ფიზიკის საბაზისო გაკვეთილები

შეუქცევადი თერმოდინამიკური პროცესების ასახსნელად, მეცნიერებმა ჩამოაყალიბეს თერმოდინამიკის მეორე კანონი. თერმოდინამიკის მეორე კანონი განმარტავს, თუ რა პროცესები შეიძლება მოხდეს სამყაროში და რა არა. ერთმა მეცნიერმა, სახელად რ.ე. კლაუსიუსმა (1822-1888), შემდეგი განცხადება გააკეთა:

ბუნებრივია, სითბო მაღალი ტემპერატურის მქონე ობიექტებიდან დაბალი ტემპერატურის მქონე ობიექტებზე გადადის; ბუნებრივია, სითბო დაბალი ტემპერატურის მქონე ობიექტებიდან მაღალი ტემპერატურის მქონე ობიექტებზე არ გადადის (თერმოდინამიკის მეორე კანონი - კლაუზიუსის დებულება).

კლაუზიუსის დებულება თერმოდინამიკის მეორე კანონის ერთ-ერთი განსაკუთრებული დებულებაა. მას სპეციალურ დებულებას უწოდებენ, რადგან ის მხოლოდ ერთ პროცესს ეხება, რომელიც სითბოს გადაცემასთანაა დაკავშირებული. რადგან ეს დებულება სხვა პროცესებთან არ არის დაკავშირებული, ჩვენ უფრო ზოგადი დებულება გვჭირდება. თერმოდინამიკის მეორე კანონის ზოგადი დებულების შემუშავება სითბური ძრავების შესწავლას ეფუძნება. ამიტომ, ჯერ ძრავის სითბოს განვიხილავთ.

წაიკითხე მეტი

სტატია თერმოდინამიკური პროცესები: იზოთერმული ადიაბატური იზოქორიული იზობარული

არსებობს ოთხი თერმოდინამიკური პროცესი, კერძოდ, იზოთერმული, იზოქორიული, იზობარული და ადიაბატური.

იზოთერმული პროცესი (მუდმივი ტემპერატურა)

იზოთერმულ პროცესში სისტემის ტემპერატურა მუდმივია. თეორიულად, გაანალიზებული სისტემა იდეალური აირია. იდეალური აირის ტემპერატურა პირდაპირპროპორციულია იდეალური შინაგანი აირის ენერგიისა (U = 3/2 n RT). T არ იცვლება, ამიტომ U-ც არ იცვლება. ამრიგად, თუ იზოთერმულ პროცესზე გამოვიყენებთ, თერმოდინამიკური განტოლების პირველი კანონი ასე გამოიყურება:

წაიკითხე მეტი

თერმოდინამიკური პროცესი

სითბო (Q) არის ენერგია, რომელიც გადადის ერთი ობიექტიდან მეორეზე ტემპერატურული სხვაობის გამო. სისტემებისა და გარემოს შესახებ, სითბო არის ენერგია, რომელიც გადადის სისტემიდან გარემოში ან ენერგია, რომელიც გადადის გარემოდან სისტემაში ტემპერატურული სხვაობის გამო. თუ სისტემის ტემპერატურა უფრო მაღალია, ვიდრე გარემოს ტემპერატურა, სითბო გადავა სისტემიდან გარემოში. თუ გარემოს ტემპერატურა უფრო მაღალია, ვიდრე სისტემის ტემპერატურა, მაშინ სითბო გადავა გარემოდან სისტემაში.

სითბო (Q) არის ენერგია, რომელიც მოძრაობს ტემპერატურის სხვაობის გამო, ხოლო მუშაობა (W) დაკავშირებულია ენერგიის გადაცემასთან მუშაობის გზით. მაგალითად, თუ სისტემა ასრულებს მუშაობას გარემოზე, მაშინ ენერგია გადადის სისტემიდან გარემოში. პირიქით, თუ გარემო ასრულებს მუშაობას სისტემაზე, მაშინ ენერგია გადადის გარემოდან სისტემაში.

წაიკითხე მეტი

არაელასტიური შეჯახებები

კინეტიკური ენერგიის შენახვის კანონი არ გამოიყენება არაელასტიური შეჯახებების დროს. იმპულსის შენახვის კანონი გამოიყენება არაელასტიური შეჯახებების დროს მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ორ შეჯახებულ სხეულზე გარე ძალა არ მოქმედებს. არაელასტიური შეჯახების დროს ორი სხეული შეჯახების შემდეგ ერთმანეთს ეკვრება ან ერთმანეთზეა მიმაგრებული.

მაგალითი კითხვა 1.

ორი სხეული ერთი და იგივე მასის, კერძოდ, 1 კგ-ისაა. პირველი სხეული ბრტყელ სიბრტყეზე მოძრაობს 10 მ/წმ სიჩქარით და ეჯახება მეორე სხეულს, რომელიც უძრავ მდგომარეობაშია. შეჯახების შემდეგ ორი სხეული ერთმანეთს ეკვრება. რა არის ორი სხეულის სიჩქარე შეჯახების შემდეგ?

წაიკითხე მეტი

ნაწილობრივ ელასტიური შეჯახებები

ნაწილობრივ დრეკადი შეჯახებების დროს იმპულსის შენახვის კანონი გამოიყენება, ხოლო კინეტიკური ენერგიის შენახვის კანონი - არა. შეჯახების დროს კინეტიკური ენერგიის ნაწილი გარდაიქმნება ბგერით, სითბურ და შინაგან ენერგიად. სიტყვა „ელასტიური“-ს გამოყენება მიუთითებს, რომ შეჯახების შემდეგ ორი სხეული არ ეკვრის ერთმანეთს, არამედ აირეკლება.

ნაწილობრივ დრეკადი შეჯახების მაგალითია ორი ბურთულის ან ორი ბილიარდის ბურთის ერთგანზომილებიანი შეჯახება.

წაიკითხე მეტი

წრფივი იმპულსის შენარჩუნება

წრფივი იმპულსის შენახვის კანონი ამბობს, რომ თუ ორ შეჯახებულ სხეულზე არ მოქმედებს გარე ძალა, შეჯახებამდე არსებული სხეულების იმპულსი შეჯახების შემდეგ არსებული სხეულების იმპულსის ტოლია.

p ₁ + p ₂ = p ₁ ' + p ₂ ' ………………….. განტოლება 1.4

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

თუ შეჯახების შემდეგ ორივე ობიექტი ერთმანეთს მიეკრობა,

m ₁ v ₁ + m ₂ v ₂ = (m ₁ + m ₂ ) v'

წაიკითხე მეტი

იდეალურად ელასტიური შეჯახებები

ორი სხეულის შეჯახებას იდეალურად დრეკადი შეჯახება ეწოდება, თუ თითოეული სხეულის იმპულსი ან კინეტიკური ენერგია შეჯახებამდე ტოლია თითოეული სხეულის იმპულსისა და კინეტიკური ენერგიისა შეჯახების შემდეგ. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, იმპულსის შენახვის კანონი და კინეტიკური ენერგიის შენახვის კანონი გამოიყენება იდეალურად დრეკადი შეჯახებების დროს. სიტყვა „ელასტიური“-ს გამოყენება მიუთითებს, რომ შეჯახების შემდეგ ორი სხეული არ ეკვრის ერთმანეთს ან არ არის მიმაგრებული ერთმანეთთან, არამედ აირეკლება. თითოეული სხეულის იმპულსი შენარჩუნებულია.

თითოეული ობიექტის იმპულსი შენარჩუნებულია.

წაიკითხე მეტი

სამუშაო-მექანიკური ენერგიის პრინციპი

სამუშაო-კინეტიკური ენერგიის თეორემა ამბობს, რომ ჯამური მუშაობა ან ჯამური ძალის მიერ შესრულებული სამუშაო უდრის კინეტიკური ენერგიის ცვლილებას.

W _net = TO _t – TO _o = 1⁄2 მ(v _t ² – v _o ² )

W _net = არსებობს ძალების ორი ტიპი, კერძოდ, კონსერვატიული ძალა და არაკონსერვატიული ძალა. ამრიგად, წმინდა მუშაობა შეიძლება ჩაითვალოს კონსერვატიული ძალის და არაკონსერვატიული ძალის მიერ შესრულებული სამუშაოსგან შემდგარ სამუშაოდ.

W _c + W _nc = ΔKE

წაიკითხე მეტი

კონსერვატიული ძალების მიერ შესრულებული სამუშაო პოტენციური ენერგია

დააკვირდით ობიექტს, რომელიც ვერტიკალურად ზევით მოძრაობს და შემდეგ მაქსიმალური სიმაღლის მიღწევის შემდეგ საწყის პოზიციას უბრუნდება. როდესაც ობიექტი ვერტიკალურად ზევით მოძრაობს, წონა მასზე უარყოფით მუშაობას ასრულებს. როდესაც ობიექტი ზევით მოძრაობს, მისი სიმაღლე იზრდება. შესაბამისად, ობიექტის გრავიტაციული პოტენციური ენერგიაც იზრდება. შეგვიძლია დავასკვნათ, რომ წონის მიერ შესრულებული უარყოფითი მუშაობა ტოლია ობიექტის გრავიტაციული პოტენციური ენერგიის (PE) ზრდისა.

წაიკითხე მეტი

კონსერვატიული ძალა და არაკონსერვატიული ძალა

1. კონსერვატიული ძალა

1.1 წონა (წონა)

დააკვირდით ობიექტს, რომელიც ვერტიკალურად ზევით მოძრაობს მაქსიმალურ სიმაღლემდე, სანამ საწყის პოზიციაზე ქვევით არ გადაადგილდება. როდესაც ვერტიკალურად ზევით h-ით მოძრაობს, წონა გადაადგილების საპირისპირო მიმართულებითაა. ამრიგად, წონა ობიექტზე უარყოფით მუშაობას ასრულებს. 

W = wh (cos 180 ^o ) = – wh = – mgh

მაქსიმალური სიმაღლის მიღწევის შემდეგ, ობიექტი h-ით ქვევით მოძრაობს თავისი საწყისი პოზიციისკენ. ქვევით მოძრაობისას, წონა გადაადგილებასთან ერთად იმავე მიმართულებითაა. რადგან ის გადაადგილებასთან ერთად იმავე მიმართულებითაა, წონა დადებით მუშაობას ასრულებს.

წაიკითხე მეტი