حفظ الطاقة

📅 آخر تحديث: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٣ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 38 صور
الموسوعة الحرة

ينص قانون حفظ الطاقة على أن الطاقة الكلية لنظام معزول تظل ثابتة؛ أي أنها محفوظة بمرور الوقت. [ 1 ] في حالة النظام المغلق ، ينص هذا المبدأ على أن إجمالي الطاقة داخل النظام لا يتغير إلا من خلال الطاقة الداخلة إليه أو الخارجة منه. فالطاقة لا تُستحدث ولا تُفنى، وإنما تتحول من شكل إلى آخر. على سبيل المثال، تتحول الطاقة الكيميائية إلى طاقة حركية عند انفجار عصا الديناميت . وإذا جمعنا جميع أشكال الطاقة المنبعثة في الانفجار، مثل الطاقة الحركية والطاقة الكامنة للشظايا، بالإضافة إلى الحرارة والصوت، فسنحصل على مقدار النقص الدقيق في الطاقة الكيميائية الناتج عن احتراق الديناميت.

تقليديًا، كان قانون حفظ الطاقة منفصلاً عن قانون حفظ الكتلة . ومع ذلك، تُظهر النسبية الخاصة أن الكتلة مرتبطة بالطاقة والعكس صحيح من خلالهـ=مج2{\displaystyle E=mc^{2}}المعادلة التي تمثل تكافؤ الكتلة والطاقة ، ويرى العلم الآن أن الكتلة والطاقة محفوظتان ككل. وهذا يعني إمكانية تحويل الكتلة إلى طاقة، والعكس صحيح. ويُلاحظ ذلك في طاقة الربط النووي للنوى الذرية، حيث يُقاس نقص في الكتلة. ويُعتقد أن تكافؤ الكتلة والطاقة يصبح ذا أهمية في الظروف الفيزيائية القصوى، كتلك التي يُحتمل أنها كانت موجودة في الكون بعد الانفجار العظيم بفترة وجيزة ، أو عندما تُصدر الثقوب السوداء إشعاع هوكينغ .

بالنظر إلى مبدأ الفعل الثابت ، يمكن إثبات حفظ الطاقة بشكل صارم من خلال نظرية نوثر كنتيجة لتناظر الإزاحة الزمنية المستمرة ؛ أي من حقيقة أن قوانين الفيزياء لا تتغير بمرور الوقت.

من نتائج قانون حفظ الطاقة أنه لا يمكن وجود آلة حركة دائمة من النوع الأول ؛ أي أنه لا يمكن لأي نظام، دون مصدر طاقة خارجي، أن يزود محيطه بكمية غير محدودة من الطاقة. [ 2 ] وبحسب تعريف الطاقة، يمكن القول إن النسبية العامة تنتهك قانون حفظ الطاقة على المستوى الكوني. [ 3 ] في ميكانيكا الكم ، من المعروف أن نظرية نوثر تنطبق على القيمة المتوقعة ، مما يجعل أي انتهاك متسق لقانون الحفظ مستحيلاً بشكل قاطع، ولكن يبقى وجود أحداث فردية تنتهك قانون الحفظ أو إمكانية رصدها موضع نقاش. [ 4 ]

تاريخ

كان لدى فلاسفة قدماء، منذ عهد طاليس الملطي حوالي 550 قبل الميلاد، تلميحات إلى حفظ جوهر أساسي يتكون منه كل شيء. مع ذلك، لا يوجد سبب محدد لربط نظرياتهم بما نعرفه اليوم باسم "الكتلة والطاقة" (على سبيل المثال، اعتقد طاليس أنها الماء). كتب إمبيدوكليس (490-430 قبل الميلاد) أنه في نظامه الكوني، المؤلف من أربعة عناصر أساسية (الأرض، الهواء، الماء، النار)، "لا شيء يأتي ولا يفنى"؛ [ 5 ] بل تخضع هذه العناصر لإعادة ترتيب مستمرة. من ناحية أخرى، اعتقد إبيقور ( حوالي 350 قبل الميلاد) أن كل شيء في الكون يتكون من وحدات غير قابلة للتجزئة من المادة - السلف القديم لـ"الذرات" - وكان لديه هو الآخر فكرة عن ضرورة الحفظ، مصرحًا بأن "مجموع الأشياء كان دائمًا على ما هو عليه الآن، وسيظل كذلك إلى الأبد". [ 6 ] 

في عام 1605، تمكن العالم الفلمنكي سيمون ستيفن من حل عدد من المشاكل في علم السكون بناءً على مبدأ استحالة الحركة الدائمة .

في عام ١٦٣٩، نشر غاليليو تحليله لعدة حالات، من بينها حالة "البندول المتقطع" الشهيرة، والتي يمكن وصفها (بلغة العصر الحديث) بأنها تحويل الطاقة الكامنة إلى طاقة حركية ثم العودة إليها. وأشار غاليليو إلى أن ارتفاع الجسم المتحرك يساوي ارتفاع سقوطه، واستخدم هذه الملاحظة لاستنتاج مفهوم القصور الذاتي. والجانب اللافت في هذه الملاحظة هو أن ارتفاع الجسم المتحرك على سطح عديم الاحتكاك لا يعتمد على شكل السطح.

في عام 1669، نشر كريستيان هويغنز عرضًا موجزًا ​​لقوانينه الخاصة بالتصادم. ومن بين الكميات التي ذكرها كثوابت قبل وبعد تصادم الأجسام، مجموع زخمها الخطي ومجموع طاقاتها الحركية. مع ذلك، لم يكن الفرق بين التصادم المرن وغير المرن مفهومًا آنذاك، مما أدى إلى جدل بين الباحثين اللاحقين حول أي من هاتين الكميتين المحفوظتين أكثر جوهرية. [ 7 ] في كتابه "ساعة التذبذب" ، قدم هويغنز بيانًا أكثر وضوحًا بشأن ارتفاع صعود الجسم المتحرك، وربط هذه الفكرة باستحالة الحركة الدائمة. استندت دراسته لديناميكيات حركة البندول إلى مبدأ واحد، يُعرف بمبدأ توريتشيلي : وهو أن مركز ثقل جسم ثقيل، أو مجموعة أجسام، لا يمكنه رفع نفسه. وباستخدام هذا المبدأ، تمكن هويغنز من اشتقاق صيغة مركز التذبذب بطريقة "الطاقة"، دون التطرق إلى القوى أو العزوم. [ 8 ]

غوتفريد لايبنتز

بين عامي 1676 و1689، حاول غوتفريد لايبنتز لأول مرة صياغة رياضية لنوع الطاقة المرتبطة بالحركة (الطاقة الحركية). وباستخدام أعمال هيغنز حول التصادم، لاحظ لايبنتز أنه في العديد من الأنظمة الميكانيكية (ذات الكتل المتعددة m<sub> i</sub> ، لكل منها سرعة v <sub> i</sub> )،

∑أنامأناvأنا2{\displaystyle \sum _{i}m_{i}v_{i}^{2}}

كانت الطاقة الحركية محفوظة طالما لم تتفاعل الكتل. أطلق نيوتن على هذه الكمية اسم القوة الحيوية للنظام . يمثل هذا المبدأ بيانًا دقيقًا لحفظ الطاقة الحركية التقريبي في الحالات التي لا يوجد فيها احتكاك. اعتقد العديد من الفيزيائيين في ذلك الوقت، بمن فيهم إسحاق نيوتن ، أن حفظ الزخم ، الذي ينطبق حتى في الأنظمة التي يوجد بها احتكاك، كما هو محدد بواسطة الزخم :

∑أنامأناvأنا{\displaystyle \sum _{i}m_{i}v_{i}}

كانت القوة المحفوظة هي القوة الفيزيائية . وقد تبين لاحقاً أن كلا الكميتين محفوظتان في آن واحد في ظل الظروف المناسبة، كما هو الحال في التصادم المرن .

في عام 1687، نشر إسحاق نيوتن كتابه "الأصول الرياضية للفلسفة الطبيعية" (برينسيبيا)، الذي وضع فيه قوانينه للحركة . وقد تمحور الكتاب حول مفهومي القوة والزخم. إلا أن الباحثين سرعان ما أدركوا أن المبادئ الواردة في الكتاب، وإن كانت مناسبة للكتل النقطية، إلا أنها غير كافية لدراسة حركة الأجسام الصلبة والسائلة. فكانت هناك حاجة إلى مبادئ أخرى.

بحلول تسعينيات القرن السابع عشر، كان لايبنتز يجادل بأن مبدأي حفظ القوة الحيوية وحفظ الزخم يُقوّضان المذهب الفلسفي السائد آنذاك، وهو الثنائية التفاعلية . (خلال القرن التاسع عشر، عندما أصبح مفهوم حفظ الطاقة أكثر وضوحًا، حظيت حجة لايبنتز الأساسية بقبول واسع. ولا يزال بعض الباحثين المعاصرين يدافعون تحديدًا عن الهجمات القائمة على مبدأ الحفظ ضد الثنائية، بينما يدمج آخرون هذه الحجة في حجة أعمّ حول الانغلاق السببي ). [ 9 ]

دانيال برنولي

دافع عن قانون حفظ القوة الحيوية كلٌ من يوهان ودانيال برنولي ، الأب والابن . فقد صاغ الأول مبدأ الشغل الافتراضي المستخدم في علم السكون بصورته العامة الكاملة عام ١٧١٥، بينما بنى الثاني كتابه "الهيدروديناميكا" ، المنشور عام ١٧٣٨، على مبدأ حفظ القوة الحيوية هذا. وقد قادت دراسة دانيال لفقدان القوة الحيوية في الماء المتدفق إلى صياغة مبدأ برنولي ، الذي يؤكد أن الفقد يتناسب طرديًا مع التغير في الضغط الهيدروديناميكي. كما صاغ دانيال مفهوم الشغل والكفاءة للآلات الهيدروليكية ، وقدم نظرية حركية للغازات، وربط الطاقة الحركية لجزيئات الغاز بدرجة حرارته.

أدى هذا التركيز على القوة الحيوية من قبل الفيزيائيين القاريين في نهاية المطاف إلى اكتشاف مبادئ الثبات التي تحكم الميكانيكا، مثل مبدأ دالمبير ، والصيغ اللاغرانجية والهاملتونية للميكانيكا.

إيميلي دو شاتليه

اقترحت إيميلي دو شاتليه (1706-1749) فرضية حفظ الطاقة الكلية، واختبرت هذه الفرضية، باعتبارها منفصلة عن الزخم. مستلهمةً من نظريات غوتفريد لايبنتز، أعادت دو شاتليه تجربةً ابتكرها ويليم غرافيساند عام 1722، ونشرتها، حيث أُسقطت كرات من ارتفاعات مختلفة على صفيحة من الطين اللين. وقد تبين أن الطاقة الحركية لكل كرة - كما يتضح من كمية المادة المزاحة - تتناسب طرديًا مع مربع السرعة. ووجد أن تشوه الطين يتناسب طرديًا مع الارتفاع الذي أُسقطت منه الكرات، ويساوي طاقة الوضع الابتدائية. كان بعض العلماء السابقين، بمن فيهم نيوتن وفولتير، يعتقدون أن "الطاقة" لا تختلف عن الزخم، وبالتالي تتناسب طرديًا مع السرعة. ووفقًا لهذا الفهم، كان ينبغي أن يكون تشوه الطين متناسبًا مع الجذر التربيعي للارتفاع الذي أُسقطت منه الكرات. في الفيزياء الكلاسيكية، الصيغة الصحيحة هيهـك=12مv2{\displaystyle E_{k}={\frac {1}{2}}mv^{2}}، أينهـك{\displaystyle E_{k}}هي الطاقة الحركية لجسم ما،م{\displaystyle m}كتلتها وv{\displaystyle v}سرعتها . وعلى هذا الأساس، اقترح دو شاتليه أن الطاقة يجب أن يكون لها دائمًا نفس الأبعاد في أي شكل من أشكالها، وهو أمر ضروري لكي نتمكن من دراستها بأشكال مختلفة (حركية، كامنة، حرارية، ...). [ 10 ] [ 11 ]

أدرك مهندسون مثل جون سميتون ، وبيتر إيوارت ، وكارل هولتزمان ، وغوستاف أدولف هيرن ، ومارك سيغوين، أن قانون حفظ الزخم وحده لا يكفي للحسابات العملية، فاستعانوا بمبدأ لايبنتز. كما دافع عن هذا المبدأ بعض الكيميائيين مثل ويليام هايد ولاستون . وسارع أكاديميون مثل جون بلايفير إلى الإشارة إلى أن الطاقة الحركية لا تُحفظ. وهذا واضح في التحليل الحديث القائم على القانون الثاني للديناميكا الحرارية ، ولكن في القرنين الثامن عشر والتاسع عشر، كان مصير الطاقة المفقودة لا يزال مجهولاً.

تدريجيًا، ساد الاعتقاد بأن الحرارة المتولدة حتمًا عن الحركة تحت الاحتكاك هي شكل آخر من أشكال الطاقة الحيوية . في عام 1783، راجع أنطوان لافوازييه وبيير سيمون لابلاس النظريتين المتنافستين للطاقة الحيوية ونظرية السعرات الحرارية . [ 12 ] [ 13 ] وقد عززت ملاحظات الكونت رومفورد عام 1798 حول توليد الحرارة أثناء حفر المدافع ، الرأي القائل بإمكانية تحويل الحركة الميكانيكية إلى حرارة، وأن هذا التحويل كمي وقابل للتنبؤ (مما يسمح بوجود ثابت تحويل عالمي بين الطاقة الحركية والحرارة). ومنذ ذلك الحين، أصبحت الطاقة الحيوية تُعرف باسم الطاقة ، بعد أن استخدم توماس يونغ هذا المصطلح لأول مرة بهذا المعنى عام 1807.

