Et teada saada, kuidas soojusmasina efektiivsust suurendada , uuris prantsuse teadlane Sadi Carnot (1796–1832) 1824. aastal ideaalset teoreetilist kalorilist masinat. Sel ajal polnud termodünaamika esimest ega teist seadust veel formuleeritud. Esimest seadust pole formuleeritud, kuna teadlased ei tea veel, et soojus on energia. Pärast seda, kui Joule ja tema kolleegid 1830. aastatel katseid tegid, avastasid teadlased, et soojus on energia, mis liigub temperatuurierinevuste tõttu. Seega formuleeriti termodünaamika esimene seadus pärast 1830. aastat. Sadi Carnot oli 1824. aastal uurinud teoreetilist ideaalset kalorilist mootorit. Tema uurimistöö eesmärk oli tegelikult aurumasina efektiivsuse suurendamine. Enamik tolleaegseid aurumasinaid olid vähem efektiivsed.
Termodünaamika teine seadus
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.
Termodünaamilised protsessid: Isotermiline Adiabaatiline Isokoorne Isobaarne
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:
Termodünaamika esimene seadus
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.
Lihtne pendel – probleemid ja lahendused
1. Kaks lihtsat pendlit asuvad kahes erinevas kohas. Teise pendli pikkus on 0.4 korda suurem kui esimese pendli pikkus ja teise pendli raskuskiirendus on 0.9 korda suurem kui esimese pendli raskuskiirendus . Määrake esimese ja teise pendli võnkumissageduste võrdlus.
A. 2/3
B. 3/2
C. 4/9
D. 9/4
Helilainete resonants – probleemid ja lahendused
1. Pärast häälestuskahvli A vibreerimist vibreerib ka häälestuskahvel B. Häälestuskahvel B vibreerib, sest…
A. Häälestuskahvlil A on sama amplituud kui häälestuskahvlil B.
B. Mõlemad häälestuskahvlid kasutavad sama resonantskasti
C. Häälestuskahvlil B on sama sagedus kui häälestuskahvlil A.
D. Mõlema häälestuskahvli tekitatud helide tämber on sama
Lahendus
Vedelike rõhk – probleemid ja lahendused
1.
Raskuskiirendus on 10 N/kg. Kala pinnale, mida vesi selle kohal surub, on 6 cm2 . Määrake kala kohal oleva vee jõud, mis kalale mõjub.
Tuntud: