Bazaj Fizikaj Lerniloj

Por klarigi la nemaligeblajn termodinamikajn procezojn, la sciencistoj formulis la duan leĝon de termodinamiko. La dua leĝo de termodinamiko klarigas, kiaj procezoj povas okazi en la universo kaj kiaj procezoj ne povas okazi. Unu sciencisto nomita RJE Clausius (1822-1888) faris la jenan deklaron:

Kompreneble, varmo moviĝas de alt-temperaturaj objektoj al malalt-temperaturaj objektoj; nature, varmo ne iras de malalt-temperaturaj objektoj al alt-temperaturaj objektoj (Dua leĝo de termodinamiko - la aserto de Clausius).

La aserto de Clausius estas unu el la specialaj asertoj de la dua leĝo de termodinamiko. Ĝi nomiĝas speciala aserto ĉar ĝi validas nur por unu procezo, rilata al varmotransigo. Ĉar ĉi tiu aserto ne rilatas al aliaj procezoj, ni bezonas pli ĝeneralan aserton. La disvolviĝo de ĝenerala aserto de la dua leĝo de termodinamiko baziĝas sur la studo de varmomotoroj. Tial, ni unue diskutas motorvarmon.

Legu pli

Artikolo Termodinamikaj procezoj: Izoterma Adiabata Izokora Izobara

Ekzistas kvar termodinamikaj procezoj, nome izotermaj, izokoraj, izobaraj kaj adiabataj procezoj.

Izoterma Procezo (konstanta temperaturo)

En izoterma procezo, la sistemtemperaturo estas tenata konstanta. Teorie, la analizita sistemo estas ideala gaso. La idealgasa temperaturo estas rekte proporcia al la ideala interna gasenergio (U = 3/2 n RT). T ne ŝanĝiĝas, do U ankaŭ ne ŝanĝiĝas. Tiel, se aplikite al la izoterma procezo, la unua leĝo de la termodinamika ekvacio fariĝas:

Legu pli

Termodinamika procezo

Varmo (Q) estas la energio, kiu moviĝas de unu objekto al alia pro la temperaturdiferenco. Pri sistemoj kaj medioj, varmo estas energio moviĝanta de sistemo al medio aŭ energio moviĝanta de medio al sistemo, pro la temperaturdiferenco. Se la sistemtemperaturo estas pli alta ol la ĉirkaŭa temperaturo, varmo fluos de la sistemo al la medio. Se la ĉirkaŭa temperaturo estas pli alta ol la sistemtemperaturo, tiam varmo fluas de la medio al la sistemo.

Varmo (Q) estas energio, kiu moviĝas pro la temperaturdiferenco, dum laboro (W) rilatas al energitransdono per laboro. Ekzemple, se la sistemo faras laboron sur la ĉirkaŭaĵo, tiam energio moviĝas de la sistemo al la ĉirkaŭaĵo. Male, se la ĉirkaŭaĵo faras laboron sur la sistemo, tiam energio moviĝas de la ĉirkaŭaĵo al la sistemo.

Legu pli

Malelastaj kolizioj

La leĝo de konservo de kineta energio ne aplikeblas en neelastaj kolizioj. La leĝo de konservo de movokvanto aplikeblas en neelastaj kolizioj se nur neniu ekstera forto agas sur la du koliziantaj objektoj. En neelasta kolizio, du objektoj algluiĝas aŭ estas ligitaj unu al la alia post la kolizio.

Ekzempla demando 1.

Du objektoj havas la saman mason, nome 1 kg. Objekto 1 moviĝas sur ebeno kun rapideco de 10 m/s kaj kolizias kun objekto du, kiu estas en ripozo. Post la kolizio, la du objektoj algluiĝas unu al la alia. Kio estas la rapideco de la du objektoj post la kolizio?

