Titoriais de física básica

Para explicar os procesos termodinámicos irreversibles, os científicos formularon a segunda lei da termodinámica. A segunda lei da termodinámica explica que procesos poden ocorrer no universo e cales non. Un científico chamado R. J. E. Clausius (1822-1888) fixo a seguinte afirmación:

Naturalmente, a calor móvese dos obxectos de alta temperatura aos obxectos de baixa temperatura; naturalmente, a calor non procede dos obxectos de baixa temperatura aos obxectos de alta temperatura (segunda lei da termodinámica: enunciado de Clausius).

O enunciado de Clausius é un dos enunciados especiais da segunda lei da termodinámica. Chámase enunciado especial porque só se aplica a un proceso, o relacionado coa transferencia de calor. Dado que este enunciado non está relacionado con outros procesos, necesitamos un enunciado máis xeral. O desenvolvemento dun enunciado xeral da segunda lei da termodinámica baséase no estudo dos motores térmicos. Polo tanto, primeiro falaremos da calor do motor.

Le máis

Artigo Procesos termodinámicos: Isotérmico Adiabático Isocórico Isobárico

Existen catro procesos termodinámicos: isotérmicos, isocóricos, isobáricos e adiabáticos.

Proceso isotérmico (temperatura constante)

Nun proceso isotérmico, a temperatura do sistema mantense constante. Teoricamente, o sistema analizado é un gas ideal. A temperatura do gas ideal é directamente proporcional á enerxía interna ideal do gas (U = 3/2 n RT). T non cambia, polo que U tampouco cambia. Polo tanto, se se aplica ao proceso isotérmico, a primeira lei da ecuación termodinámica convértese en:

Le máis

proceso termodinámico

A calor (Q) é a enerxía que se move dun obxecto a outro debido á diferenza de temperatura. En canto aos sistemas e ambientes, a calor é a enerxía que se move dun sistema a un ambiente ou a enerxía que se move dun ambiente a outro sistema debido á diferenza de temperatura. Se a temperatura do sistema é superior á temperatura ambiente, a calor fluirá do sistema ao ambiente. Se a temperatura ambiente é superior á temperatura do sistema, entón a calor flúe do ambiente ao sistema.

A calor (Q) é a enerxía que se move debido á diferenza de temperatura, mentres que o traballo (W) está relacionado coa transferencia de enerxía a través do traballo. Por exemplo, se o sistema realiza traballo sobre o ambiente, entón a enerxía móvese do sistema ao ambiente. Pola contra, se o ambiente realiza traballo sobre o sistema, entón a enerxía móvese do ambiente ao sistema.

Le máis

Colisións inelásticas

A lei da conservación da enerxía cinética non é aplicable en colisións inelásticas. A lei da conservación do momento é aplicable en colisións inelásticas só se ningunha forza externa actúa sobre os dous obxectos que chocan. Nunha colisión inelástica, dous obxectos péganse ou quedan unidos entre si despois da colisión.

Pregunta de exemplo 1.

Dous obxectos teñen a mesma masa, concretamente 1 kg. O obxecto 1 móvese nun plano plano a unha velocidade de 10 m/s e choca co obxecto dous, que está en repouso. Despois da colisión, os dous obxectos péganse. Cal é a velocidade dos dous obxectos despois da colisión?

Le máis

Colisións parcialmente elásticas

En colisións parcialmente elásticas, aplícase a lei da conservación do momento, mentres que a lei da conservación da enerxía cinética non o é. No momento en que se produce unha colisión, parte da enerxía cinética convértese en enerxía sonora, enerxía térmica e enerxía interna. O uso da palabra elástico indica que, despois da colisión, os dous obxectos non se unen, senón que rebotan.

Un exemplo de colisión parcialmente elástica é a colisión unidimensional de dúas canicas ou dúas bólas de billar.

Le máis

Conservación do momento lineal

A lei da conservación do momento lineal afirma que se non hai ningunha forza externa que actúe sobre dous obxectos que chocan, o momento dos obxectos antes do choque é igual ao momento dos obxectos despois do choque.

p₁ + páx₂ =p₁ ' + p₂ ' ………………….. Ecuación 1.4

m₁ v₁ + m₂ v₂ = m₁ v₁ ' + m₂ v₂ '

Se despois da colisión ambos obxectos se unen,

m₁ v₁ + m₂ v₂ = (m₁ + m₂ ) v'

Le máis

Colisións perfectamente elásticas

Unha colisión de dous obxectos chámase colisión perfectamente elástica se o momento ou a enerxía cinética de cada obxecto antes da colisión é igual ao momento e á enerxía cinética de cada obxecto despois da colisión. Noutras palabras, a lei de conservación do momento e a lei de conservación da enerxía cinética son aplicables nas colisións perfectamente elásticas. O uso da palabra elástico indica que despois da colisión, os dous obxectos non se pegan nin están unidos entre si, senón que rebotan. O momento de cada obxecto consérvase.

O momento de cada obxecto consérvase.

Le máis

Principio de traballo-enerxía mecánica

O teorema do traballo-enerxía cinética afirma que o traballo neto ou o traballo realizado pola forza neta é igual á variación da enerxía cinética.

W_net = A_t – A_o = 1⁄2 m(v)_t² - v_o²)

W_net = Hai dous tipos de forzas, concretamente as forzas conservativas e as forzas non conservativas. Polo tanto, o traballo neto pódese considerar que está composto polo traballo realizado por unha forza conservativa e o traballo realizado por unha forza non conservativa.

W_c + W_nc = ΔKE

Le máis

Traballo realizado por forzas conservativas Enerxía potencial

Observa un obxecto que se move verticalmente cara arriba e logo volve á súa posición inicial despois de alcanzar unha altura máxima. Cando o obxecto se move verticalmente cara arriba, o peso realiza un traballo negativo sobre o obxecto. Cando o obxecto se move cara arriba, a altura do obxecto aumenta. Polo tanto, a enerxía potencial gravitatoria do obxecto tamén aumenta. Pódese concluír que o traballo negativo realizado polo peso é igual ao aumento da enerxía potencial gravitatoria (EP) do obxecto.

Le máis

Forza conservativa e forza non conservativa

1. Forza conservadora

1.1 Peso (p)

Observa un obxecto que se move verticalmente cara arriba ata alcanzar unha altura máxima antes de moverse cara abaixo cara á súa posición inicial. Ao moverse verticalmente cara arriba h, o peso ten unha dirección oposta ao desprazamento. Polo tanto, o peso realiza un traballo negativo sobre o obxecto. 

W = wh (cos 180^o) = – que = – mgh

Despois de alcanzar unha altura máxima, o obxecto móvese cara abaixo ata a súa posición inicial h. Ao moverse cara abaixo, o peso está na mesma dirección que o desprazamento. Debido a que está na mesma dirección que o desprazamento, o peso realiza un traballo positivo.

Le máis