارش یونگ و همکاران (2007) با افزایش میزان مونوهیدرات کراتین به سلول های خوک میزان سنتز پروتئین افزایش پیدا کرده در حالی که میزان هضم پروتئین بدون تغییر بوده . از این رو اینطور می توان نتیجه گرفت که GAA به عنوان یک منبع مؤثرکراتین می تواند متابولیسم انرژی ماهیچه را بهبود بخشد.

کراتین به صورت مکمل غذایی به لحاظ خواص شیمیایی دارای ثبات نیست چه در طول مدت نگهداری و چه در مقابل کاهش PH لذا GAA جایگزین مناسب برای کراتین می باشد.

آزمایشات مختلفی در مورد استفاده از کراتین و گوانیدینواستات صورت گرفته که در اینجا به بحث در مورد نتایج این آزمایشات خواهیم پرداخت.

تأثیر GAA و کراتین برروی درصد تلفات

به اثبات رسیده که استفاده از گوانیدینواستات و کراتین هیچ تأثیر معناداری برروی درصد تلفات ندارد(Ringel et al.2007) , (Lemme et al.2007 ).

تأثیر GAA و کراتین برروی افزایش وزن و ضریب تبدیل.

لِمه و همکاران در سال 2007 نشان دادند که GAA می تواند موجب بهبود راندمان شود. و در کل می تواند مشکل جیره های کاملاً گیاهی (کمبود کراتین ) را حل کند. که در این آزمایش در جیره ی گروه شاهد مثبت از 6% پودر گوشت استفاده شده بود و تیمارهایی با جیره های حاوی 04/0 % ،06/0 % ، 08/0 % و 12/0 % گوایندینواستات استفاده شده بود.

بسته به پارامترهای کاربردی مصرف GAA بین 06/0 % تا 12/0 % مؤثر خواهد بود. و با آزمایشات رگرسیونی استفاده از 07/0 % مناسب ترین میزان خواهد بود. همچنین به طور دقیق تر افزودن 08/0 % از این مکمل بیشترین افزایش وزن را نشان داد و افزودن 12/0 % کمترین ضریب تبدیل را به دنبال داشت .

در تحقیقی دیگر رینگل و همکاران در سال 2007 نشان دادند که افزودن کراتین و گوانیدینواستات هر دو می تواند ضریب

تحقیق در مورد انواع انرژی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .DOC ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 19 صفحه

 قسمتی از متن .DOC : 

مقدمه:

برای انسان انرژی گرمایی محسوس ترین انرژی است که از دیرباز در زندگی روز مره با آن سروکار داشته است. حس گرما و سرما، مزایا و مضرات گرمی و سردی انسان را کنجکاو کرد که ماهیت آن را بشناسد. اما تا معادلات تابش الکترومغناطیسی و نحوه ی تولید آنها فرمول بندی نشد، شناخت ماهیت انرژی گرمایی مقدور نشد. با این وجود از نظر فیزیکی، گرما چیزی بیشتر از یک نوع انرژی محسوب نمی شود. اما همه ی انواع دیگر انرژی ها با انرژی گرمایی ارتباط تنگاتنگی دارند.

دوگانگی نور

نور یکی از مباحث و پدیده هایی است که از قرن هیجدهم اندیشه ی دانشمندان را به خود معطوف کرده است. دوگانه بودن خواص نور، یکی از مهم ترین عامل جذب دیگران به خود بوده است. الکترون ها نیز همانند نور دارای خواص موجی و مادی مى باشند، هنگامى که الکترون های یک اتم، انرژی دریافت می کنند به سطوح بالای اتم می روند که حالت برانگیختن به اتم دست داده می شود. هنگامی که الکترون ها از سطوح انرژی بالاتر به سطوح انرژی پایین تر می روند، آن مقدار انرژى را که دریافت کرده اند، به صورت نور پس می دهند. ارتعاش اتم ها باعث تولید نور می شود، و نور گسیل شده از الکترون های یک اتم، در یک جهت و راستا قرار دارند. اما نورهای گسیلی از مجموعه اتم ها در تمام جهات و به خط مستقیم سیر می کنند. بهمین دلیل در لیزر نور های گسیلی در یک جهت و راستا است.