Legu pli

Parte elastaj kolizioj

En parte elastaj kolizioj, la leĝo de konservo de movokvanto aplikeblas, dum la leĝo de konservo de kineta energio ne aplikeblas. Kiam okazas kolizio, iom da kineta energio konvertiĝas al sonenergio, varmenergio kaj interna energio. La uzo de la vorto elasta indikas, ke post la kolizio, la du objektoj ne algluiĝas sed resaltas.

Ekzemplo de parte elasta kolizio estas la unu-dimensia kolizio de du rulglobetoj aŭ du naĝarpilkoj.

Legu pli

Konservado de lineara movokvanto

La leĝo de konservo de lineara movokvanto deklaras, ke se ne ekzistas ekstera forto aganta sur du koliziantaj objektoj, la movokvanto de la objektoj antaŭ la kolizio egalas al la movokvanto de la objektoj post la kolizio.

p₁ ₊ p₂ = p₁ _' + p₂ _{' ………………} .. Ekvacio 1.4

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

Se post kolizio ambaŭ objektoj algluiĝas unu al la alia,

m ₁ v ₁ + m ₂ v ₂ = (m ₁ + m ₂ ) v'

Legu pli

Perfekte elastaj kolizioj

Kolizio de du objektoj nomiĝas perfekte elasta kolizio se la movokvanto aŭ kineta energio de ĉiu objekto antaŭ la kolizio egalas al la movokvanto kaj kineta energio de ĉiu objekto post la kolizio. Alivorte, la leĝo de konservo de movokvanto kaj la leĝo de konservo de kineta energio aplikeblas en perfekte elastaj kolizioj. La uzo de la vorto elasta indikas, ke post la kolizio, la du objektoj ne algluiĝas aŭ ne estas ligitaj unu al la alia, sed resaltas. La movokvanto de ĉiu objekto estas konservita.

La movokvanto de ĉiu objekto estas konservita.

Legu pli

Labor-mekanika energioprincipo

La teoremo pri laboro-kineta energio deklaras, ke la neta laboro aŭ la laboro farita de la neta forto egalas al la ŝanĝo en kineta energio.

W _neta = TO _t – TO _o = 1⁄2 m( ^v _t² – _v ^o² )

W _neta = Ekzistas du specoj de fortoj, nome konservativa forto kaj nekonservativa forto. Tiel, la neta laboro povas esti konsiderata kiel konsistanta el la laboro farita de konservativa forto kaj la laboro farita de nekonservativa forto.

W _c + W _nc = ΔKE

Legu pli

Laboro farita de konservativaj fortoj Potenciala energio

Observu objekton, kiu moviĝas vertikale supren kaj poste revenas al sia komenca pozicio post atingado de maksimuma alteco. Kiam la objekto moviĝas vertikale supren, pezo faras negativan laboron sur la objekton. Kiam la objekto moviĝas supren, la alteco de la objekto pliiĝas. Sekve, la gravita potenciala energio de la objekto ankaŭ pliiĝas. Oni povas konkludi, ke la negativa laboro farita de pezo egalas al la pliiĝo de la gravita potenciala energio (PE) de la objekto.

Legu pli

Konservativa forto kaj nekonservativa forto

1. Konservativa Forto

1.1 Pezo (w)

Observu objekton, kiu moviĝas vertikale supren ĝis atingi maksimuman alton antaŭ ol moviĝi malsupren al sia komenca pozicio. Kiam ĝi moviĝas vertikale supren je h, la pezo estas kontraŭa en direkto al la delokiĝo. Tiel, la pezo faras negativan laboron sur la objekton. 

W = wh (cos 180 ^° ) = – wh = – mgh

Post atingado de maksimuma alto, la objekto moviĝas malsupren al sia komenca pozicio je h. Movante malsupren, la pezo estas en la sama direkto kiel la delokiĝo. Ĉar ĝi estas en la sama direkto kiel la delokiĝo, la pezo faras pozitivan laboron.

Legu pli