13 dæmi um bylgjuvandamál
1. Skoðið eftirfarandi mynd!
Ef tíminn sem bylgjan tekur, eins og sést á myndinni, er 0,3 sekúndur, þá er sveiflutími bylgjunnar...
A. 0,2 sekúndur
B. 0,9 sek.
C. 2,0 sekúndur
D. 5,0 sekúndur
Umræða
1. Skoðið eftirfarandi mynd!
Ef tíminn sem bylgjan tekur, eins og sést á myndinni, er 0,3 sekúndur, þá er sveiflutími bylgjunnar...
A. 0,2 sekúndur
B. 0,9 sek.
C. 2,0 sekúndur
D. 5,0 sekúndur
Umræða
1. Gefðu gaum að eftirfarandi fullyrðingu!
1. Gangandi vegfarendur eru að fara yfir götuna á gangbraut
2. Kötturinn hljóp á eftir músinni
3. Þroskaðir mangóar falla af trénu
4. Tennisbolti er skotið á hallandi fleti
Fullyrðingin hér að ofan sem felur í sér jafnt hraðaða línulega hreyfingu (GLBB) er...
Í fyrri umræðu skoðuðum við nokkrar sérstakar fullyrðingar um annað lögmál varmafræðinnar. Það skal tekið fram að þessar sérstöku fullyrðingar geta aðeins útskýrt ákveðin óafturkræf ferli. Fullyrðing Clausius útskýrir aðeins varmaflutning og tengsl hans við virkni ísskápa. Fullyrðingar Kelvins og Plancks tengjast virkni varmavéla . Í meginatriðum tengjast þessar tvær fullyrðingar varmaflutningi. Það eru mörg önnur óafturkræf ferli sem ekki er hægt að útskýra með þessum tveimur fullyrðingum.
Ísskápur er varmavél sem virkar öfugt. Varmavél tekur því varma frá lághitasvæði og sendir hann til háhitasvæðis. Til þess að þetta ferli geti átt sér stað verður vélin að framkvæma vinnu. Hins vegar streymir varmi náttúrulega aðeins frá háhitasvæði til lághitasvæðis. Varmi getur ekki flætt sjálfur frá lághitasvæði til háhitasvæðis. Þetta er í samræmi við Clausius-fullyrðinguna sem áður var rædd. Fyrir ferlið sem á sér stað í ísskáp má rita fyrri Clausius-fullyrðinguna á eftirfarandi hátt:
Grein um Carnot vélhringrásina
Til að komast að því hvernig auka mætti skilvirkni varmahreyfils rannsakaði franskur vísindamaður að nafni Sadi Carnot (1796-1832) hugsjónarvarmahreyfil fræðilega árið 1824. Á þeim tíma hafði fyrsta lögmál varmafræðinnar ekki verið mótað, né heldur annað lögmál varmafræðinnar. Fyrsta lögmálið hafði ekki verið mótað vegna þess að vísindamenn vissu ekki enn að varmi er orka. Eftir að Joule og vinir hans framkvæmdu tilraunir á fjórða áratug 1830. aldar vissu vísindamenn aðeins með vissu að varmi er orka sem flyst vegna hitastigsmismunar. Því var fyrsta lögmál varmafræðinnar mótað eftir 1830. Sadi Carnot hafði rannsakað hugsjónarvarmahreyfil fræðilega árið 1824. Rannsóknin sem hann gerði var í raun að auka skilvirkni gufuvéla sem voru í notkun á þeim tíma. Flestar gufuvélar á þeim tíma voru minna skilvirkar.