الکترون ها هنگام عبور از مقاومت شتاب منفی می گیرند و تابش می کنند.

نور را می توان در فرآیند های فیزیکی، واکنش های شیمیایی، سوخت و شکاف های هسته ای، مشاهده کرد. قبل از شروع در مورد تولید نور در این فرآیند، بهتر است ابتدا بحثی در مورد گرما داشته باشیم. با پی بردن به ماهیت گرما، می توانیم نور را به آسانی بشناسیم. گرما موجی است که طول موجش بزرگتر از طول موج نور مرئی است. هنگامی که امواج گرما انرژی دریافت می کنند، طول موج آن ها کاهش می یابد و با دریافت انرژی به طور متداول، این امواج در محدوده طیف رنگی (نور مرئی) قرار می گیرند، که در این حالت ما، این امواج گرما را به صورت نور مشاهده می کنیم .

این امواج با دریافت انرژی بیشتر، از محدوده نور مرئی خارج می شوند(مانند شکاف های هسته ای). پس امواج گرما در دو حالت، نامرئی هستند: امواجی که طول موجشان بیشتر از طول موج پرتو فرو سرخ و همچنین امواجی که طول موجشان کمتر از طول موج پرتو فرا بنفش است.

لیزر نور های گسیلی را در یک جهت و راستا می فرستد.

 با این ایده، عقیده همفری دیوی مبتنی بر اینکه نور از تمرکز گرما در یک نقطه ایجاد می شود، اثبات می شود. پس به این نتیجه می رسیم که مبنای نور گرما ست.

حال به بحث اول خود بر می گردیم، و ابتدا از تولید نور در فرآیند فیزیکی می پردازیم: اگر به یک لامپ نگاه کرده باشید متوجه می شوید که عامل روشنایی آن یک رشته فلزی است که می درخشد، و یا اگر به یک آهن گداخته ای توجه کرده باشید، می بینید که آهن بر اثر حرارت روشنایی بدست آورده است. اکنون می خواهیم به عوامل انتشار نور در این فرآیند ها بپردازیم: تمام مواد از ذرات بسیار ریزی ( مولکول ها و اتم ها ) تشکیل شده اند که این مواد پیوسته در حال حرکتند.

در ترمو دینامیک جنبش مولکول ها را گرما می نامند، پس مواد در خود گرما دارند. بنابراین از مواد امواج گرمایی تولید می شود. هنگامی که این مواد انرژی دریافت می کنند، امواج گرمایی آن ها نیز با دریافت این مقدار انرژی طول موجشان کاهش پیدا می کند، و در نتیجه در محدوده نور مرئی قرار می گیرند. فلزی مقاوم رسانایی است که مقاومت الکتریکی آن زیاد است. هنگامی که آن را در مدار می گذاریم و جریان را از آن عبور می دهیم، الکترون های حامل انرژی در مدار، بر اثر بر خورد با اتم های فلز، مقداری از انرژی خود را به فلز منتقل می کنند، و از این طریق امواج گرمای فلز، انرژی دریافت می کنند. و در نهایت ما این امواج گرمایی را به صورت نور مشاهده خواهیم کرد. طرز و مبنای ساختار روشنایی لامپ اینگونه است.

الکترونها بر اثر برخورد با اتمهای مقاومت انرژی تابش می کنند.

