A dinámica de rotación é unha rama da mecánica que estuda o movemento de rotación no que interveñen forzas, masas e outros factores que inflúen nel. Un obxecto xira se todas as partes do obxecto se moven arredor dun eixe ou pivote situado nunha das partes do obxecto. O movemento de rotación estudado neste tema céntrase no movemento de rotación arredor dun eixe fixo. O movemento dunha polea, un ventilador, o movemento dun CD/DVD nunha sala de CD/DVD , o movemento dunha porta ou xanela, o movemento dun cilindro de motor, a hélice dun helicóptero ou avión ou a hélice dun barco son algúns exemplos de movemento de rotación arredor dun eixe fixo. Algunha vez observaches unha peonza? A posición do eixe da peonza sempre cambia (a inclinación da peonza tende a cambiar), polo tanto, o movemento de rotación como o que experimenta unha peonza non se estuda neste tema.
Principio Negro
Comprendendo os principios negros
Se mesturamos auga quente e auga fría nun recipiente aberto (por exemplo, un balde), a calor transfírese da auga quente á auga fría. Debido a que o recipiente está aberto, parte da calor transfírese ao aire. O recipiente tamén se quenta. A calor liberada pola auga quente non só é absorbida pola auga fría, senón tamén polo aire e o recipiente. Neste caso, o balde é un sistema non illado.
Cando mesturamos auga quente e fría nun termo pechado, a calor transfírese da auga quente á auga fría. O termo é un sistema illado , polo que non se transfire calor ao aire nin ao termo. A calor liberada pola auga quente simplemente é absorbida pola auga fría ata que a mestura alcanza o equilibrio térmico.
Sistemas e medio ambiente
Comprensión dos sistemas e o medio ambiente
Un sistema é un obxecto ou grupo de obxectos que se estudan. Outros obxectos do universo denomínanse contorna. Normalmente, un sistema está separado da súa contorna por unha "partición/limitador/separador".
Por exemplo, supoñamos que queremos investigar a auga nun termo. A auga do interior do termo constitúe o sistema, mentres que o aire e outros obxectos do exterior constitúen o ambiente. As paredes do termo, tanto o vidro do interior como o plástico do exterior, actúan como un divisor. Un termo de auga é un exemplo.
Calor latente
Comprender a calor latente
Se inseris un termómetro de mercurio nun recipiente que conteña unha mestura de auga fría e xeo, observarás que, despois de baixar, a superficie do mercurio está quieta ou xa non se move. A superficie do mercurio deixa de moverse despois de alcanzar o punto de fusión da auga ou o punto de conxelación da auga (0 ° C). Se o recipiente está aberto, a calor flúe do aire a unha temperatura máis alta á mestura de xeo e auga a unha temperatura máis baixa. A calor adicional do aire fai que o xeo se derrita. A medida que o xeo se derrite, cambia a temperatura da mestura de xeo e auga? A medida que o xeo se derrite, a temperatura da mestura de auga e xeo non cambia.
Calor específico
A calor específica (c) é a cantidade de calor (Q) necesaria para elevar a temperatura (T) dunha unidade de masa (m) dun obxecto nun grao. A fórmula para c é:
Sistema Internacional de Unidades é J/kg K.
A calor específica dun obxecto cambia coa temperatura. Se o cambio de temperatura non é demasiado grande, o valor pódese considerar constante. Os seguintes son os valores de c para varios obxectos a unha presión de 1 atm e unha temperatura de 20 ° C (obtidos experimentalmente).
Fórmula de calor
Se obxectos con diferentes temperaturas entran en contacto entre si, a calor móvese naturalmente do obxecto coa temperatura máis alta ao obxecto coa temperatura máis baixa. A transferencia de calor detense unha vez que os dous obxectos alcanzan o equilibrio térmico . Pódese dicir que a transferencia de calor provoca un cambio na temperatura dos obxectos en contacto. Baseándose nesta breve explicación, conclúese que a calor (Q) está relacionada cun obxecto e co cambio de temperatura (delta T) dese obxecto. Cada obxecto ten unha masa (m) e o tipo de obxecto tamén é diferente.
Tara térmica mecánica
A unidade de calor é a caloría (abreviada kal). Unha caloría é a cantidade de calor necesaria para elevar a temperatura de 1 gramo de auga en 1 C₂O ( exactamente de 14,5 ° C a 15,5 ° C). A cantidade de calor necesaria varía segundo as diferentes temperaturas da auga. Para a mesma cantidade de calor, un aumento de 1 C₂O na temperatura da auga só se produce entre 14,5 ° C e 15,5 ° C. A unidade de calor que se usa a miúdo, especialmente para expresar o valor enerxético dos alimentos, é a quilocaloría (kcal). 1 kcal = 1000 calorías. Outro nome para 1 kcal = 1 caloría (K maiúscula). A unidade de calor para o sistema británico é o Btu (unidade térmica británica). 1 Btu = a cantidade de calor necesaria para elevar a temperatura de 1 libra de auga en 1 F₂O ( exactamente de 63 ° F a 64 ° F).
Anomalía da auga
Comprender as anomalías da auga
Todo obxecto expándese (o volume aumenta) cando a súa temperatura aumenta e contrae (o volume diminúe) cando a súa temperatura diminúe. A auga tamén se expande cando a temperatura aumenta e contrae cando a temperatura diminúe, pero non a temperaturas de 0 ° C a 4 ° C. Entre as temperaturas de 0 ° C e 4 ° C, o volume da auga diminúe (a auga contrae) a medida que aumenta a temperatura. Se quentamos auga a unha temperatura de 0 ° C, canto máis quente estea a auga, máis diminúe o volume da auga. O proceso de contracción detense cando a auga alcanza unha temperatura de 4 ° C. Por riba dos 4 ° C, o volume da auga aumenta (a auga expándese) a medida que aumenta a temperatura. Pola contra, a auga expándese (o volume da auga aumenta) cando a temperatura diminúe de 4 ° C a 0 ° C. Esta estrañeza da auga coñécese como a anomalía da auga.
Expansión
Se observas os cables eléctricos con atención, notarás que están curvados cara abaixo debido á folgura. Por que se afrouxan os cables eléctricos deliberadamente, en lugar de simplemente tensalos? A maioría dos tellados de Flores e Lembata, Nusa Tenggara Oriental, están feitos de zinc (Zn). Durante o día ou pola noite, os tellados de zinc fan ruído. Por que fai ruído o zinc? Se vives na illa de Xava, é posible que observases vías de ferrocarril. Hai ocos nas unións dos carrís. Cal é a función destes ocos nas unións dos carrís? Hai moitas cousas nas que podes pensar e preguntar relacionadas co tema da expansión.
Termómetro de gas
Se calibramos diferentes tipos de termómetros, por exemplo, un termómetro de mercurio e un termómetro de alcohol, as escalas de ambos os termómetros son as mesmas só a 0 ° C (ou 32 ° F) e 100 ° C (ou 212 ° F). Se usamos ambos os termómetros para medir a temperatura do aire, os números que mostra cada termómetro non serán necesariamente os mesmos. Pode ser que o termómetro de mercurio mostre 48 ° C, mentres que o termómetro de alcohol mostre 46 ° C. Isto débese a que a taxa de expansión do mercurio e do alcohol é diferente. Do mesmo xeito ocorre con outros tipos de termómetros, como os termómetros bimetálicos, etc. A escala de temperatura determinada deste xeito depende moito das propiedades dos materiais utilizados.