Tutoriali di Fisica Basica

Seconda lege di a termodinamica

Per spiegà i prucessi termodinamichi irreversibili, i scientifichi anu furmulatu a seconda lege di a termodinamica. A seconda lege di a termodinamica spiega quali prucessi ponu accade in l'universu è quali prucessi ùn ponu accade. Un scientificu chjamatu RJE Clausius (1822-1888) hà fattu a seguente dichjarazione:

Naturalmente, u calore si move da l'uggetti à alta temperatura à l'uggetti à bassa temperatura; naturalmente, u calore ùn procede micca da l'uggetti à bassa temperatura à l'uggetti à alta temperatura (Seconda lege di a termodinamica - dichjarazione di Clausius).

L'affermazione di Clausius hè una di l'affermazioni speciali di a seconda lege di a termodinamica. Hè chjamata affermazione speciale perchè s'applica solu à un prucessu, ligatu à u trasferimentu di calore. Siccomu sta affermazione ùn hè micca ligata à altri prucessi, avemu bisognu di una affermazione più generale. U sviluppu di una affermazione generale di a seconda lege di a termodinamica hè basatu annantu à u studiu di i motori termichi. Dunque, discutemu prima di u calore di u mutore.

Prucessi termodinamichi: Isotermicu Adiabaticu Isocoricu Isobaricu

Articulu Prucessi termodinamichi: Isotermicu Adiabaticu Isocoricu Isobaricu

Ci sò quattru prucessi termodinamichi, vale à dì i prucessi isotermichi, isochorichi, isobarichi è adiabatichi.

Prucessu Isotermicu (temperatura costante)

In un prucessu isotermicu, a temperatura di u sistema hè mantenuta custante. Teoricamente, u sistema analizatu hè un gas ideale. A temperatura di u gas ideale hè direttamente proporzionale à l'energia interna ideale di u gas (U = 3/2 n RT). T ùn cambia micca, dunque ancu U ùn cambia micca. Cusì, se applicata à u prucessu isotermicu, a prima lege di l'equazione termodinamica diventa:

Prima lege di a termodinamica

Prucessu termodinamicu

U calore (Q) hè l'energia chì si move da un ughjettu à l'altru per via di a differenza di temperatura. À propositu di i sistemi è di l'ambienti, u calore hè l'energia chì si move da un sistema à l'ambiente o l'energia chì si move da un ambiente à un sistema, per via di a differenza di temperatura. Sè a temperatura di u sistema hè più alta di a temperatura ambiente, u calore scorrerà da u sistema à l'ambiente. Sè a temperatura ambiente hè più alta di a temperatura di u sistema, allora u calore scorre da l'ambiente à u sistema.

U calore (Q) hè l'energia chì si move per via di a differenza di temperatura, mentre chì u travagliu (W) hè ligatu à u trasferimentu d'energia per via di u travagliu. Per esempiu, se u sistema face un travagliu nantu à l'ambiente, allora l'energia si move da u sistema à l'ambiente. À u cuntrariu, se l'ambiente face un travagliu nantu à u sistema, allora l'energia si move da l'ambiente à u sistema.

Collisioni anelastiche

A lege di cunservazione di l'energia cinetica ùn hè micca applicabile in e collisioni anelastiche. A lege di cunservazione di u mumentu hè applicabile in e collisioni anelastiche solu s'è nisuna forza esterna agisce nantu à i dui oggetti chì si scontranu. In una collisione anelastica, dui oggetti si attaccanu inseme o sò attaccati l'unu à l'altru dopu a collisione.

Esempiu di quistione 1.

Dui ughjetti anu a listessa massa, vale à dì 1 kg. L'ughjettu 1 si move nantu à un pianu pianu à una velocità di 10 m/s è si scontra cù l'ughjettu dui chì hè in riposu. Dopu à a cullisione, i dui ughjetti si attaccanu inseme. Chì ghjè a velocità di i dui ughjetti dopu à a cullisione ?

