Füüsika põhiõpetused

Pöördumatute termodünaamiliste protsesside selgitamiseks sõnastasid teadlased termodünaamika teise seaduse. Termodünaamika teine ​​seadus selgitab, millised protsessid saavad universumis toimuda ja millised mitte. Üks teadlane nimega RJE Clausius (1822–1888) esitas järgmise väite:

Loomulikult liigub soojus kõrge temperatuuriga objektidelt madala temperatuuriga objektidele; loomulikult ei liigu soojus madala temperatuuriga objektidelt kõrge temperatuuriga objektidele (termodünaamika teine ​​seadus – Clausiuse väide).

Clausiuse väide on üks termodünaamika teise seaduse eriväidetest. Seda nimetatakse eriväiteks, kuna see kehtib ainult ühe protsessi kohta, mis on seotud soojusülekandega. Kuna see väide ei ole seotud teiste protsessidega, vajame üldisemat väidet. Termodünaamika teise seaduse üldväite väljatöötamine põhineb soojusmasinate uurimisel. Seetõttu arutame kõigepealt mootori soojust.

Loe edasi

Artikkel Termodünaamilised protsessid: Isotermiline Adiabaatiline Isokoorne Isobaarne

Termodünaamikas on neli protsessi: isotermiline, isokoorne, isobaarne ja adiabaatiline protsess.

Isotermiline protsess (konstantne temperatuur)

Isotermilises protsessis hoitakse süsteemi temperatuuri konstantsena. Teoreetiliselt on analüüsitav süsteem ideaalne gaas. Ideaalse gaasi temperatuur on otseselt proportsionaalne ideaalse gaasi siseenergiaga (U = 3/2 n RT). T ei muutu, seega ei muutu ka U. Seega, kui seda rakendada isotermilisele protsessile, muutub termodünaamilise võrrandi esimene seadus järgmiselt:

Loe edasi

Termodünaamiline protsess

Soojus (Q) on energia, mis liigub temperatuuride erinevuse tõttu ühelt objektilt teisele. Süsteemide ja keskkondade puhul on soojus energia, mis liigub süsteemist keskkonda või keskkonnast süsteemi temperatuuride erinevuse tõttu. Kui süsteemi temperatuur on ümbritseva õhu temperatuurist kõrgem, voolab soojus süsteemist keskkonda. Kui ümbritseva õhu temperatuur on süsteemi temperatuurist kõrgem, siis voolab soojus keskkonnast süsteemi.

Soojus (Q) on energia, mis liigub temperatuuride erinevuse tõttu, samas kui töö (W) on seotud energia ülekandega töö kaudu. Näiteks kui süsteem teeb keskkonnas tööd, siis liigub energia süsteemist keskkonda. Vastupidi, kui keskkond teeb süsteemis tööd, siis liigub energia keskkonnast süsteemi.

Loe edasi

Elastsed kokkupõrked

Kineetilise energia jäävuse seadus ei kehti mitteelastsetel kokkupõrgetel. Impulsi jäävuse seadus kehtib mitteelastsetel kokkupõrgetel ainult siis, kui kahele kokkupõrkavale objektile ei mõju väline jõud. Mitteelastse kokkupõrke korral kleepuvad kaks objekti pärast kokkupõrget kokku või on üksteise külge kinnitatud.

Näidisküsimus 1.

Kahel kehal on sama mass, nimelt 1 kg. Objekt 1 liigub tasapinnal kiirusega 10 m/s ja põrkab kokku paigal seisva objektiga 2. Pärast kokkupõrget kleepuvad need kaks kokku. Milline on kahe objekti kiirus pärast kokkupõrget?

Loe edasi

Osaliselt elastsed kokkupõrked

Osaliselt elastsete kokkupõrgete korral kehtib impulsi jäävuse seadus, kineetilise energia jäävuse seadus aga mitte. Kokkupõrke ajal muundub osa kineetilisest energiast helienergiaks, soojusenergiaks ja siseenergiaks. Sõna "elastne" kasutamine näitab, et pärast kokkupõrget kaks objekti ei kleepu kokku, vaid põrkavad teineteisest eemale.

Osaliselt elastse kokkupõrke näide on kahe marmori või kahe piljardipalli ühemõõtmeline kokkupõrge.

Loe edasi

Lineaarse impulsi jäävuse seadus

Lineaarse impulsi jäävuse seadus ütleb, et kui kahele kokkupõrkuvale objektile ei mõju väline jõud, on nende impulss enne kokkupõrget võrdne nende impulsiga pärast kokkupõrget.

p₁ + lk₂ = lk₁ ' + lk₂ „…………….. Võrrand 1.4

m₁ v₁ +m₂ v₂ = m₁ v₁ ' + m₂ v₂ "

Kui pärast kokkupõrget kleepuvad mõlemad objektid kokku,

m₁ v₁ +m₂ v₂ = (m₁ +m₂ ) v'

Loe edasi

Täiuslikult elastsed kokkupõrked

Kahe objekti kokkupõrget nimetatakse ideaalselt elastseks kokkupõrkeks, kui kummagi objekti impulss või kineetiline energia enne kokkupõrget on võrdne mõlema objekti impulsi ja kineetilise energiaga pärast kokkupõrget. Teisisõnu, impulsi jäävuse seadus ja kineetilise energia jäävuse seadus kehtivad ideaalselt elastsete kokkupõrgete puhul. Sõna "elastne" kasutamine näitab, et pärast kokkupõrget kaks objekti ei kleepu kokku ega ole teineteise külge kinnitatud, vaid põrkavad teineteisest eemale. Mõlema objekti impulss säilib.

Iga objekti impulss säilib.

Loe edasi

Töö-mehaanilise energia põhimõte

Töö ja kineetilise energia teoreem väidab, et netotöö ehk netojõu tehtud töö on võrdne kineetilise energia muutusega.

W_neto = KUNI_t – KUNI_o = 1⁄2 m(v_t² - v_o²)

W_neto = Jõudu on kahte tüüpi, nimelt konservatiivne jõud ja mittekonservatiivne jõud. Seega võib netotööd pidada konservatiivse jõu ja mittekonservatiivse jõu tehtud tööks.

W_c + W_nc = ΔKE

Loe edasi

Konservatiivsete jõudude töö Potentsiaalne energia

Vaatlege objekti, mis liigub vertikaalselt ülespoole ja naaseb seejärel oma algasendisse pärast maksimaalse kõrguse saavutamist. Kui objekt liigub vertikaalselt ülespoole, teeb raskus objektiga negatiivset tööd. Kui objekt liigub ülespoole, suureneb objekti kõrgus. Seetõttu suureneb ka objekti gravitatsioonipotentsiaalne energia. Võib järeldada, et raskuse tehtud negatiivne töö on võrdne objekti gravitatsioonipotentsiaalse energia (PE) suurenemisega.

Loe edasi

Konservatiivne jõud ja mittekonservatiivne jõud

1. Konservatiivne jõud

1.1 Kaal (w)

Vaatlege eset, mis liigub vertikaalselt ülespoole, kuni saavutab maksimaalse kõrguse, enne kui liigub allapoole oma algasendisse. Kui see liigub vertikaalselt ülespoole h võrra, on raskus nihkesuunas vastupidises suunas. Seega teeb raskus objektiga negatiivset tööd. 

W = wh (cos 180^o) = – wh = – mgh

Pärast maksimaalse kõrguse saavutamist liigub objekt h võrra allapoole oma algasendisse. Allapoole liikudes on raskus nihkega samas suunas. Kuna see on nihkega samas suunas, teeb raskus positiivset tööd.

Loe edasi