غاسبار-غوستاف كوريوليس

إعادة معايرة اختبار الرؤية الحية إلى

12∑أنامأناvأنا2{\displaystyle {\frac {1}{2}}\sum _{i}m_{i}v_{i}^{2}}

والتي يمكن فهمها على أنها تحويل الطاقة الحركية إلى شغل ، كانت إلى حد كبير نتيجة جهود غاسبار غوستاف كوريوليس وجان فيكتور بونسيليه خلال الفترة 1819-1839. أطلق الأول على الكمية اسم quantité de travail (كمية الشغل) وأطلق عليها الثاني اسم travail mécanique (الشغل الميكانيكي)، وكلاهما دافع عن استخدامها في الحسابات الهندسية.

في ورقة بحثية بعنوان " Über die Natur der Wärme" (بالألمانية "حول طبيعة الحرارة/الدفء")، نُشرت في مجلة "Zeitschrift für Physik" عام 1837، قدم كارل فريدريش مور أحد أقدم البيانات العامة لمبدأ حفظ الطاقة: "إلى جانب العناصر الكيميائية الـ 54 المعروفة، يوجد في العالم المادي عامل واحد فقط، وهو ما يُسمى " الكرافت" [الطاقة أو الشغل]. وقد تظهر، بحسب الظروف، على شكل حركة، أو تقارب كيميائي، أو تماسك، أو كهرباء، أو ضوء، أو مغناطيسية؛ ومن أي من هذه الأشكال يمكن تحويلها إلى أي من الأشكال الأخرى."

المكافئ الميكانيكي للحرارة

كانت إحدى المراحل الرئيسية في تطوير مبدأ الحفظ الحديث هي إثبات المكافئ الميكانيكي للحرارة . فقد نصت النظرية الحرارية على أن الحرارة لا يمكن خلقها ولا إفناؤها، بينما يستلزم مبدأ حفظ الطاقة مبدأً معاكساً مفاده أن الحرارة والشغل الميكانيكي قابلان للتبادل.

في منتصف القرن الثامن عشر، طرح العالم الروسي ميخائيل لومونوسوف نظريته الحركية الجسيمية للحرارة، والتي رفضت فكرة السائل الحراري. ومن خلال نتائج الدراسات التجريبية، توصل لومونوسوف إلى استنتاج مفاده أن الحرارة لا تنتقل عبر جزيئات السائل الحراري.

في عام 1798، أجرى الكونت رومفورد ( بنيامين طومسون ) قياسات للحرارة الاحتكاكية المتولدة في حفر المدافع وطور فكرة أن الحرارة هي شكل من أشكال الطاقة الحركية؛ وقد دحضت قياساته النظرية الحرارية، لكنها كانت غير دقيقة بما يكفي لترك مجال للشك.

جيمس بريسكوت جول

صاغ الجراح الألماني يوليوس روبرت فون ماير مبدأ التكافؤ الميكانيكي بصيغته الحديثة لأول مرة عام 1842. [ 14 ] توصل ماير إلى استنتاجه خلال رحلة إلى جزر الهند الشرقية الهولندية ، حيث لاحظ أن دم مرضاه كان أحمر داكنًا لأنهم كانوا يستهلكون كمية أقل من الأكسجين ، وبالتالي طاقة أقل، للحفاظ على درجة حرارة أجسامهم في المناخ الحار. اكتشف أن الحرارة والعمل الميكانيكي كلاهما شكلان من أشكال الطاقة، وفي عام 1845، وبعد أن عزز معرفته بالفيزياء، نشر دراسةً أوضح فيها العلاقة الكمية بينهما. [ 15 ]

جهاز جول لقياس المكافئ الميكانيكي للحرارة. يتسبب وزن هابط معلق بخيط في دوران مجداف مغمور في الماء.

في غضون ذلك، اكتشف جيمس بريسكوت جول، بشكل مستقل، المكافئ الميكانيكي في سلسلة من التجارب عام 1843. في إحدى هذه التجارب، والتي تُعرف الآن باسم "جهاز جول"، تسبب وزن هابط مربوط بخيط في دوران مجداف مغمور في الماء. وقد أظهر أن طاقة الوضع التثاقلية التي فقدها الوزن أثناء هبوطه تساوي الطاقة الداخلية التي اكتسبها الماء من خلال الاحتكاك بالمجداف.

خلال الفترة 1840-1843، قام المهندس لودفيج أ. كولدينج بعمل مماثل ، على الرغم من أنه لم يكن معروفًا إلا قليلاً خارج موطنه الدنمارك.

عانى كل من عمل جول وماير من المقاومة والإهمال، لكن عمل جول هو الذي حظي في النهاية بالاعتراف الأوسع.

في عام 1844، افترض العالم الويلزي ويليام روبرت غروف وجود علاقة بين الميكانيكا والحرارة والضوء والكهرباء والمغناطيسية ، معتبرًا إياها جميعًا مظاهر لقوة واحدة ( الطاقة بمفهومها الحديث). وفي عام 1846، نشر غروف نظرياته في كتابه " ترابط القوى الفيزيائية " . [ 16 ] وفي عام 1847، وبالاستناد إلى أعمال سابقة لجول وسادي كارنو وإميل كلابيرون ، توصل هيرمان فون هيلمهولتز إلى استنتاجات مشابهة لاستنتاجات غروف، ونشر نظرياته في كتابه " حول حفظ القوة" ( Über die Erhaltung der Kraft ، 1847). [ 17 ] ويعود القبول الحديث لهذا المبدأ إلى هذا المنشور.

في عام 1850، استخدم عالم الرياضيات الاسكتلندي ويليام رانكين عبارة "قانون حفظ الطاقة" لأول مرة للإشارة إلى هذا المبدأ. [ 18 ]

في عام 1877، ادعى بيتر غوثري تيت أن المبدأ نشأ مع السير إسحاق نيوتن، استنادًا إلى قراءة إبداعية للمقولتين 40 و41 من كتاب " الأصول الرياضية للفلسفة الطبيعية" . ويُعتبر هذا الآن مثالًا على التاريخ الليبرالي . [ 19 ]

تكافؤ الكتلة والطاقة

تتكون المادة من الذرات ومكوناتها. للمادة كتلة جوهرية أو كتلة سكون . في نطاق التجارب المحدودة المعروفة في القرن التاسع عشر، وُجد أن كتلة السكون هذه محفوظة. أظهرت نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين عام ١٩٠٥ أن كتلة السكون تُقابلها كمية مكافئة من طاقة السكون . هذا يعني أنه يمكن تحويل كتلة السكون من وإلى كميات مكافئة من أشكال الطاقة (غير المادية)، مثل الطاقة الحركية، وطاقة الوضع، والطاقة الإشعاعية الكهرومغناطيسية . عندما يحدث هذا، كما هو مُلاحظ في تجارب القرن العشرين، لا تُحفظ كتلة السكون، على عكس الكتلة الكلية أو الطاقة الكلية . تُساهم جميع أشكال الطاقة في الكتلة الكلية والطاقة الكلية.

