Βασικά μαθήματα φυσικής

Αν κοιτάξουμε προσεκτικά, ο καπνός από την καύση μπορεί αρχικά να είναι ορατός. Μετά από λίγο, ο καπνός δεν είναι ορατός. Έχετε χρησιμοποιήσει άρωμα; Ακόμα κι αν ψεκάζετε άρωμα στο δωμάτιο, άλλοι άνθρωποι που βρίσκονται έξω από το σπίτι μπορούν επίσης να νιώσουν το άρωμα του αρώματος. Αν η μητέρα μαγειρεύει νόστιμο και ορεκτικό φαγητό στην κουζίνα, το άρωμα του μαγειρέματος μπορεί να γίνει αισθητό και από το σπίτι ενός γείτονα. Γιατί συμβαίνει αυτό;

Υπάρχουν πολλά άλλα παραδείγματα. Αν βάλετε μερικές σταγόνες μελάνι σε ένα ποτήρι που περιέχει καθαρό νερό, το μελάνι ή το χρώμα τροφίμων θα απλωθεί ομοιόμορφα σε όλο το νερό. Αυτό συμβαίνει αυτόματα. Ορισμένα προηγούμενα παραδείγματα είναι γεγονότα διάχυσης που συχνά εμφανίζονται στην καθημερινή ζωή. Η διάχυση είναι η διαδικασία μετακίνησης ουσιών από υψηλή συγκέντρωση σε χαμηλή συγκέντρωση. Με τον όρο συγκέντρωση εννοείται ο αριθμός των μορίων/γραμμομορίων μιας ουσίας ανά όγκο. Ένα μέρος υψηλής συγκέντρωσης είναι ένα μέρος όπου υπάρχουν πολλά μόρια ουσιών ανά όγκο. Αντίθετα, οι χαμηλές συγκεντρώσεις είναι μέρη όπου υπάρχουν λίγα μόρια ανά όγκο.

Διαβάστε περισσότερα

Ενέργεια σε ένα μονοατομικό ιδανικό αέριο

Η ενέργεια στο μονοατομικό ιδανικό αέριο είναι η συνολική ποσότητα μεταφορικής κινητικής ενέργειας των μορίων του μονοατομικού ιδανικού αερίου. Η συνολική ποσότητα μεταφορικής κινητικής ενέργειας των μορίων του ιδανικού αερίου = το γινόμενο της μέσης μεταφορικής κινητικής ενέργειας κάθε μορίου επί τον αριθμό των μορίων (N). Μαθηματικά:

Διαβάστε περισσότερα

Το θεώρημα ισοκατανομής ενέργειας προέκυψε θεωρητικά από τον Clerk Maxwell χρησιμοποιώντας στατιστική μηχανική. Ονομάζεται θεώρημα επειδή δεν υπάρχει απόδειξη μέσω πειραματισμού. Η κατανομή ενέργειας σημαίνει ίση κατανομή της ενέργειας.

KE = μέση μεταφορική κινητική ενέργεια μορίων αερίου (Joule)

k = σταθερά Μπόλτζμαν = 1.38 x 10 ^-23 J/K

T = απόλυτη θερμοκρασία του ιδανικού μορίου αερίου (Κέλβιν)

Διαβάστε περισσότερα

Εκτός από την πίεση, ένα από τα μεγέθη που δηλώνουν τη μακροσκοπική φύση του αερίου είναι η θερμοκρασία (T). Εξίσωση πίεσης αερίου:

Διαβάστε περισσότερα

Η κινητική θεωρία υποστηρίζει ότι κάθε ουσία αποτελείται από άτομα ή μόρια και ότι τα άτομα ή τα μόρια κινούνται συνεχώς και απρόσεκτα. Αυτή η υπόθεση της κινητικής θεωρίας ταιριάζει με την κατάσταση και την κατάσταση του ατόμου ή του μορίου του συστατικού αερίου. Η δύναμη έλξης μεταξύ των ατόμων ή των μορίων που αποτελούν το αέριο είναι ασθενής, έτσι ώστε τα άτομα ή τα μόρια να μπορούν να κινούνται ελεύθερα.

Διαβάστε περισσότερα

Άρθρο Νόμος του Boyle, νόμος του Charles, νόμος του Gay-Lussac

Νόμος του Μπόιλ

Ο Ρόμπερτ Μπόιλ (1627-1691) διεξήγαγε πειράματα για να διερευνήσει την ποσοτική σχέση μεταξύ πίεσης και όγκου αερίου. Αυτό το πείραμα πραγματοποιείται εισάγοντας μια ορισμένη ποσότητα αερίου σε ένα κλειστό δοχείο. Μέχρι μια αρκετά καλή προσέγγιση, διαπίστωσε ότι εάν η θερμοκρασία του αερίου διατηρούνταν σταθερή, τότε όταν η πίεση του αερίου αυξανόταν, ο όγκος του αερίου μειωνόταν. Ομοίως, όταν η πίεση του αερίου μειώνεται, ο όγκος του αερίου αυξάνεται. Η πίεση του αερίου είναι αντιστρόφως ανάλογη με τον όγκο του αερίου. Αυτή η σχέση είναι γνωστή ως νόμος του Μπόιλ. Μαθηματικά:

