هل يمكن أن تكون الطاقة سلبية: كل حقائق تحتاج إلى معرفتها


الطاقة مطلوبة للقيام بأي نوع من العمل ، فمن الواضح أن الطاقة يجب أن تكون موجبة ، فكيف يمكن أن تكون الطاقة سالبة؟ أننا سنناقش هنا.

يستخدم مفهوم الطاقة السلبية على نطاق واسع لدراسة فيزياء الكم للثقوب السوداء. إذا ألقينا نظرة على الصيغ والمفاهيم ، فسنجد أن الطاقة الكهروستاتيكية ، وطاقة الجاذبية الكامنة ، والطاقة الميكانيكية يمكن أن تكون سالبة بالفعل.

ما هي الطاقة التي يمكن أن تكون سلبية؟

تخبر الطاقة المكتسبة عن الكائنات عن الكفاءة ، والطاقة الداخلية ، والمحتوى الحراري ، ومقدار العمل الذي يمكن أن تقوم به ، وكيف تتفاعل مع البيئة والأشياء الأخرى.

يوفر طاقة الجاذبية الكامنة بين الكائنين اللذين يربطانهما يكون دائمًا سالبًا. من الصحيح أيضًا أنه إذا كانت الطاقة الكامنة التي يمتلكها الجسم أكبر من طاقته الحركية ، فإن الطاقة الميكانيكية الكلية ستكون سالبة.

يمكن أن تكون الطاقة سلبية
طاقة الجاذبية الكامنة بين الأرض والقمر سلبية ؛ حقوق الصورة: pixabay

طاقة الوضع الكهربائي هي نتاج الشحنات التي تحملها الجسيمات المشحونة مقسومة على مربع المسافة التي تفصل بينهما. ستكون طاقة الوضع الكهربائي بين الشحنتين سالبة بالصيغة. هذا بالنسبة لشخصين على عكس الشحنات ، تكون طاقة الوضع الكهربائي سالبة.

كيف يمكن أن تكون الطاقة سلبية؟

إذا تحدثنا عن الطاقة الإلكترونية ، فستكون سالبة إذا كان انتقال الإلكترونات من مستوى أعلى إلى مستوى أدنى.

يتم الحصول على ذلك من خلال الصيغة التي تشير إلى الإشارة السالبة لانتقال الإلكترونات.

إنه يعني أن الطاقة التي يمتلكها الإلكترون بعد إجراء الانتقال أصغر من الطاقة الفعلية التي يحتفظ بها في حالته المستقرة.

تحدثنا الآن عن طاقة الوضع الكهربي السلبية ، لكنك ستعتقد أن الشحنات غير المتشابهة تظهر القوة الجاذبة تجاه بعضها البعض ، ثم هناك بعض الأعمال التي تقوم بها الشحنات ، ثم كيف يمكن أن تكون الطاقة سالبة. هل هو فقط بسبب التهمة التي يحملونها؟

تشير العلامة السالبة إلى وجود قدر أكبر من القوة المطلوبة للقيام بهذا العمل أو كمية أكبر من الطاقة المستخدمة لفصل كلا الجسيمين عن جذب بعضهما البعض. حسنًا ، ليست النتيجة في حالة شحنتين متشابهتين حيث إنهما يتنافران بالفعل عن بعضهما البعض عن طريق تطبيق القوة الكهروستاتيكية.

متى يمكن أن تكون الطاقة سلبية؟

يمكن أن تكون الطاقة سالبة إذا تطلب أي عمل قدرًا من الطاقة أكبر من الطاقة التي يمتلكها الجسم.

العمل المنجز مقابل العمل المطلوب الذي يتعين القيام به ، وستكون الطاقة المستخدمة أيضًا طاقة سالبة. هذا لأنه مرة أخرى ستكون هناك حاجة لمضاعفة كمية الطاقة للإنتاج للقيام بالعمل اللازم.

يجب القيام بالعمل لفصل القطبين المغناطيسيين الجذابين ووضعهما على مسافة 'x' بين بعضهما البعض ، لكن خطوط التدفق المغناطيسي في المجال حول المغناطيسات تقوم بالفعل بالعمل عن طريق تحفيز القوى المغناطيسية التي تجذبهم نحو بعضهم البعض.

في مثل هذا السيناريو ، سيصبح العمل المنجز لوضعهم على مسافة معينة أصغر وأصغر ، وبالتالي المزيد من العمل وبالتالي سيتم استخدام قدر أكبر من الطاقة للقيام بهذا العمل.

أين يمكن أن تكون الطاقة سلبية؟

إذا كان الفراغ ممتلئًا بالجسيمات المضادة ، فعندئذٍ الطاقة في الفراغ ستكون سالبة.

أي طاقة جذابة تكون سالبة سواء كانت بين جسيمين مشحونين أو مغناطيسين أو جسمين عملاقين. إنه بسبب قوة الحادث على الجسم من الزوج المقابل لأداء العمل. هذه القوة تتناسب عكسياً مع المسافة التي تفصل بين الجسمين.

