Grunnkennsla í eðlisfræði

Til að útskýra óafturkræfa varmafræðilega ferla settu vísindamenn fram annað lögmál varmafræðinnar. Annað lögmál varmafræðinnar útskýrir hvaða ferli geta átt sér stað í alheiminum og hvaða ferli geta ekki átt sér stað. Vísindamaður að nafni RJE Clausius (1822-1888) sagði eftirfarandi:

Eðlilega berst varmi frá hlutum við háan hita til hluta við lágan hita; eðlilega berst varmi ekki frá hlutum við lágan hita til hluta við háan hita (önnur lögmál varmafræðinnar - fullyrðing Clausiusar).

Fullyrðing Clausiusar er ein af sérstökum fullyrðingum annars lögmáls varmafræðinnar. Hún er kölluð sérstök fullyrðing vegna þess að hún á aðeins við um eitt ferli, sem tengist varmaflutningi. Þar sem þessi fullyrðing tengist ekki öðrum ferlum þurfum við almennari fullyrðingu. Þróun almennrar fullyrðingar um annað lögmál varmafræðinnar byggist á rannsóknum á varmavélum. Þess vegna ræðum við fyrst um varma véla.

Lesa meira

Grein Varmafræðileg ferli: Ísóterma Aðíabísk Ísókór Ísóbar

Það eru fjögur varmafræðileg ferli, þ.e. ísóterma, ísókórísk, ísóbarísk og adiabatísk ferli.

Jafnhitaferli (stöðugt hitastig)

Í jafnhitaferli er hitastig kerfisins haldið stöðugu. Fræðilega séð er greinda kerfið kjörgas. Kjörhitastig gassins er í beinu hlutfalli við kjörinnar innri orku gassins (U = 3/2 n RT). T breytist ekki, þannig að U breytist ekki heldur. Þannig, ef það er notað á jafnhitaferli, verður fyrsta lögmál varmafræðilegrar jöfnu:

Lesa meira

Varmafræðilegt ferli

Varmi (Q) er orkan sem flyst frá einum hlut til annars vegna hitamismunar. Þegar kemur að kerfum og umhverfi er varmi orka sem flyst frá kerfi til umhverfis eða orka sem flyst frá umhverfi til kerfis vegna hitamismunar. Ef kerfishitastigið er hærra en umhverfishitastigið mun varmi streyma frá kerfinu til umhverfisins. Ef umhverfishitastigið er hærra en kerfishitastigið þá flyst varmi frá umhverfinu til kerfisins.

Varmi (Q) er orka sem hreyfist vegna hitamismunar, en vinna (W) tengist orkuflutningi í gegnum vinnu. Til dæmis, ef kerfið vinnur á umhverfið, þá flyst orka frá kerfinu til umhverfisins. Aftur á móti, ef umhverfið vinnur á kerfið, þá flyst orka frá umhverfi til kerfis.

Lesa meira

Óteygjanlegir árekstrar

Lögmálið um varðveislu hreyfiorku á ekki við í óteygjanlegum árekstri. Lögmálið um varðveislu skriðþunga á við í óteygjanlegum árekstri aðeins ef enginn ytri kraftur verkar á hlutina tvo sem rekast saman. Í óteygjanlegum árekstri festast tveir hlutir saman eftir áreksturinn.

Dæmi um spurningu 1.

Tveir hlutir eru jafnþungir, þ.e. 1 kg. Hlutur 1 hreyfist á sléttu plani með hraðanum 10 m/s og rekst á hlut 2 sem er kyrrstæður. Eftir áreksturinn festast hlutirnir tveir saman. Hver er hraði hlutanna tveggja eftir áreksturinn?

Lesa meira

Að hluta til teygjanlegar árekstrar

Í árekstri sem eru að hluta til teygjanleg gildir lögmálið um varðveislu skriðþunga en lögmálið um varðveislu hreyfiorku ekki. Þegar árekstur á sér stað breytist hluti af hreyfiorku í hljóðorku, varmaorku og innri orku. Notkun orðsins teygjanlegur gefur til kynna að eftir áreksturinn festast hlutirnir tveir ekki saman heldur skoppast af.