تحقیق در مورد انرژی

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات

دسته بندی : وورد

نوع فایل :  .docx ( قابل ویرایش و آماده پرینت )

تعداد صفحه : 4 صفحه

 قسمتی از متن .docx : 

انرژی

انرژی (از واژه یونانی ἐνεργός به معنی فعالیت) یا کارمایه، در فیزیک و دیگر علوم، یک کمیت بنیادین فیزیکی است. انرژی کمیتی است که برای توصیف وضعیت یک ذره، شیئ یا سامانه به آن نسبت داده می شود. در کتاب‌های درسی فیزیک انرژی را به صورت توانایی انجام کار تعریف می‌کنند. تا به امروز گونه‌های متفاوتی از انرژی شناخته شده که با توجه به نحوهٔ آزادسازی و تاثیر گذاری به دسته‌های متفاوتی طبقه‌بندی می‌شوند از آن جمله می‌توان انرژی جنبشی، انرژی پتانسیل، انرژی گرمایی، انرژی الکترومغناطیسی، انرژی شیمیایی و انرژی هسته‌ای را نام برد.

طبق نظریهٔ نسبیت مجموع"جرم و انرژی" پایدار و تغییر ناپذیر است (و آن را قانون بقای جرم و انرژی نامند)؛ بدین معنا که انرژی از شکلی به شکل دیگر و یا به جرم تبدیل شود ولی هرگز تولید یا نابود نمی‌شود. بر طبق تئوری نور بقای جرم و انرژی پیامدی از این اصل است که قوانین فیزیکی در طول زمان بدون تغییر باقی می‌مانند. انرژی هر جسم (طبق نسبیت خاص) جنبش ذرات بنیادی آن جسم است و مقدار آن از معادله معروف آلبرت اینشتین بدست میآید: (باید توجه کرد که این معادله تنها انرژی موجود ذرات را بدست می‌دهد و نه دیگر گونه‌های انرژی (مانند جنبشی یا پتانسیل).

انرژی خورشیدی (حاصل جوشش هسته‌ای اتمهای هیدروژن.

تاریخچه

اصل بقای انرژی در حدود ۱۸۵۰ پایه گذاری شد. منشاء این اصل همانگونه که در مکانیک بکار می‌رود توسط کار گالیله و اسحاق نیوتن فهمانیده شد. در واقع هنگامیکه کار بعنوان حاصلضرب نیرو و تغییر مکان تعریف می‌شود، این تعریف تقریبا بطور خود کار از قانون دوم حرکت نیوتن تبعیت می‌کند. چنین مفهومی تا سال ۱۸۲۶ یعنی زمانیکه ریاضی دان معروف فرانسوی معرفی شد، وجود نداشت. لغت نیرو (از نظر لاتین) نه تنها از نقطه نظر مفهوم آن توسط نیوتن در قوانین حرکتش توصیف شد، بلکه در کمیت‌هایی که اکنون بعنوان کار و انرژی سینتیک (جنبشی)و پتانسیل (نهفته) تعریف می‌شوند بکار می‌روند. این ابهام برای مدت زمانی توسعه هر اصل کلی را در مکانیک در ورای قوانین حرکت نیوتنی مسدود نموده بود.

انرژی جنبشی

هریک از کمیت‌های در معادلات بالا یک انرژی جنبشی Ek است، اصطلاحی که بوسیله لرد کلوین در 1859 معرفی شد

معادله مبین این نکته است که کار انجام شده برروی جسم در شتاب دادن آن از یک سرعت اولیه به سرعت نهائی معادل تغییر در انرژی جنبشی جسم می‌باشد. بر عکس چنانچه یک جسم متحرک توسط عمل یک نیروی مقاوم کند شود ، کار انجام شده بوسیله جسم معادل تغییرش در انرژی جنبشی خواهد بود . در سیستم استاندارد بین‌المللی واحدها که جرم به کیلوگرم و سرعت به متر بر ثانیه است ، انرژی جنبشی دارای واحد گیلوگرم در مجذور ثانیه می‌باشد از آنجائیکه کیلوگرم، متر در مجذور ثانیه به واحد نیوتن بیان می‌شود ، انرژی جنبشی به نیوتن متر یا ژول بیان می‌گردد که همان واحد کار خواهد بود .