على سبيل المثال، يمتلك كل من الإلكترون والبوزيترون كتلة سكون. يمكنهما أن يفنى كل منهما معًا، محولين طاقة سكونهما إلى فوتونات تمتلك طاقة إشعاعية كهرومغناطيسية ولكن ليس لها كتلة سكون. إذا حدث هذا داخل نظام معزول لا يُطلق الفوتونات أو طاقتها إلى المحيط الخارجي، فلن تتغير الكتلة الكلية ولا الطاقة الكلية للنظام. تُساهم الطاقة الإشعاعية الكهرومغناطيسية الناتجة في قصور النظام (وفي أي وزن له) بنفس القدر الذي ساهمت به كتلة سكون الإلكترون والبوزيترون قبل فنائهما. وبالمثل، يمكن لأشكال الطاقة غير المادية أن تفنى لتتحول إلى مادة، والتي لها كتلة سكون.

وبالتالي، فإن قانون حفظ الطاقة ( الإجمالي ، بما في ذلك الطاقة المادية أو طاقة السكون ) وقانون حفظ الكتلة ( الإجمالي ، وليس طاقة السكون فقط ) هما قانون واحد (متكافئ). في القرن الثامن عشر، كان هذان القانونان يظهران كقانونين منفصلين ظاهريًا.

حفظ الطاقة في اضمحلال بيتا

بدا اكتشاف عام 1911 أن الإلكترونات المنبعثة في تحلل بيتا لها طيف متصل وليس منفصلاً، وكأنه يتعارض مع مبدأ حفظ الطاقة، وذلك بناءً على الافتراض السائد آنذاك بأن تحلل بيتا هو مجرد انبعاث إلكترون من النواة. [ 20 ] [ 21 ] وقد حُلّت هذه المشكلة في نهاية المطاف عام 1933 على يد إنريكو فيرمي الذي اقترح الوصف الصحيح لتحلل بيتا بأنه انبعاث كل من إلكترون ومضاد نيوترينو ، يحمل معه الطاقة المفقودة ظاهريًا. [ 22 ] [ 23 ]

القانون الأول للديناميكا الحرارية

بالنسبة لنظام ديناميكي حراري مغلق ، يمكن صياغة القانون الأول للديناميكا الحرارية على النحو التالي:

دلتاسؤال=ديو+دلتادبليو{\displaystyle \delta Q=\mathrm {d} U+\delta W}أو ما يعادل ذلك،ديو=دلتاسؤال-دلتادبليو،{\displaystyle \mathrm {d} U=\delta Q-\delta W,}

أيندلتاسؤال{\displaystyle \delta Q}هي كمية الطاقة المضافة إلى النظام عن طريق عملية التسخين ،دلتادبليو{\displaystyle \delta W}هي كمية الطاقة المفقودة من النظام نتيجة الشغل الذي يبذله النظام على محيطه، وديو{\displaystyle \mathrm {d} U}هو التغير في الطاقة الداخلية للنظام.

تُستخدم علامات δ قبل مصطلحي الحرارة والشغل للإشارة إلى أنهما يصفان زيادة في الطاقة، والتي يجب تفسيرها بشكل مختلف نوعًا ما عن...ديو{\displaystyle \mathrm {d} U}زيادة الطاقة الداخلية (انظر التفاضل غير التام ). يشير الشغل والحرارة إلى أنواع العمليات التي تضيف أو تطرح الطاقة من النظام، بينما الطاقة الداخليةيو{\displaystyle U}هي خاصية لحالة معينة للنظام عندما يكون في حالة توازن ديناميكي حراري ثابت. ومن هنا جاء مصطلح "الطاقة الحرارية" لـدلتاسؤال{\displaystyle \delta Q}يشير مصطلح "طاقة الشغل" إلى "كمية الطاقة المضافة نتيجة التسخين" بدلاً من الإشارة إلى شكل معين من أشكال الطاقة. وبالمثل، فإن مصطلح "طاقة الشغل" يعنيدلتادبليو{\displaystyle \delta W}يعني ذلك "كمية الطاقة المفقودة نتيجةً للعمل". وبالتالي، يمكن تحديد كمية الطاقة الداخلية التي يمتلكها نظام ديناميكي حراري معروف أنه في حالة معينة حاليًا، ولكن لا يمكن تحديد، بمجرد معرفة الحالة الحالية، مقدار الطاقة التي تدفقت في الماضي إلى النظام أو منه نتيجةً لتسخينه أو تبريده، ولا نتيجةً للعمل المبذول عليه أو من قِبَل النظام.

الإنتروبيا هي دالة لحالة النظام، وتدل على حدود إمكانية تحويل الحرارة إلى شغل.

بالنسبة لنظام بسيط قابل للانضغاط، يمكن كتابة العمل الذي يقوم به النظام على النحو التالي:

دلتادبليو=PدV،{\displaystyle \delta W=P\,\mathrm {d} V,}

أينP{\displaystyle P}هو الضغط ودV{\displaystyle dV}يمثل تغيرًا طفيفًا في حجم النظام، وكل منها متغيرات نظام. في الحالة الافتراضية التي تكون فيها العملية مثالية وبطيئة للغاية، بحيث تُسمى شبه ساكنة ، وتُعتبر قابلة للانعكاس، حيث تنتقل الحرارة من مصدر درجة حرارته أعلى بقليل جدًا من درجة حرارة النظام، يمكن كتابة طاقة الحرارة على النحو التالي:

دلتاسؤال=تيدS،{\displaystyle \delta Q=T\,\mathrm {d} S,}

أينتي{\displaystyle T}درجة الحرارة ودS{\displaystyle \mathrm {d} S}يمثل تغيراً طفيفاً في إنتروبيا النظام. درجة الحرارة والإنتروبيا متغيرات لحالة النظام.

إذا كان النظام المفتوح (الذي يمكن فيه تبادل الكتلة مع البيئة) يحتوي على عدة جدران بحيث يكون انتقال الكتلة من خلال جدران صلبة منفصلة عن انتقال الحرارة والشغل، فيمكن كتابة القانون الأول على النحو التالي [ 24 ].