Dæmi um hluta teygjanlegan árekstur er einvíddarárekstur tveggja marmara eða tveggja billjardkúlna.

Lesa meira

Varðveisla línulegs skriðþunga

Lögmálið um varðveislu línulegs skriðþunga segir að ef enginn ytri kraftur verkar á tvo hluti sem rekast á hvor annan, þá er skriðþungi hlutanna fyrir áreksturinn jafn skriðþungi hlutanna eftir áreksturinn.

p1 + p2 ₌ p1 _' + p2 _' ………………….. Jafna _1.4

m ₁ v ₁ + m ₂ v ₂ = m ₁ v ₁ ' + m ₂ v ₂ '

Ef báðir hlutir festast saman eftir árekstur,

m ₁ v ₁ + m ₂ v ₂ = (m ₁ + m ₂ ) v'

Lesa meira

Fullkomlega teygjanleg árekstrar

Árekstur tveggja hluta kallast fullkomlega teygjanlegur árekstur ef skriðþungi eða hreyfiorka hvors hlutar fyrir áreksturinn er jöfn skriðþunga og hreyfiorku hvors hlutar eftir áreksturinn. Með öðrum orðum, lögmálið um varðveislu skriðþunga og lögmálið um varðveislu hreyfiorku eiga við í fullkomlega teygjanlegum árekstri. Notkun orðsins teygjanlegur gefur til kynna að eftir áreksturinn festast hlutirnir tveir ekki saman heldur skoppast af. Skriðþungi hvors hlutar er varðveittur.

Skriðþungi hvers hlutar varðveitist.

Lesa meira

Vinnu-vélrænni orkuregla

Vinnu-hreyfiorkusetningin segir að nettóvinnan eða vinnan sem vinnur af nettókraftinum sé jöfn breytingunni á hreyfiorku.

W _nettó = TIL _t – TIL _o = 1⁄2 m(v ^t² _– v _o² ⁾

W _nettó = Það eru tvær gerðir af kröftum, þ.e. varfærniskraftur og óvarfærniskraftur. Þannig má líta á nettóvinnu sem samsetta af vinnu sem varfærniskraftur vinnur og vinnu sem óvarfærniskraftur vinnur.

W _c + W _nc = ΔKE

Lesa meira

Vinna sem íhaldskraftar vinna Hugsanleg orka

Horfðu á hlut sem hreyfist lóðrétt upp og snýr síðan aftur í upphafsstöðu sína eftir að hafa náð hámarkshæð. Þegar hluturinn hreyfist lóðrétt upp veldur þyngd neikvæðri vinnu á hlutinn. Þegar hluturinn hreyfist upp eykst hæð hlutarins. Þess vegna eykst þyngdarorku hlutarins einnig. Hægt er að álykta að neikvæða vinnan sem þyngdin vinnur sé jöfn aukningu á þyngdarorku hlutarins (PE).

Lesa meira

Íhaldssamt afl og óíhaldssamt afl

1. Íhaldssamt afl

1.1 Þyngd (w)

Fylgstu með hlut sem færist lóðrétt upp á við þar til hann nær hámarkshæð áður en hann færist niður á við í átt að upphafsstöðu sinni. Þegar lóðið færist lóðrétt upp á við um h er það í gagnstæðri átt miðað við tilfærsluna. Þannig vinnur lóðið neikvæða vinnu á hlutinn. 

W = hv (cos 180 ^° ) = – hv = – mgh

Eftir að hluturinn nær hámarkshæð færist hann niður á við í átt að upphafsstöðu sinni um h. Þegar hann færist niður á við er lóðið í sömu átt og tilfærslan. Þar sem það er í sömu átt og tilfærslan framkvæmir lóðið jákvæða vinnu.

Lesa meira