Collisioni parzialmente elastiche

In e collisioni parzialmente elastiche, a lege di cunservazione di u mumentu hè applicabile, mentre chì a lege di cunservazione di l'energia cinetica ùn hè micca applicabile. À u mumentu di una collisione, una parte di l'energia cinetica hè cunvertita in energia sonora, energia termica è energia interna. L'usu di a parola elasticu indica chì dopu à a collisione, i dui oggetti ùn si attaccanu micca ma rimbalzanu.

Un esempiu di collisione parzialmente elastica hè a collisione unidimensionale di duie biglie o duie palle da piscina.

Cunservazione di u mumentu lineare

A lege di cunservazione di u mumentu lineare dice chì s'ellu ùn ci hè micca una forza esterna chì agisce nantu à dui oggetti chì si scontranu, u mumentu di l'oggetti prima di a collisione hè uguale à u mumentu di l'oggetti dopu a collisione.

p ₁ + p ₂ = p ₁ ' + p ₂ ' ……………….. Equazione 1.4

m ₁ v ₁ + m ₂ v ₂ = m ₁ v ₁ ' + m ₂ v ₂ '

Sè dopu à a cullisione i dui oggetti si attaccanu inseme,

m ₁ v ₁ + m ₂ v ₂ = (m ₁ + m ₂ ) v'

Collisioni perfettamente elastiche

Una collisione di dui oggetti hè chjamata collisione perfettamente elastica se u momentum o l'energia cinetica di ogni oggettu prima di a collisione hè uguale à u momentum è à l'energia cinetica di ogni oggettu dopu a collisione. In altre parole, a lege di cunservazione di u momentum è a lege di cunservazione di l'energia cinetica sò applicabili in collisioni perfettamente elastiche. L'usu di a parola elasticu indica chì dopu a collisione, i dui oggetti ùn si attaccanu micca o ùn sò micca attaccati l'unu à l'altru, ma rimbalzanu. U momentum di ogni oggettu hè cunservatu.

U momentum di ogni ughjettu hè cunservatu.

Principiu di l'energia meccanica di u travagliu

U teorema di l'energia cinetica di u travagliu dice chì u travagliu nettu o u travagliu fattu da a forza netta hè uguale à a variazione di l'energia cinetica.

W _netta = TO _t – TO _o = 1⁄2 m(v _t² – v _o² )

W _netta = Ci sò dui tipi di forze, vale à dì a forza cunservativa è a forza micca cunservativa. Cusì, u travagliu nettu pò esse cunsideratu cum'è cumpostu da u travagliu fattu da una forza cunservativa è u travagliu fattu da una forza micca cunservativa.

W _c + W _nc = ΔKE

U travagliu fattu da e forze cunservative Energia putenziale

Osservate un ughjettu chì si move verticalmente versu l'altu è poi torna à a so pusizione iniziale dopu avè righjuntu una altezza massima. Quandu l'ughjettu si move verticalmente versu l'altu, u pesu face un travagliu negativu nantu à l'ughjettu. Quandu l'ughjettu si move versu l'altu, l'altezza di l'ughjettu aumenta. Dunque, l'energia putenziale gravitaziunale di l'ughjettu aumenta ancu ella. Si pò cunclude chì u travagliu negativu fattu da u pesu hè uguale à l'aumentu di l'energia putenziale gravitaziunale di l'ughjettu (PE).

Forza cunservativa è forza micca cunservativa

1. Forza Cunservatrice

1.1 Pesu (w)

Forza cunservativa è forza micca cunservativa 1 Osservate un ughjettu chì si move verticalmente versu l'altu finu à ghjunghje à una altezza massima prima di spustassi versu u bassu versu a so pusizione iniziale. Quandu si move verticalmente versu l'altu di h, u pesu hè in direzzione opposta à u spustamentu. Cusì, u pesu face un travagliu negativu nantu à l'ughjettu.

W = wh (cos 180 ^o ) = – wh = – mgh

Dopu avè righjuntu una altezza massima, l'ughjettu si move in ghjò versu a so pusizione iniziale di h. Quandu si move in ghjò, u pesu hè in a listessa direzzione chè u spustamentu. Perchè hè in a listessa direzzione chè u spustamentu, u pesu face un travagliu pusitivu.