Διαβάστε περισσότερα

Οι νόμοι των αερίων του Boyle, του Charles και του Gay-Lussac δεν ισχύουν για όλες τις συνθήκες αερίων, επομένως η ανάλυσή μας γίνεται πιο δύσκολη. Ως εκ τούτου, παρουσιάζουμε το μοντέλο του ιδανικού αερίου. Το ιδανικό αέριο δεν υπάρχει στην καθημερινή ζωή. Το ιδανικό αέριο είναι η ιδανική μορφή για να διευκολυνθεί η ανάλυση. Η ύπαρξη αυτής της έννοιας του ιδανικού αερίου μας βοηθά επίσης πραγματικά να εξετάσουμε τη σχέση μεταξύ των τριών νόμων των αερίων.

Η σχέση μεταξύ θερμοκρασίας, όγκου και πίεσης αερίου

Αναφερόμενοι στους τρεις νόμους των αερίων παραπάνω, μπορούμε να εξαγάγουμε μια γενικότερη σχέση μεταξύ θερμοκρασίας, όγκου και πίεσης αερίου.

Διαβάστε περισσότερα

Η συγκεκριμένη διατύπωση του δεύτερου νόμου της θερμοδυναμικής δεν μπορεί να περιγράψει όλες τις μη αναστρέψιμες διεργασίες, επομένως χρειαζόμαστε μια γενική διατύπωση. Αυτή η γενική διατύπωση αναμένεται να εξηγήσει όλες τις μη αναστρέψιμες διεργασίες που συμβαίνουν στο σύμπαν. Η γενική διατύπωση του δεύτερου νόμου της θερμοδυναμικής διατυπώθηκε στα μέσα του δέκατου ένατου αιώνα, μέσω μιας ποσότητας που ονομάζεται εντροπία (S). Η εντροπία εισήχθη για πρώτη φορά από τον Clausius και διατυπώθηκε από τον κύκλο Carnot (τέλεια θερμιδική μηχανή). Σύμφωνα με τον Clausius, οι αλλαγές στην εντροπία βιώνονται από ένα σύστημα, όταν το σύστημα λαμβάνει επιπλέον θερμότητα (Q) σε σταθερή θερμοκρασία, η οποία αντιπροσωπεύεται από την εξίσωση:

Διαβάστε περισσότερα

Άρθρο σχετικά με τον συντελεστή απόδοσης της ψυκτικής μηχανής

Μια ψυκτική μηχανή είναι μια μηχανή που λαμβάνει θερμότητα από ένα μέρος με χαμηλή θερμοκρασία και στη συνέχεια τη μεταφέρει σε μια περιοχή με υψηλή θερμοκρασία. Για να συμβεί αυτή η διαδικασία, η μηχανή πρέπει να κάνει την εργασία, επειδή η θερμότητα ρέει φυσικά από την υψηλή θερμοκρασία στη χαμηλή θερμοκρασία. Αυτό προκύπτει από τη δήλωση του Clausius:

Είναι αδύνατο για μια ψυκτική μηχανή να μεταφέρει θερμότητα από ένα μέρος χαμηλής θερμοκρασίας σε ένα μέρος υψηλής θερμοκρασίας, χωρίς έργο (Δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής—Δήλωση Clausius).

Η μηχανή λειτουργεί (W) για να μεταφέρει θερμότητα, από χαμηλή θερμοκρασία (QL ₎ σε υψηλή θερμοκρασία (QH ₎ . Με βάση την αρχή διατήρησης της ενέργειας, QL ₊ W = _QH.

Διαβάστε περισσότερα

Για να ανακαλύψει πώς να αυξήσει την απόδοση της θερμικής μηχανής, ένας Γάλλος επιστήμονας ονόματι Sadi Carnot (1796-1832) εξέτασε μια ιδανική θεωρητική θερμιδική μηχανή το 1824. Εκείνη την εποχή, ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής δεν είχε διατυπωθεί, ούτε ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής. Ο πρώτος νόμος δεν έχει διατυπωθεί επειδή οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν ακόμη ότι η θερμότητα είναι ενέργεια. Αφού ο Joule και οι συνάδελφοί του πειραματίστηκαν τη δεκαετία του 1830, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι η θερμότητα είναι ενέργεια που κινείται λόγω των διαφορών θερμοκρασίας. Έτσι, ο πρώτος νόμος της θερμοδυναμικής διατυπώθηκε μετά το 1830. Ο Sadi Carnot ερευνούσε την θεωρητική ιδανική θερμιδική μηχανή το 1824. Η έρευνά του είχε ως στόχο να αυξήσει την απόδοση της ατμομηχανής. Οι περισσότερες ατμομηχανές εκείνης της εποχής ήταν λιγότερο αποδοτικές.

Διαβάστε περισσότερα