ديو=دلتاسؤال-دلتادبليو+∑أناحأنادمأنا،{\displaystyle \mathrm {d} U=\delta Q-\delta W+\sum _{i}h_{i}\,dM_{i},}

أيندمأنا{\displaystyle dM_{i}}الكتلة المضافة للأنواعأنا{\displaystyle i}وحأنا{\displaystyle h_{i}}هي المحتوى الحراري المقابل لكل وحدة كتلة. لاحظ أنه بشكل عامدS≠دلتاسؤال/تي{\displaystyle dS\neq \delta Q/T}في هذه الحالة، لأن المادة تحمل إنتروبيتها الخاصة. بدلاً من ذلك،دS=دلتاسؤال/تي+∑أناsأنادمأنا{\displaystyle dS=\delta Q/T+\textstyle {\sum _{i}}s_{i}\,dM_{i}}، أينsأنا{\displaystyle s_{i}}هي الإنتروبيا لكل وحدة كتلة من النوعأنا{\displaystyle i}ومنها نستعيد العلاقة الديناميكية الحرارية الأساسية

ديو=تيدS-PدV+∑أناμأنادشمالأنا{\displaystyle \mathrm {d} U=T\,dS-P\,dV+\sum _{i}\mu _{i}\,dN_{i}}

لأن الجهد الكيميائيμأنا{\displaystyle \mu _{i}}هي طاقة جيبس ​​الحرة المولية الجزئية للأنواعأنا{\displaystyle i}وطاقة جيبس ​​الحرةجي≡ح-تيS{\displaystyle G\equiv H-TS}.

نظرية نوثر

كانت إيمي نوثر (1882-1935) عالمة رياضيات مؤثرة اشتهرت بمساهماتها الرائدة في الجبر المجرد والفيزياء النظرية .

يُعدّ حفظ الطاقة سمةً مشتركةً في العديد من النظريات الفيزيائية. من وجهة نظر رياضية، يُفهم ذلك كنتيجة لنظرية نوثر ، التي وضعها إيمي نوثر عام 1915 ونُشرت لأول مرة عام 1918. في أي نظرية فيزيائية تخضع لمبدأ الفعل الثابت، تنص النظرية على أن لكل تناظر مستمر كمية محفوظة مرتبطة به؛ إذا كان تناظر النظرية هو الثبات الزمني، فإن الكمية المحفوظة تُسمى "الطاقة". [ 25 ] قانون حفظ الطاقة هو نتيجة لتناظر الإزاحة الزمنية ؛ ويُستدل على حفظ الطاقة من الحقيقة التجريبية القائلة بأن قوانين الفيزياء لا تتغير بتغير الزمن نفسه. فلسفيًا، يمكن التعبير عن ذلك بعبارة "لا شيء يعتمد على الزمن في حد ذاته". بعبارة أخرى، إذا كان النظام الفيزيائي ثابتًا تحت التناظر المستمر للإزاحة الزمنية ، فإن طاقته (وهي الكمية المترافقة المتعارف عليها للزمن) محفوظة. على النقيض من ذلك، فإن الأنظمة التي لا تبقى ثابتة مع تغير الزمن (مثل الأنظمة ذات الطاقة الكامنة المتغيرة مع الزمن) لا تُظهر حفظ الطاقة  ، إلا إذا اعتبرناها تتبادل الطاقة مع نظام خارجي آخر، بحيث تصبح نظرية النظام المُوسَّع ثابتة مع الزمن مرة أخرى. ويُعدّ حفظ الطاقة للأنظمة المحدودة صحيحًا في النظريات الفيزيائية مثل النسبية الخاصة ونظرية الكم (بما في ذلك الديناميكا الكهربائية الكمية ) في الزمكان المسطح .

النسبية الخاصة

مع اكتشاف النسبية الخاصة على يد هنري بوانكاريه وألبرت أينشتاين ، اقتُرح أن الطاقة هي أحد مكونات متجه رباعي الأبعاد للطاقة والزخم . كل مكون من المكونات الأربعة (مكون واحد للطاقة وثلاثة للزخم) لهذا المتجه محفوظ بشكل منفصل عبر الزمن، في أي نظام مغلق، كما يُرى من أي إطار مرجعي قصوري مُعطى . كما أن طول المتجه ( معيار مينكوفسكي ) محفوظ أيضًا، وهو كتلة السكون للجسيمات المفردة، والكتلة الثابتة لأنظمة الجسيمات (حيث يتم جمع الزخم والطاقة بشكل منفصل قبل حساب الطول).

تحتوي الطاقة النسبية لجسيم ضخم منفرد على حدٍّ يتعلق بكتلته السكونية بالإضافة إلى طاقته الحركية. في حالة انعدام الطاقة الحركية (أو ما يعادلها في إطار السكون ) لجسيم ضخم، أو في إطار مركز الزخم للأجسام أو الأنظمة التي تحتفظ بطاقة حركية، فإن الطاقة الكلية للجسيم أو الجسم (بما في ذلك الطاقة الحركية الداخلية في الأنظمة) تتناسب طرديًا مع الكتلة السكونية أو الكتلة الثابتة، كما هو موضح في المعادلةهـ=مج2{\displaystyle E=mc^{2}}.

وبالتالي، فإن قاعدة حفظ الطاقة مع الزمن في النسبية الخاصة تظل سارية، طالما بقي الإطار المرجعي للمراقب ثابتًا. وينطبق هذا على الطاقة الكلية للأنظمة، على الرغم من اختلاف المراقبين في تقدير قيمة الطاقة. كما أن الكتلة الثابتة محفوظة، وهي أقل كتلة وطاقة للنظام يمكن لأي مراقب رؤيتها، وتُحدد بعلاقة الطاقة بالزخم .

النسبية العامة

تُقدّم النسبية العامة ظواهر جديدة. ففي كونٍ متوسع، تنزاح الفوتونات تلقائيًا نحو الأحمر، وتكتسب الروابط توترًا تلقائيًا؛ وإذا كانت طاقة الفراغ موجبة، فإن إجمالي طاقة الفراغ في الكون يبدو أنه يزداد تلقائيًا مع ازدياد حجم الفضاء. ويزعم بعض الباحثين أن الطاقة لم تعد محفوظة بشكلٍ ذي معنى في أي شكلٍ قابل للتحديد. [ 26 ] [ 27 ]

يرى جون بايز أن قانون حفظ الطاقة والزخم غير مُعرَّف بدقة إلا في حالات خاصة مُحددة. يُعبَّر عن الطاقة والزخم عادةً باستخدام مُوتر زائف للإجهاد والطاقة والزخم . مع ذلك، ولأن الموترات الزائفة ليست موترات، فإنها لا تتحول بسلاسة بين الأطر المرجعية. إذا كان المقياس قيد الدراسة ثابتًا (أي لا يتغير مع الزمن) أو مُسطَّحًا تقاربيًا (أي أن الزمكان يبدو فارغًا عند مسافة لانهائية)، فإن قانون حفظ الطاقة يتحقق دون عوائق كبيرة. عمليًا، لا تُلبي بعض المقاييس، ولا سيما مقياس فريدمان-لوميتر-روبرتسون-ووكر الذي يبدو أنه يُسيطر على الكون، هذه القيود، وبالتالي فإن قانون حفظ الطاقة غير مُعرَّف بدقة. [ 28 ] فضلًا عن اعتماد طاقة الموتر الزائف على نظام الإحداثيات، فإنها تعتمد أيضًا على نوع الموتر الزائف المُستخدم. على سبيل المثال، تكون الطاقة الخارجية لثقب كير-نيومان أكبر بمرتين عند حسابها باستخدام موتر مولر الزائف مقارنة بحسابها باستخدام موتر أينشتاين الزائف . [ 29 ]

