Rotační dynamika je odvětví mechaniky, které studuje rotační pohyb zahrnující síly, hmoty a další faktory, které ovlivňují rotační pohyb. Objekt se otáčí, pokud se všechny jeho části pohybují kolem osy nebo čepu umístěného na jedné z jeho částí. Rotační pohyb studovaný v tomto tématu se zaměřuje na rotační pohyb kolem pevné osy. Pohyb kladky, ventilátoru, pohyb CD/DVD v místnosti s CD/DVD , pohyb dveří nebo okna, pohyb válce motoru, vrtule vrtulníku nebo letadla nebo vrtule lodi jsou některé příklady rotačního pohybu kolem pevné osy. Pozorovali jste někdy káču? Poloha osy káče se neustále mění (náklon káče má tendenci se měnit), proto se rotační pohyb, jaký káča zažívá, v tomto tématu nestuduje.
Černý princip
Pochopení principů černochů
Pokud smícháme horkou a studenou vodu v otevřené nádobě (například v kbelíku), teplo se přenáší z horké vody do studené vody. Protože je nádoba otevřená, část tepla se přenáší do vzduchu. Nádoba se také zahřívá. Teplo uvolněné horkou vodou není absorbováno pouze studenou vodou, ale také vzduchem a nádobou. V tomto případě je kbelík neizolovaný systém.
Když v uzavřené termosce smícháme horkou a studenou vodu, teplo se přenáší z horké vody do studené vody. Termoska je izolovaný systém , takže se žádné teplo nepřenáší do vzduchu ani do termosky. Teplo uvolněné horkou vodou je jednoduše absorbováno studenou vodou, dokud směs nedosáhne tepelné rovnováhy.
Systémy a prostředí
Porozumění systémům a prostředí
Systém je objekt nebo skupina objektů, které jsou studovány. Ostatní objekty ve vesmíru se nazývají prostředí. Systém je obvykle od svého prostředí oddělen „přepážkou/omezovačem/separátorem“.
Řekněme například, že chceme zkoumat vodu v termosce. Voda uvnitř termosky tvoří systém, zatímco vzduch a další objekty vně termosky tvoří prostředí. Stěny termosky, jak skleněné uvnitř, tak plastové vně, fungují jako dělicí stěna. Jedním z příkladů je termoska na vodu.
Latentní teplo
Pochopení latentního tepla
Pokud vložíte rtuťový teploměr do nádoby obsahující směs studené vody a ledu, zjistíte, že po pohybu dolů je rtuťový povrch v klidu nebo se již nepohybuje. Rtuťový povrch se přestane pohybovat po dosažení bodu tání vody nebo bodu tuhnutí vody (0 ° C). Pokud je nádoba otevřená, teplo proudí ze vzduchu s vyšší teplotou do směsi ledu a vody s nižší teplotou. Dodatečné teplo ze vzduchu způsobí tání ledu. Mění se při tání ledu teplota směsi ledu a vody? Při tání ledu se teplota směsi vody a ledu nemění.
Měrné teplo
Měrná tepelná kapacita (c) je množství tepla (Q) potřebné ke zvýšení teploty (T) jednotky hmotnosti (m) objektu o jeden stupeň. Vzorec pro c je:
Mezinárodní systém jednotek je J/kg K.
Měrná tepelná kapacita objektu se mění s teplotou. Pokud změna teploty není příliš velká, lze hodnotu považovat za konstantní. Následují hodnoty c pro několik objektů při tlaku 1 atm a teplotě 20 ° C (získané experimentálně).
Tepelný vzorec
Pokud se dotýkají objekty s různými teplotami, teplo se přirozeně přesouvá z objektu s vyšší teplotou na objekt s nižší teplotou. Přenos tepla se zastaví, jakmile oba objekty dosáhnou tepelné rovnováhy . Lze říci, že přenos tepla způsobuje změnu teploty objektů, které jsou v kontaktu. Na základě tohoto stručného vysvětlení lze vyvodit závěr, že teplo (Q) souvisí s objektem a změnou teploty (ΔT) tohoto objektu. Každý objekt má hmotnost (m) a liší se i typ objektu.
Mechanické tepelné vážení
Jednotkou tepla je kalorie (zkráceně kal). Kalorie je množství tepla potřebné ke zvýšení teploty 1 gramu vody o 1 °C ( přesně ze 14,5 ° C na 15,5 ° C). Množství potřebného tepla se liší pro různé teploty vody. Pro stejné množství tepla dochází ke zvýšení teploty vody o 1 ° C pouze mezi 14,5 ° C a 15,5 ° C. Často používanou jednotkou tepla, zejména k vyjádření energetické hodnoty potravin, je kilokalorie (kcal). 1 kcal = 1000 kalorií. Jiný název pro 1 kcal = 1 kalorie (velké K). Jednotkou tepla pro britský systém je Btu (britská tepelná jednotka). 1 Btu = množství tepla potřebné ke zvýšení teploty 1 libry vody o 1 F ° (přesně ze 63 ° F na 64 ° F).
Vodní anomálie
Pochopení vodních anomálií
Každý objekt se rozpíná (objem se zvětšuje), když se teplota objektu zvyšuje, a zmenšuje se (objem se zmenšuje), když se teplota objektu snižuje. Voda se také rozpíná, když se teplota zvyšuje, a zmenšuje se, když se teplota snižuje, ale ne při teplotách 0 ° C – 4 ° C. Mezi teplotami 0 ° C a 4 ° C se objem vody s rostoucí teplotou snižuje (voda se smršťuje). Pokud zahříváme vodu na teplotu 0 ° C, čím je voda teplejší, tím více se objem vody snižuje. Proces smršťování se zastaví, když voda dosáhne teploty 4 ° C. Nad 4 ° C se objem vody s rostoucí teplotou zvětšuje (voda se rozpíná). Naopak se voda rozpíná (objem vody se zvětšuje), když teplota klesá ze 4 ° C na 0 ° C. Tato zvláštnost vody je známá jako anomálie vody.
Pemuaian
Pokud si pozorně prohlédnete elektrické kabely, všimnete si, že jsou kvůli vůli zakřivené dolů. Proč jsou elektrické kabely záměrně uvolněné, a ne jen napnuté? Většina střech ve Flores a Lembatě ve Východních Nusa Tenggara je vyrobena ze zinku (Zn). Ve dne i v noci vydávají zinkové střechy hluk. Proč zinek vydává hluk? Pokud žijete na ostrově Jáva, možná jste si všimli železničních kolejí. V místech spojů kolejnic jsou mezery. Jakou funkci tyto mezery v místech spojů kolejnic slouží? V souvislosti s tématem roztahování kolejí se můžete zamyslet a zeptat na mnoho věcí.
Plynový teploměr
Pokud kalibrujeme různé typy teploměrů, například rtuťový teploměr a lihový teploměr, stupnice obou teploměrů jsou stejné pouze při 0 ° C (nebo 32 ° F) a 100 ° C (nebo 212 ° F). Pokud použijeme oba teploměry k měření teploty vzduchu, čísla ukazovaná každým teploměrem nebudou nutně stejná. Může se stát, že rtuťový teploměr ukazuje 48 ° C, zatímco lihový teploměr ukazuje 46 ° C. Je to proto, že rychlost roztažnosti rtuti a lihu je odlišná. Stejně tak je to u jiných typů teploměrů, jako jsou bimetalické teploměry atd. Teplotní stupnice stanovená tímto způsobem je velmi závislá na vlastnostech použitých materiálů.