Grein um annað lögmál varmafræðinnar
Öll náttúruleg ferli eiga sér stað í eina átt en geta ekki átt sér stað í gagnstæða átt, sem almennt er kallað óafturkræf ferli. Eftir að mangó hefur losnað af stilknum og fallið frjálslega til jarðar færist hann aldrei aftur upp á við. Bók sem við ýtum á og stöðvum síðan færist aldrei aftur að okkur. Ef við snertum hlut með háan hita (heitan hlut) við hlut með lágan hita (kaldan hlut), þá streymir hiti náttúrulega frá hlutnum með háan hita til hlutarins með lágan hita. Við sjáum aldrei öfuga ferlið, þar sem hiti færist náttúrulega frá köldum hlut til heits hlutar. Ef þetta ferli ætti sér stað, þá myndi kaldur hluturinn verða kaldari, en heiti hluturinn yrði heitari. En í raun er það ekki þannig. Það eru mörg óafturkræf ferli sem virðast ólík hvert öðru, en þau fela öll í sér breytingar á formi orku og flutning orku frá einum hlut til annars.
Grein um beitingu fyrsta lögmáls varmafræðinnar á nokkur varmafræðileg ferli
Áður ræddum við fyrsta lögmál varmafræðinnar og greindum vinnu sem kerfi framkvæmir. Að þessu sinni munum við skoða nokkrar notkunarmöguleika fyrsta lögmáls varmafræðinnar í fjórum varmafræðilegum ferlum. Þessi fjögur varmafræðilegu ferli sem um ræðir eru ísóterma, ísókór, ísóber og adiabatísk. Þessi hugtök eru dregin af grísku.
Fyrst skulum við skoða hvernig fyrsta lögmál varmafræðinnar er notað á jafnhitaferli. Í jafnhitaferli er hitastig kerfisins haldið stöðugu. Kerfið sem við erum að greina fræðilega er kjörgas. Hitastig kjörgass er í beinu hlutfalli við innri orku kjörgassins (U = 3/2 nRT). Þar sem T helst stöðugt, helst U einnig stöðugt. Þess vegna, þegar jafnan fyrir fyrsta lögmál varmafræðinnar er notuð á jafnhitaferli, verður hún:
Í daglegu lífi okkar eru margar gerðir af orku. Í umræðunni um vinnu og orku höfum við kynnst tveimur gerðum vélrænnar orku: stöðuorku og hreyfiorku . Stöðuorka samanstendur af nokkrum gerðum, þar á meðal þyngdarorku, teygjanlegri orku og raforku . Hreyfiorka samanstendur af tveimur gerðum: færsluhreyfiorku og snúningshreyfiorku.
Ljúffengt, þroskað mangó hefur þyngdarorku þar sem það hangir á stilknum. Hið sama gerist þegar þú ert í ákveðinni hæð yfir jörðu, til dæmis á þaki. Hlutur hefur þyngdarorku vegna stöðu sinnar miðað við jörðina.
Varmi (Q) er orka sem flyst frá einum hlut til annars vegna hitamismunar. Í tengslum við kerfið og umhverfið má segja að varmi sé orka sem flyst frá kerfinu til umhverfisins eða orka sem flyst frá umhverfinu til kerfisins vegna hitamismunar. Ef kerfishitastigið er hærra en umhverfishitastigið mun varmi streyma frá kerfinu til umhverfisins. Aftur á móti, ef umhverfishitastigið er hærra en kerfishitastigið mun varmi streyma frá umhverfinu til kerfisins.
Ef hiti (Q) tengist orkuflutningi vegna hitamismunar, þá tengist vinna (W) orkuflutningi sem á sér stað með vélrænum hætti. Til dæmis, ef kerfi vinnur á umhverfið, þá mun orka sjálfkrafa flyjast frá kerfinu til umhverfisins. Aftur á móti, ef umhverfið vinnur á kerfið, þá mun orka flyjast frá umhverfinu til kerfisins.
9 dæmi um þéttleikaspurningar
1. Rúmmál hlutar er 8 cm³ og massi hans er 84 grömm, þannig að eðlisþyngd hans er...
A. 10,5 gr/ cm³
B. 8,5 gr/ cm³
C. 6,4 gr/ cm³
Þ. 4,8 gr/ cm³
Umræða