در سیستم استاندارد بین‌المللی واحدها که جرم به کیلوگرم و سرعت به متر بر ثانیه است ، انرژی جنبشی دارای واحد گیلوگرم در مجذور ثانیه بر مجذور ثانیه می‌باشد از آنجائکه کیلوگرم متر بر مجذور ثانیه به واحد نیوتن بیان می‌شود ، انرژی جنبشی به نیوتن متر یا ژول بیان می‌گردد که همان واحد کار خواهد بود . در دستگاه مهندسی انگلیسی ، انرژی جنبشی به بیان می‌شود . بنابراین واحد انرژی جنبشی در این دستگاه عبارت خواهد بود از

در اینجا برای هماهنگی ابعاد ، قراردادن ثابت بعدی gc ضروری است.

انرژِی پتانسیل

چنانچه جسمی با جرم معینی از یک ارتفاع اولیه z1 به ارتفاع نهائی z2 بالا رود ، نیروئی حداقل معادل وزنش در جهت بالا باید بر آن اعمال شود

در این معادله شتاب ثقل از محلی به محل دیگر متفاوت است .حداقل کار لازم برای بالا بردن جسم، حاصلضرب این نیرو و تغییر ارتفاع خواهد بود

کار انجام شده بر روی جسم برای بالا بردن آن معادل تغییر در انرژی پتانیسل (Ep) است. بر عکس ، چنانچه جسمی در برابر یک نیروی مقاوم معادل وزنش پایین آورده شود ، کار انجام شده بوسیله جسم برابر تغییر در انرژی پتانسیل می‌باشد. در هر دو حالت کار انجام شده را می‌توان به وسیله معکوس نمودن فرایند و بازگرداندن جسم به شرایط اولیه اش بازیابی نمود .این مشاهده طبیعتا به این تصور منتهی می‌شود که چنانچه کار اعمال شده بر روی جسم در شتاب دادن آن و یا در بالا بردن آن را بتوان بازیابی نمود ، پس این جسم به وسیله خاصیتی چون سرعتش و یا ارتفاعش باید دارای استعداد و یا ظرفیت انجام این کار باشد این فرضیه در مکانیک جسم جامد آنچنان به خوبی ثابت شده است که ظرفیت یک جسم برای انجام کار نام انرژی به دادن اختصاص یافته است ،نامی که از لغت یونانی اقتباس شده و به معنی انجام کار است و بنابراین کار شتاب دهده یک جسم باعث تغییر در انرژی جنبشی آن می‌شود

و کار انجام یافته بر روی یک جسم برای بالا آن باعث تغییر در انرژی پتانسیل آن می‌شود ،

بنابراین انرژی پتانسیل چنین تعریف می‌شود :

در سیستم استاندارد بین‌المللی واحدها ، که جرم به کیلوگرم ،ارتفاع به متر و شناب ثقل به متر بر مجذور ثانیه است، انرژی پتانسیل دارای واحد کیلوگرم-مجذور متر بر مجذور ثانیه است. این همان نیوتن متر و یا ژول که واحد کار است می‌باشد.

در دستگاه مهندسی انگلیسی ، واحد انرژی پتانسیل فوت در پوند نیرو خواهد بود

این بار نیز ثابت بعدی gc برای هماهنگی ابعاد اضافه می‌شود .