الطاقة الكامنة هي تكامل القوة بين الجسمين فيما يتعلق بالمسافة ، وبالتالي ينتهي الأمر بالحصول على الطاقة الكامنة السلبية.

إذا كانت القوة بين الجسيمين F ،

حيث k يساوي ثابتًا

q1 و q2 هي شحنات الجسيمات ، و

ص هي المسافة بين الشحنتين

U هي الطاقة الكامنة المطلوبة للقيام بهذا العمل ، ثم الطاقة الكامنة لتجميع الجسيمات معًا

استبدال القيمة ،

بعد دمج المعادلة أعلاه ، سوف نحصل على

ومن ثم ، نحصل على الطاقة الكامنة السلبية.

هل يمكن أن تكون طاقة التأين سالبة؟

يعني التأين أساسًا تكوين أيونات لها شحنة ويتم الحصول عليها عن طريق إزالة أو اكتساب الإلكترونات من الذرة.

الطاقة المطلوبة لإطلاق أو اكتساب الإلكترون الإضافي في الغلاف الخارجي للذرة تسمى طاقة التأين وهي سالبة لأنه يجب توفير الطاقة من أجل القيام بهذا العمل.

إنها نوع من العمليات الماصة للحرارة حيث يتم استخدام معظم الطاقة المتاحة لكسب أو فقدان الإلكترون ويترك الأيون المتشكل بحالة طاقة أقل. إنه مشابه لانتقال الإلكترونات من حالة طاقة أعلى إلى مستوى طاقة أقل.

ماذا يعني إذا كانت الطاقة سالبة؟

إذا كانت الطاقة سالبة ، فيمكننا أن نشير إلى استخدام قدر أكبر من الطاقة للقيام بهذا العمل.

نظرًا لأن الشغل كبير ، فإن كمية الطاقة المطلوبة للقيام بهذا العمل ستكون كبيرة أيضًا ، ولكن إذا لم يمتلك الجسم طاقة كامنة كافية للقيام بهذا العمل ، فإن الطاقة المتبقية مع الكائن بعد القيام بالعمل ستكون صفرًا.

هل يمكن أن تكون الطاقة الميكانيكية سلبية؟

الطاقة الميكانيكية هي مجموع الطاقة الحركية الكلية والطاقة التي يمتلكها الجسم.

الطاقة الحركية ليست سالبة أبدًا ولكن يمكن أن تكون الطاقة الكامنة ، وبالتالي إذا كانت الطاقة الكامنة أكبر من الطاقة الحركية ، وفي القيمة السالبة ، فإن الطاقة الميكانيكية ستكون سالبة.

لماذا لا يمكن أن تكون الطاقة الحركية سالبة؟

تستمر الطاقة الحركية للجسم عندما يكون الجسم في حالة حركة ويتحرك بسرعة معينة.

تتناسب الطاقة الحركية للجسم طرديا مع كتلته ومربع سرعته. الآن لا يمكن أن تكون الكتلة سالبة ، فلها قيمة موجبة ؛ وإذا كانت سرعة الجسم سالبة ، فإن مربع السرعة أيضًا سيحصل على قيمة موجبة.

هل دفع الطاقة سلبي؟

طاقة الدفع هي الطاقة المطلوبة لدفع الجسم بعيدًا عنا.

تكون طاقة الدفع إيجابية دائمًا لأننا نطبق طاقة إيجابية لدفع الجسم ، وبالتالي فإن العمل المنجز يكون أيضًا إيجابيًا ، ولكن يمكن أن يكون سالبًا إذا تم تطبيق القوة ولم يتم القيام بأي عمل لأن الطاقة المستخدمة غير كافية للقيام بهذا العمل.

الملخص

الطاقة ليست موجبة دائمًا ، بل يمكن أن تكون سلبية أيضًا اعتمادًا على الطاقة المطلوبة للقيام بهذا العمل. الطاقة سلبية في حالة الطاقة الكامنة الجذابة. تصبح أكثر سلبية حيث تقل المسافة بين الجسيمين حيث ترتبط الطاقة الكامنة عكسيًا بالمسافة وتكون القيمة سالبة.

أكشيتا ماباري

مرحبًا ، أنا أكشيتا ماباري. لقد حصلت على ماجستير. في الفيزياء. لقد عملت في مشاريع مثل النمذجة العددية للرياح والأمواج أثناء الإعصار ، وفيزياء اللعب وآلات التشويق الآلية في مدينة الملاهي على أساس الميكانيكا الكلاسيكية. لقد تابعت دورة تدريبية حول Arduino وأنجزت بعض المشاريع الصغيرة على Arduino UNO. أحب دائمًا استكشاف مناطق جديدة في مجال العلوم. أنا شخصياً أعتقد أن التعلم يكون أكثر حماساً عندما يتعلم بالإبداع. بصرف النظر عن هذا ، أحب القراءة ، والسفر ، والعزف على الجيتار ، وتحديد الصخور والطبقات ، والتصوير ، ولعب الشطرنج. اتصل بي على LinkedIn - LinkedIn.com/in/akshita-mapari-b38a68122

آخر المقالات