بالنسبة للأكوان المسطحة تقاربياً، يُحافظ آينشتاين وآخرون على مبدأ حفظ الطاقة من خلال إدخال طاقة كامنة جاذبية عالمية محددة تُلغي تغيرات الكتلة والطاقة الناتجة عن تمدد أو انكماش الزمكان. هذه الطاقة العالمية ليس لها كثافة محددة بدقة، ولا يمكن تطبيقها تقنياً على كون غير مسطح تقاربياً؛ ومع ذلك، يمكن تجاوز هذا الأمر عملياً، وبالتالي، وفقاً لهذا الرأي، تُحفظ الطاقة في كوننا. [ 30 ] [ 3 ] صرّح آلان غوث بأن الكون قد يكون "الغداء المجاني الأمثل"، ونظر إلى أنه عند احتساب طاقة الوضع الجاذبية، فإن صافي طاقة الكون يساوي صفرًا . [ 31 ]

نظرية الكم

في ميكانيكا الكم ، تُوصف طاقة النظام الكمومي بواسطة مؤثر ذاتي الترافق (أو هيرميتي) يُسمى الهاميلتوني ، والذي يؤثر على فضاء هيلبرت (أو فضاء الدوال الموجية ) للنظام. إذا كان الهاميلتوني مؤثرًا مستقلًا عن الزمن، فإن احتمال ظهور نتيجة القياس لا يتغير بمرور الوقت خلال تطور النظام. وبالتالي، فإن القيمة المتوقعة للطاقة مستقلة أيضًا عن الزمن. يُضمن حفظ الطاقة الموضعي في نظرية الحقل الكمومي بواسطة نظرية نوثر الكمومية لمؤثر موتر الطاقة-الزخم. وهكذا، تُحفظ الطاقة من خلال التطور الوحدوي الطبيعي للنظام الكمومي.

مع ذلك، عند تطبيق قاعدة بورن غير الوحدوية ، تُقاس طاقة النظام بقيمة قد تكون أقل أو أعلى من القيمة المتوقعة، إذا لم يكن النظام في حالة طاقة ذاتية. (بالنسبة للأنظمة العيانية، يكون هذا التأثير عادةً ضئيلاً جدًا بحيث لا يمكن قياسه). إن طبيعة فجوة الطاقة هذه غير مفهومة تمامًا؛ إذ يعتقد معظم الفيزيائيين أن الطاقة تنتقل من أو إلى البيئة العيانية أثناء عملية القياس، [ 32 ] بينما يعتقد آخرون أن الطاقة القابلة للملاحظة تُحفظ "في المتوسط" فقط. [ 4 ] [ 33 ] [ 34 ] لم تُؤكد أي تجربة كدليل قاطع على انتهاكات مبدأ حفظ الطاقة في ميكانيكا الكم، لكن هذا لا يستبعد أن بعض التجارب الأحدث، كما هو مقترح، قد تجد أدلة على انتهاكات هذا المبدأ. [ 33 ]

حالة

في سياق آلات الحركة الدائمة مثل آلة أوربو ، جادل البروفيسور إريك آش في مقابلة مع بي بي سي قائلاً: "إن إنكار [قانون حفظ الطاقة] لن يقوض أجزاءً صغيرة من العلم فحسب، بل سيدمر الصرح العلمي برمته. ستتحول كل التكنولوجيا التي بنينا عليها العالم الحديث إلى أطلال". وبسبب قانون حفظ الطاقة، "نعلم - دون الحاجة إلى فحص تفاصيل جهاز معين - أن آلة أوربو لا يمكنها العمل". [ 35 ]

يُعدّ مبدأ حفظ الطاقة مبدأً فيزيائيًا أساسيًا منذ حوالي مئتي عام. من منظور النسبية العامة الحديثة، يمكن تقريب بيئة المختبر بدقة باستخدام فضاء مينكوفسكي ، حيث تُحفظ الطاقة بدقة. كما يمكن تقريب الأرض بأكملها بدقة باستخدام مقياس شوارزشيلد ، حيث تُحفظ الطاقة بدقة أيضًا. بالنظر إلى جميع الأدلة التجريبية، فإن أي نظرية جديدة (مثل الجاذبية الكمومية )، لكي تنجح، يجب أن تُفسّر سبب ظهور الطاقة محفوظة بدقة دائمًا في التجارب الأرضية. [ 36 ] في بعض النظريات التخمينية، تكون تصحيحات ميكانيكا الكم ضئيلة جدًا بحيث لا يمكن رصدها عند مستويات تيرا إلكترون فولت الحالية التي يُمكن الوصول إليها عبر مُسرّعات الجسيمات. قد تُشير نماذج النسبية الخاصة المزدوجة إلى انهيار في حفظ الطاقة والزخم للجسيمات ذات الطاقة العالية بما فيه الكفاية؛ وتُقيّد هذه النماذج بملاحظات تُشير إلى أن الأشعة الكونية تبدو وكأنها تسافر لمليارات السنين دون إظهار سلوك شاذ لا يُحافظ على الطاقة. [ 37 ] تزعم بعض تفسيرات ميكانيكا الكم أن الطاقة المرصودة تميل إلى الزيادة عند تطبيق قاعدة بورن بسبب تمركز الدالة الموجية. إذا صحّ ذلك، فمن المتوقع أن تسخن الأجسام تلقائيًا؛ وبالتالي، فإن هذه النماذج مقيدة بملاحظات الأجرام الفلكية الكبيرة والباردة، بالإضافة إلى ملاحظات التجارب المختبرية (التي غالبًا ما تكون فائقة التبريد). [ 38 ]