اصل بقای جرم و انرژی

در هر یک از آزمایش‌ها فرآیندهای فیزیکی ، تلاش برای یافتن یا تعریف کردن کمیت هایی است که بدون توجه به تغییرات رخ داده شده ، ثابت باقی بمانند . یک چنین کمیتی که قبلا در توسعه مکانیک شناخته شده اشت ، جرم می‌باشد . استفاده مهم قانون بقای جرم بعنوان یک اصل کلی در علم پیشنهاد می نماید که اصول بیشتر بقاء می باید دارای مقدار قابل مقایسه‌ای باشد. بنابراین توسعه مفهوم انرژی بطور منطقی منتهی به اصل بقایش در فرایندهای مکانیکی شد . در صورتیکه به جسمی در هنگام بالا رفتن انرژی داده شود ، پس از آن این جسم می باید این انرژی را در خود نگهدارد تا کاری را که قادر است انجام دهد . جسمی که صعود نموده و مجاز به سقوط آزاد است ، آنقدر انرژی جنبشی کسب می نماید که بهمان اندازه انرژی پتانسیل از دست می‌دهد بطوریکه ظرفیت آن برای انجام کار بدون تغییر باقی می ماند . برای یک جسم در حال سقوط آزاد ، می‌توان نوشت :

اعتبار این معادله بوسیله تجربیات بی شماری تائید شده است . موفقیت در کاربرد آن برای اجسام در حال سقوط آزاد منتهی به تعمیم اصل بقای انرژی برای استفاده در همه فرآیندهای مکانیکی خالص شده است . شواهد تجربی فراوانی تاکنون برای تایید این تعمیم حاصل گردیده است.

اشکال دیگری از انرژی مکانیکی علاوه بر انرزی جنبشی و پتانسیل جاذبه‌ای امکانپذیر است . واضح‌ترین آن انرژی پتانسیل آرایش ساختمانی است. هنگامیکه فنری فشرده شود ، کار توسط یک نیروی خارجی صورت می‌گیرد . از آنجائیکه فنر بعداً می‌تواند این کار را علیه یک نیروی مقاوم خارجی انجام دهد، پس فنر دارای ظرفیت انجام کار است . این انرژی پتانسیل آرایش ساختمانی است . انرژی شکل مشابهی در یک نوار لاستیکی کشیده شده و یا در یک میله کج شده در ناحیه الاستیکی موجود است .

برای افزایش عمومیت اصل بقای انرژی در مکانیک ، ما به کار بالاخص بعنوان شکلی از انرژی می نگریم . این بطور وضوح مجاز است زیرا تغییرات انرژی جنبشی و پتانسیل معادل کار انجام گرفته در تولید آنهاست . در هر حال کار انرژی در انتقال است و هرگز در یک جسم باقی نمی ماند . هنگامیکه کاری انجام گیرد لکن همزمان جای دیگری کار ظاهر نشود ، بشکل دیگری از انرژی تبدیل می‌شود .

جسم یا مجتمعی که توجه بر روی آن متمرکز می‌شود دستگاه (system) نامند . به هر چیز دیگری محیط (surrounding) اطلاق می‌گردد. زمانیکه کاری صورت می‌گیرد،این کار بوسیله محیط بر روی دستگاه و یا بالعکس انجام می‌شود و انرژی از محیط به دستگاه و یا بالعکس انتقال می‌یابد فقط در خلال این انتقال است که شکلی از انرژی بعنوان کار موجود می‌باشد . بر عکس ، انرزی جنبشی و پتانسیل در جسم ذخیره می‌شود . مقادیرشان به هر حال در مقایسه با محیط اندازه گیری می‌شود . بعنوان مثال انرژی جنبشی تابعی از سرعت نسبت به محیط است و انرژی پتانسیل تابعی از ارتفاع نسبت به یک سطح مقایسه می‌باشد . تغییرات در انرژی جنبشی و پتانسیل تابعی از این شرایط مقایسه نیست مشروط بر آنکه آنها ثابت باشند .

انرژی الکتریکی

چنانچه جریان الکتریکی از یک مقاومت عبور کند، انرژی الکنریکی به گرما تبدیل میشود. اگر جریان از یک وسیله برقی عبور کند، مقداری از انرژی الکتریکی به انواع دیگر انرژی تبدیل میگردد (و مقداری از آن همواره با تبدیل شدن به گرما هدر میرود). مقدار انرژی یک حریان الکتریکی به روشهای مخنلف قابل بیان است

در فرمول فوق U اختلاف پتانسیل الکتریکی بر حسب ولت است