For at finde ud af, hvordan man kunne øge effektiviteten af en varmemaskine , undersøgte en fransk videnskabsmand ved navn Sadi Carnot (1796-1832) i 1824 en ideel teoretisk kaloriemaskine. På det tidspunkt var termodynamikkens første lov ikke formuleret, og heller ikke termodynamikkens anden lov. Den første lov er ikke blevet formuleret, fordi forskerne endnu ikke ved, at varme er energi. Efter at Joule og hans kolleger udførte eksperimenter i 1830'erne, opdagede forskerne, at varme er energi, der bevæger sig på grund af temperaturforskelle. Så termodynamikkens første lov blev formuleret efter 1830. Sadi Carnot havde forsket i den teoretiske ideelle kaloriemaskine i 1824. Hans forskning var faktisk at øge dampmaskinens effektivitet. De fleste dampmaskiner på den tid var mindre effektive.
Termodynamikkens anden lov
For at forklare de irreversible termodynamiske processer formulerede forskerne termodynamikkens anden lov. Termodynamikkens anden lov forklarer, hvilke processer der kan forekomme i universet, og hvilke processer der ikke kan forekomme. En videnskabsmand ved navn RJE Clausius (1822-1888) fremsatte følgende udtalelse:
Naturligvis bevæger varme sig fra objekter med høj temperatur til objekter med lav temperatur; naturligvis bevæger varme sig ikke fra objekter med lav temperatur til objekter med høj temperatur (termodynamikkens anden lov - Clausius' udsagn).
Clausius' udsagn er et af de specielle udsagn i termodynamikkens anden lov. Det kaldes et specielt udsagn, fordi det kun gælder for én proces, relateret til varmeoverføring. Da dette udsagn ikke er relateret til andre processer, har vi brug for et mere generelt udsagn. Udviklingen af et generelt udsagn i termodynamikkens anden lov er baseret på studiet af varmemaskiner. Derfor diskuterer vi motorvarme først.
Termodynamiske processer: Isotermisk Adiabatisk Isokorisk Isobarisk
Artikel Termodynamiske processer: Isotermisk Adiabatisk Isokorisk Isobarisk
Der er fire termodynamiske processer, nemlig isotermiske, isokoriske, isobariske og adiabatiske processer.
Isotermisk proces (konstant temperatur)
I en isotermisk proces holdes systemtemperaturen konstant. Teoretisk set er det analyserede system en ideel gas. Ideel gastemperatur er direkte proportional med ideel indre gasenergi (U = 3/2 n RT). T ændrer sig ikke, så U ændrer sig heller ikke. Hvis den anvendes på den isotermiske proces, bliver den første lov i den termodynamiske ligning således:
Termodynamikkens første lov
Termodynamisk proces
Varme (Q) er den energi, der bevæger sig fra et objekt til et andet på grund af temperaturforskellen. Om systemer og miljøer er varme energi, der bevæger sig fra system til miljø, eller energi, der bevæger sig fra miljø til system på grund af temperaturforskellen. Hvis systemtemperaturen er højere end omgivelsestemperaturen, vil varme strømme fra systemet til miljøet. Hvis omgivelsestemperaturen er højere end systemtemperaturen, strømmer varme fra miljøet til systemet.
Varme (Q) er energi, der bevæger sig på grund af temperaturforskellen, hvorimod arbejde (W) er relateret til energioverførsel gennem arbejde. For eksempel, hvis systemet udfører arbejde på miljøet, så bevæger energi sig fra systemet til miljøet. Omvendt, hvis miljøet udfører arbejde på systemet, så bevæger energi sig fra miljø til system.
Hastigheden af mekaniske bølger – problemer og løsninger
1. Hastigheden af den tværgående bølge på et 25 meter langt reb er 50 m/s. Rebets trækkraft er 200 N. Bestem rebets masse.
A. 0.08 kg
B. 0.5 kg
Ca. 0.8 kg
D. 2.0 kg
Kendt:
Simpel harmonisk bevægelse – problemer og løsninger
1. En genstand vibrerer med en frekvens på 5 Hz mod højre og venstre. Genstanden bevæger sig fra ligevægtspunktet til den maksimale forskydning mod højre. Bestem det tidsinterval, der kræves for at nå den maksimale forskydning mod højre elleve gange.
En 2.05
B. 2.20
C. 2.25
D. 2.50
Kendt:
Simpelt pendul – problemer og løsninger
1. To simple pendler er placeret på to forskellige steder. Længden af det andet pendul er 0.4 gange længden af det første pendul, og tyngdeaccelerationen, som det andet pendul oplever, er 0.9 gange tyngdeaccelerationen, som det første pendul oplever . Bestem sammenligningen af frekvensen af det første pendul i forhold til det andet pendul.
A. 2/3
B. 3/2
C. 4/9
D. 9/4
Resonans af lydbølger – problemer og løsninger
1. Efter stemmegaflen A er blevet vibreret, vibreres stemmegaflen B. Stemmegaflen B vibreres fordi…..
A. Stemmegaflen A har samme amplitude som stemmegaflen B
B. Begge stemmegafler bruger den samme resonansboks
C. Stemmegaflen B har samme frekvens som stemmegaflen A
D. Klangfarven af de lyde, der forårsages af begge stemmegafler, er den samme
Løsning
Væsketryk – problemer og løsninger
1.
Tyngdeaccelerationen er 10 N/kg. Overfladearealet af en fisk, der presses af vandet over den, er 6 cm² . Bestem den kraft, som vandet over fisken har, der virker på fisken.
Kendt: