Cov Lus Qhia Txog Physics Yooj Yim

Yog tias peb saib zoo zoo, cov pa luam yeeb los ntawm qhov hlawv tuaj yeem pom thawj zaug. Tom qab ib pliag, cov pa luam yeeb tsis tuaj yeem pom. Koj puas tau siv tshuaj tsw qab? Txawm hais tias koj tsuag tshuaj tsw qab hauv chav, lwm tus neeg uas nyob sab nraum lub tsev kuj tuaj yeem hnov ​​​​​​cov ntxhiab tsw ntawm cov tshuaj tsw qab. Yog tias leej niam ua zaub mov qab thiab qab hauv chav ua noj, cov ntxhiab tsw ntawm kev ua noj kuj tuaj yeem hnov ​​​​​​los ntawm lub tsev neeg zej zog. Vim li cas?

Muaj ntau lwm yam piv txwv. Yog tias koj muab ob peb tee dej kua mem rau hauv lub khob uas muaj dej ntshiab, kua mem, lossis xim zaub mov yuav kis thoob plaws hauv dej. Qhov no tshwm sim tau. Qee cov piv txwv yav dhau los yog cov xwm txheej sib kis uas feem ntau ntsib hauv lub neej txhua hnub. Kev sib kis yog cov txheej txheem ntawm kev txav cov khoom los ntawm qhov muaj zog siab mus rau qhov muaj zog qis. Lub ntsiab lus ntawm kev sib xyaw yog tus lej ntawm cov molecules / moles ntawm ib yam khoom ib ntim. Qhov chaw muaj zog siab yog qhov chaw uas muaj ntau cov molecules ntawm cov khoom ib ntim. Ntawm qhov tod tes, qhov muaj zog qis yog qhov chaw uas muaj ob peb lub molecules ib ntim.

nyeem ntxiv

Lub zog nyob rau hauv ib qho roj monatomic zoo tagnrho

Lub zog nyob rau hauv cov roj monatomic ideal yog tag nrho cov zog kinetic translational ntawm cov roj molecules monatomic ideal. Tag nrho cov zog kinetic translational ntawm cov roj molecules ideal = cov khoom ntawm qhov nruab nrab ntawm lub zog kinetic translational ntawm txhua lub molecule thiab tus naj npawb ntawm cov molecules (N). Mathematically:

nyeem ntxiv

Cov kev tshawb fawb txog kev faib zog sib npaug tau muab los ntawm Clerk Maxwell siv cov txheej txheem suav lej. Nws hu ua kev tshawb fawb vim tias tsis muaj pov thawj los ntawm kev sim. Kev faib zog txhais tau tias kev faib zog sib npaug.

KE = lub zog kinetic nruab nrab ntawm cov roj molecules (Joule)

k = Boltzmann tus nqi tas mus li = 1.38 x 10^-23 J/K

T = qhov kub ntawm lub molecule roj zoo tagnrho (Kelvin)

nyeem ntxiv

Ntxiv rau qhov siab, ib qho ntawm cov nqi uas qhia txog qhov xwm txheej macroscopic ntawm cov roj yog qhov kub (T). Cov qauv ntsuas siab ntawm cov roj:

nyeem ntxiv

Lub kTxoj kev xav ntawm lub zog hais tias txhua yam khoom muaj cov atoms lossis molecules thiab tias lub atom lossis molecule txav mus tas li yam tsis saib xyuas. Qhov kev xav ntawm txoj kev xav ntawm lub zog no phim qhov xwm txheej thiab mob ntawm lub atom lossis molecule ntawm cov roj. Lub zog ntawm kev sib txuas ntawm cov atoms lossis molecules uas ua rau cov roj tsis muaj zog yog li cov atoms lossis molecules tuaj yeem txav mus los tau yooj yim.

nyeem ntxiv

Tsab xov xwm Boyle txoj cai, Charles txoj cai, Gay-Lussac txoj cai

Boyle txoj cai lij choj

Robert Boyle (1627-1691) tau ua cov kev sim los tshawb nrhiav qhov sib raug zoo ntawm lub zog ntawm cov roj thiab qhov ntim. Qhov kev sim no yog ua los ntawm kev muab ib qho roj rau hauv lub thawv kaw. Txog thaum muaj txoj hauv kev zoo, nws pom tias yog tias qhov kub ntawm cov roj raug khaws cia tas li, ces thaum lub zog ntawm cov roj nce ntxiv, qhov ntim ntawm cov roj raug txo qis. Ib yam li ntawd, thaum lub zog ntawm cov roj txo qis, qhov ntim ntawm cov roj nce ntxiv. Lub zog ntawm cov roj yog qhov sib piv rau qhov ntim ntawm cov roj. Qhov kev sib raug zoo no hu ua Boyle's Law. Hauv lej:

nyeem ntxiv

Cov kev cai lij choj roj ntawm Boyle, Charles txoj cai thiab Gay-Lussac tsis siv rau txhua qhov xwm txheej roj, yog li peb qhov kev tshuaj xyuas nyuaj dua. Yog li ntawd, tau nthuav tawm tus qauv roj zoo tagnrho. Cov roj zoo tagnrho tsis muaj nyob hauv lub neej txhua hnub; cov roj zoo tagnrho yog daim ntawv zoo meej los pab txhawb kev tshuaj xyuas. Qhov muaj nyob ntawm lub tswv yim roj zoo tagnrho no kuj pab peb hauv kev tshuaj xyuas kev sib raug zoo ntawm peb txoj cai ntawm roj.

Kev sib raug zoo ntawm qhov kub, ntim, thiab roj siab

Los ntawm kev xa mus rau peb txoj cai lij choj roj saum toj no, peb tuaj yeem tau txais kev sib raug zoo dav dav ntawm qhov kub thiab txias, ntim, thiab siab ntawm cov roj.

nyeem ntxiv

Cov lus qhia tshwj xeeb ntawm txoj cai thib ob ntawm thermodynamics tsis tuaj yeem piav qhia rau txhua txoj kev tsis rov qab, yog li peb xav tau cov lus qhia dav dav. Cov lus qhia dav dav no yuav piav qhia txog txhua txoj kev tsis rov qab uas tshwm sim hauv lub ntiaj teb. Cov lus qhia dav dav ntawm txoj cai thib ob ntawm thermodynamics tau tsim nyob rau hauv nruab nrab xyoo pua kaum cuaj, los ntawm qhov ntau hu ua entropy (S). Entropy tau qhia thawj zaug los ntawm Clausius thiab tau tsim los ntawm lub voj voog Carnot (lub cav caloric zoo meej). Raws li Clausius, kev hloov pauv entropy tau ntsib los ntawm ib lub kaw lus, thaum lub kaw lus tau txais cua sov ntxiv (Q) ntawm qhov kub tas li, uas yog sawv cev los ntawm cov qauv:

nyeem ntxiv

Tsab xov xwm hais txog Coefficient of performance ntawm lub tshuab txias

Lub tshuab txias yog lub tshuab uas siv cua sov los ntawm qhov chaw kub qis, tom qab ntawd hloov mus rau thaj chaw kub siab. Yuav kom cov txheej txheem no tshwm sim, lub tshuab yuav tsum ua haujlwm vim tias cua sov ntws los ntawm qhov kub siab mus rau qhov kub qis. Qhov no yog los ntawm Clausius cov lus hais:

Nws tsis yooj yim sua rau lub tshuab txias hloov cua sov los ntawm qhov chaw kub qis mus rau qhov chaw kub siab, yam tsis muaj kev ua haujlwm (Txoj cai thib ob ntawm thermodynamics - Clausius cov lus).

Lub tshuab ua haujlwm (W) los hloov cua sov, los ntawm qhov kub qis (Q)_L) mus rau qhov kub siab (Q_H). Raws li kev txuag hluav taws xob, Q_L + W = Q_H.

nyeem ntxiv

Yuav ua li cas los txhim kho qhov ua tau zoo ntawm kev siv qhov kub lub cav, ib tug kws tshawb fawb Fabkis hu ua Sadi Carnot (1796-1832) tau tshuaj xyuas lub tshuab caloric zoo tagnrho hauv xyoo 1824. Lub sijhawm ntawd, txoj cai thawj zaug ntawm thermodynamics tseem tsis tau tsim, thiab txoj cai thib ob ntawm thermodynamics tseem tsis tau tsim. Txoj cai thawj zaug tseem tsis tau tsim vim tias cov kws tshawb fawb tseem tsis tau paub tias cua sov yog lub zog. Tom qab Joule thiab nws cov npoj yaig tau sim hauv xyoo 1830, cov kws tshawb fawb tau pom tias cua sov yog lub zog uas txav mus los vim qhov sib txawv ntawm qhov kub thiab txias. Yog li, txoj cai thawj zaug ntawm thermodynamics tau tsim tom qab xyoo 1830. Sadi Carnot tau tshawb fawb txog lub cav caloric zoo tagnrho hauv xyoo 1824. Nws txoj kev tshawb fawb yog los ua kom lub cav ua haujlwm tau zoo dua. Feem ntau ntawm cov cav ua haujlwm tau zoo dua ntawm lub sijhawm ntawd.

nyeem ntxiv