كتب ميلتون أ. روثمان أن قانون حفظ الطاقة قد تم التحقق منه من خلال تجارب الفيزياء النووية بدقة تصل إلى جزء واحد من ألف مليون مليون (10 ^15 ). ثم وصف دقته بأنها "مثالية لجميع الأغراض العملية". [ 39 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ ريتشارد فاينمان (1970). محاضرات فاينمان في الفيزياء، المجلد الأول . أديسون ويسلي. ISBN 978-0-201-02115-8.
  2. ↑ بلانك، م. (1923/1927). رسالة في الديناميكا الحرارية ، الطبعة الإنجليزية الثالثة مترجمة بواسطة أ. أوج من الطبعة الألمانية السابعة، لونجمانز، جرين وشركاه، لندن، صفحة 40.
  3. 1 2 "الطاقة لا تُحفظ" . مجلة ديسكفر . 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 سبتمبر 2022 .
  4. 1 2 "سيناريو كمي محير يبدو أنه لا يحافظ على الطاقة" . مجلة كوانتا . 2022. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 سبتمبر 2022 .
  5. ↑ جانكو، ريتشارد (2004). "إمبيدوكليس، "في الطبيعة"" (PDF) . Zeitschrift für Papyrologie und Epigraphik . 150 : 1– 26.
  6. ^ ليرتيوس، ديوجين. حياة الفلاسفة البارزين: أبيقور .هذا المقطع مأخوذ من رسالة اقتبسها ديوجين بالكامل، ويزعم أنها كُتبت بواسطة إبيقور نفسه، حيث يوضح فيها مبادئ فلسفته.
  7. ↑ إيرليخسون، هيرمان (1 فبراير 1997). "هايغنز الشاب يحل مشكلة التصادمات المرنة" . المجلة الأمريكية للفيزياء . 65 (2): 149-154 . Bibcode : 1997AmJPh..65..149E . doi : 10.1119/1.18659 . ISSN 0002-9505 . 
  8. ↑ إيرليخسون، هيرمان (1 مايو 1996). "اكتشاف كريستيان هيغنز لصيغة مركز التذبذب" . المجلة الأمريكية للفيزياء . 64 (5): 571-574 . Bibcode : 1996AmJPh..64..571E . doi : 10.1119/1.18156 . ISSN 0002-9505 . 
  9. ↑ بيتس، ج. برايان (سبتمبر 2021). "حفظ الطاقة: السمات المفقودة في طبيعته ومبرراته وأهميتها" . أسس العلوم . 26 (3): 559-584 . doi : 10.1007/s10699-020-09657-1 . PMC 8570307. PMID 34759713 .  
  10. ↑ روث هاجنجروبر، محرر (2011) إميلي دو شاتليه بين لايبنيز ونيوتن . سبرينغر. رقم ISBN 978-94-007-2074-9.
  11. ↑ أريانرود، روبين (2012). مفتونون بالمنطق : إيميلي دو شاتليه، وماري سومرفيل، والثورة النيوتونية ( الطبعة الأمريكية). نيويورك: مطبعة جامعة أكسفورد. ISBN   978-0-19-993161-3أُرشف من الأصل في 6 مارس 2016. تم الاطلاع عليه في 27 نوفمبر 2015 .
  12. ^ Lavoisier، AL & Laplace، PS (1780) “Memoir on Heat”، Académie Royale des Sciences الصفحات من 4 إلى 355
  13. ↑ غيرلاك، هنري (1976). "الكيمياء كفرع من فروع الفيزياء: تعاون لابلاس مع لافوازييه" . دراسات تاريخية في العلوم الفيزيائية . 7. مطبعة جامعة كاليفورنيا: 193-276 . doi : 10.2307/27757357 . JSTOR 27757357. تاريخ الاسترجاع: 24 مارس 2022 . 
  14. ^ فون ماير، جي آر (1842) “ملاحظات حول قوى الطبيعة غير العضوية” في Annalen der Chemie und Pharmacie ، 43 ، 233
  15. ^ ماير، جي آر (1845). Dieorganische Bewegung in ihrem Zusammenhange mit dem Stoffwechsel. عين بيتراج سور ناتوركوندي ، ديشلر، هايلبرون.
  16. ↑ غروف، دبليو آر (1874). ترابط القوى الفيزيائية ( الطبعة السادسة). لندن: لونغمانز، غرين. 
  17. ↑ "حول حفظ القوة" . بارتلبي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 6 أبريل 2014 .
  18. ↑ ويليام جون ماكورن رانكين (1853) "حول القانون العام لتحول الطاقة"، وقائع الجمعية الفلسفية في غلاسكو ، المجلد 3، العدد 5، الصفحات 276-280؛ أعيد طبعه في: (1) المجلة الفلسفية ، السلسلة 4، المجلد 5، العدد 30، الصفحات 106-117 (فبراير 1853)؛ و(2) دبليو جيه ميلار، محرر، أوراق علمية متنوعة: بقلم دبليو جيه ماكورن رانكين ، ... (لندن، إنجلترا: تشارلز غريفين وشركاه، 1881)، الجزء الثاني، الصفحات 203-208 : "قانون حفظ الطاقة معروف بالفعل - وهو أن مجموع جميع طاقات الكون، الفعلية والكامنة، لا يتغير."
  19. ↑ هادن، ريتشارد و. (1994). على أكتاف التجار: التبادل والمفهوم الرياضي للطبيعة في أوائل العصر الحديث في أوروبا . مطبعة جامعة ولاية نيويورك. ص 13. ISBN  978-0-7914-2011-9.، الفصل  1، ص  13
  20. ↑ جنسن، كارستن (2000). الجدل والإجماع: اضمحلال بيتا النووي 1911-1934 . دار نشر بيركهاوزر. ISBN 978-3-7643-5313-1.
  21. ↑ براون، لوري م. (1978). "فكرة النيوترينو". فيزياء اليوم . 31 (9): 23-28 . Bibcode : 1978PhT....31i..23B . doi : 10.1063/1.2995181 .
  22. ↑ ويلسون، ف. ل. (1968). "نظرية فيرمي لتحلل بيتا" . المجلة الأمريكية للفيزياء . 36 (12): 1150-1160 . Bibcode : 1968AmJPh..36.1150W . doi : 10.1119/1.1974382 .
  23. ↑ غريفيث، د. (2009). مقدمة في الجسيمات الأولية ( الطبعة الثانية). وايلي. ص 314-315 . ISBN   978-3-527-40601-2.
  24. ↑ كنيمان، جان ت.؛ بارنيفيلد، بيتر أ.؛ بيسلينغ، نيكولاس أ.م. (2012). "حول العلاقة بين المعادلة الأساسية للديناميكا الحرارية ومعادلة توازن الطاقة في سياق الأنظمة المغلقة والمفتوحة" . مجلة التعليم الكيميائي . 89 (8): 968-972 . Bibcode : 2012JChEd..89..968K . doi : 10.1021/ed200405k .
  25. ↑ هانك، ج.، توليجا، س.، وهانكوفا، م. (2004). التناظرات وقوانين الحفظ: نتائج نظرية نوثر. المجلة الأمريكية للفيزياء، 72(4)، 428-435.
  26. ↑ هاريسون، إي آر (1995). استخراج الطاقة في كون متوسع. المجلة الفيزيائية الفلكية، 446، 63.
  27. ↑ تامارا م. ديفيس (2010). "هل يتسرب الكون من الطاقة؟" . مجلة ساينتفك أمريكان . تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 سبتمبر 2022 .
  28. ↑ مايكل وايس؛ جون بايز. "هل الطاقة محفوظة في النسبية العامة؟" . مؤرشف من الأصل في 5 يونيو 2007. تم الاطلاع عليه في 5 يناير 2017 .
  29. ↑ دوير، باتريك م. (فبراير 2019). "الوحوش الرائعة وأين (لا) نجدها: طاقة الجاذبية المحلية وحفظ الطاقة في النسبية العامة". دراسات في تاريخ وفلسفة العلوم، الجزء ب: دراسات في تاريخ وفلسفة الفيزياء الحديثة . 65 : 1-14 . Bibcode : 2019SHPMP..65....1D . doi : 10.1016/j.shpsb.2018.07.002 . S2CID 126366668 . 
  30. ↑ موسكوفيتز، كلارا (2014). "حقيقة أم خيال؟: الطاقة لا تُخلق ولا تُفنى" . مجلة ساينتفك أمريكان . تاريخ الاسترجاع: 25 سبتمبر 2022 .
  31. ↑ "مواجهة الأكوان المتعددة: ماذا يعني مصطلح 'الأكوان اللانهائية'؟" . Space.com . 23 ديسمبر 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 25 سبتمبر 2022 .
  32. ↑ كارول، شون (28 يناير 2021). "حفظ الطاقة وعدم حفظها في ميكانيكا الكم" . موقع Preposterousuniverse . تاريخ الاسترجاع: 26 مايو 2024 .
  33. كارول ، شون م.؛ لودمان، جاكي (أغسطس 2021). "عدم حفظ الطاقة في ميكانيكا الكم". أسس الفيزياء . 51 (4): 83. arXiv : 2101.11052 . Bibcode : 2021FoPh...51...83C . doi : 10.1007/s10701-021-00490-5 . S2CID 226664820 . 
  34. ↑ أهارونوف، ياكير (أكتوبر 2023). "قوانين الحفظ وأسس ميكانيكا الكم". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 41 (120). arXiv : 2401.14261 . doi : 10.1073/pnas.22208101201of9 (غير نشط في 11 يوليو 2025).{{cite journal}}: صيانة CS1: رقم التعريف الرقمي غير نشط اعتبارًا من يوليو 2025 ( رابط )
  35. ↑ "الأسطورة الدائمة للطاقة المجانية" . بي بي سي . 9 يوليو 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 10 أكتوبر 2022 .
  36. ↑ مودلين، تيم؛ أوكون، إلياس؛ سودارسكي، دانيال (فبراير 2020). "حول وضع قوانين الحفظ في الفيزياء: آثارها على الجاذبية شبه الكلاسيكية". دراسات في تاريخ وفلسفة العلوم، الجزء ب: دراسات في تاريخ وفلسفة الفيزياء الحديثة . 69 : 67-81 . arXiv : 1910.06473 . Bibcode : 2020SHPMP..69...67M . doi : 10.1016/j.shpsb.2019.10.004 . S2CID 204575731 . 
  37. ↑ أميلينو-كاميليا، جيوفاني (12 يونيو 2013). "ظواهر الزمكان الكمومي" . مراجعات حية في النسبية . 16 (1) 5. arXiv : 0806.0339 . Bibcode : 2013LRR....16....5A . doi : 10.12942/lrr- 2013-5 . PMC 5255913. PMID 28179844 .  
  38. ^ كارليسو، ماتيو. دونادي، ساندرو؛ فريالدي، لوكا؛ باتيرنوسترو، ماورو؛ أولبريخت، هندريك. باسي ، أنجيلو (مارس 2022). “الوضع الحالي والتحديات المستقبلية للاختبارات غير التداخلية لنماذج الانهيار”. فيزياء الطبيعة . 18 (3): 243– 250. أرخايف : 2203.04231 . بيب كود : 2022NatPh..18..243C . دوى : 10.1038/s41567-021-01489-5 . S2CID 246949254 . 
  39. ↑ روثمان، ميلتون (1989). "خرافات حول العلم... والإيمان بالخوارق". مجلة المتشكك . 14 (1): 28.

فهرس

الحسابات الحديثة

  • غولدشتاين، مارتن، وإنجي ف.، (1993). الثلاجة والكون . مطبعة جامعة هارفارد. مقدمة بسيطة.
  • كرومر، هربرت؛ كيتل، تشارلز (1980). الفيزياء الحرارية (الطبعة الثانية) . شركة دبليو إتش فريمان. رقم ISBN 978-0-7167-1088-2.
  • نولان، بيتر جيه. (1996). أساسيات الفيزياء الجامعية، الطبعة الثانية . دار نشر ويليام سي براون.
  • أوكستوبي وناختريب (1996). مبادئ الكيمياء الحديثة، الطبعة الثالثة . دار نشر ساوندرز كوليدج.
  • بابينو، د. (2002). التفكير في الوعي . أكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد.
  • سيرواي، ريموند أ.؛ جويت، جون و. (2004). الفيزياء للعلماء والمهندسين (الطبعة السادسة) . بروكس/كول. ISBN 978-0-534-40842-8.
  • ستينجر، فيكتور ج. (2000). الواقع الخالد . كتب بروميثيوس. وخاصة الفصل 12. غير تقني.
  • تيبلر، بول (2004). الفيزياء للعلماء والمهندسين: الميكانيكا، والتذبذبات والأمواج، والديناميكا الحرارية (الطبعة الخامسة) . دبليو إتش فريمان. رقم ISBN 978-0-7167-0809-4.
  • لانكزوس ، كورنيليوس (1970). مبادئ الميكانيكا التغيرية . تورنتو: مطبعة جامعة تورنتو. ISBN 978-0-8020-1743-7.

تاريخ الأفكار

  • براون، تي إم (1965). "رسالة مرجعية EEC-1 حول تطور مفاهيم الطاقة من غاليليو إلى هيلمهولتز". المجلة الأمريكية للفيزياء . 33 (10): 759-765 . Bibcode : 1965AmJPh..33..759B . doi : 10.1119/1.1970980 .
  • كاردويل، دي إس إل (1971). من وات إلى كلاوزيوس: نشأة الديناميكا الحرارية في العصر الصناعي المبكر . لندن: هاينمان. ISBN 978-0-435-54150-7.
  • غيلين، م. (1999). خمس معادلات غيّرت العالم . نيويورك: أباكوس. ISBN 978-0-349-11064-6.
  • هيبرت، إي إن (1981). الجذور التاريخية لمبدأ حفظ الطاقة . ماديسون، ويسكونسن: دار نشر آير. رقم ISBN 978-0-405-13880-5.
  • كون، تي إس (1957) "حفظ الطاقة كمثال على الاكتشاف المتزامن"، في إم. كلاغيت (محرر) المشكلات الحرجة في تاريخ العلوم ، ص 321-356
  • سارتون، ج.؛ جول، ج.ب.؛ كارنو، سادي (1929). "اكتشاف قانون حفظ الطاقة" . مجلة إيزيس . 13 : 18-49 . doi : 10.1086/346430 . S2CID 145585492 . 
  • سميث، سي. (1998). علم الطاقة: التاريخ الثقافي لفيزياء الطاقة في بريطانيا الفيكتورية . لندن: هاينمان. ISBN 978-0-485-11431-7.
  • ماخ، إي. (1872). تاريخ وأصول مبادئ حفظ الطاقة . شركة أوبن كورت للنشر، إلينوي.
  • بوانكاريه، هـ. (1905). العلم والفرضية . دار نشر والتر سكوت المحدودة؛ طبعة دوفر المعاد طباعتها، 1952. ISBN 978-0-486-60221-9.{{cite book}}: عدم توافق رقم ISBN / التاريخ ( مساعدة ) ، الفصل 8، "الطاقة والديناميكا الحرارية"