Basis Physik Tutorials

Fir déi irreversibel thermodynamesch Prozesser z'erklären, hunn d'Wëssenschaftler dat zweet Gesetz vun der Thermodynamik formuléiert. Dat zweet Gesetz vun der Thermodynamik erkläert, wéi eng Prozesser am Universum optriede kënnen a wéi eng net. Ee Wëssenschaftler mam Numm RJE Clausius (1822-1888) huet déi folgend Ausso gemaach:

Natierlech beweegt sech Hëtzt vun Objeten mat héijer Temperatur op Objeten mat niddreger Temperatur; natierlech geet Hëtzt net vun Objeten mat niddreger Temperatur op Objeten mat héijer Temperatur iwwer (Zweet Gesetz vun der Thermodynamik - Clausius seng Ausso).

D'Ausso vum Clausius ass eng vun de spezielle Aussoen vum zweete Gesetz vun der Thermodynamik. Si gëtt speziell Ausso genannt, well se nëmmen op ee Prozess zoutrefft, deen am Zesummenhang mat der Wärmetransfer steet. Well dës Ausso näischt mat anere Prozesser ze dinn huet, brauche mir eng méi allgemeng Ausso. D'Entwécklung vun enger allgemenger Ausso vum zweete Gesetz vun der Thermodynamik baséiert op der Studie vun Hëtzemotoren. Dofir diskutéiere mir als éischt d'Hëtzt vun de Motoren.

méi liesen

Artikel Thermodynamesch Prozesser: Isotherm Adiabatesch Isochoresch Isobaresch

Et gi véier thermodynamesch Prozesser, nämlech isotherm, isochoresch, isobaresch an adiabatesch Prozesser.

Isotherme Prozess (konstant Temperatur)

An engem isotherme Prozess gëtt d'Systemtemperatur konstant gehalen. Theoretesch ass dat analyséiert System en ideal Gas. D'ideal Gastemperatur ass direkt proportional zu der idealer interner Gasenergie (U = 3/2 n RT). T ännert sech net, sou datt U sech och net ännert. Wann et also op den isotherme Prozess ugewannt gëtt, gëtt dat éischt Gesetz vun der thermodynamescher Equatioun:

méi liesen

Thermodynamesche Prozess

Hëtzt (Q) ass d'Energie, déi sech vun engem Objet zum aneren beweegt wéinst dem Temperaturënnerscheed. Wat Systemer an Ëmfeld ugeet, ass Hëtzt Energie, déi sech vu System an d'Ëmwelt beweegt oder Energie, déi sech vun Ëmwelt an System beweegt, wéinst dem Temperaturënnerscheed. Wann d'Systemtemperatur méi héich ass wéi d'Ëmfeldtemperatur, fléisst Hëtzt vum System an d'Ëmwelt. Wann d'Ëmfeldtemperatur méi héich ass wéi d'Systemtemperatur, fléisst Hëtzt vun der Ëmwelt an de System.

Hëtzt (Q) ass Energie, déi sech duerch den Temperaturënnerscheed beweegt, während Aarbecht (W mam Energietransfer duerch Aarbecht zesummenhänkt. Zum Beispill, wann de System Aarbecht op d'Ëmwelt mécht, da beweegt sech Energie vum System an d'Ëmwelt. Am Géigendeel, wann d'Ëmwelt Aarbecht op de System mécht, da beweegt sech Energie vun der Ëmwelt an de System.

méi liesen

Inelastesch Kollisiounen

D'Gesetz vun der Erhaalung vun der kinetischer Energie ass net bei inelastesche Kollisiounen uwendbar. D'Gesetz vun der Erhaalung vum Impuls ass bei inelastesche Kollisiounen uwendbar, wa keng extern Kraaft op déi zwee kollidéierend Objeten wierkt. Bei enger inelastescher Kollisioun bleiwen zwee Objeten no der Kollisioun zesummen oder sinn se uneneen ugehaangen.

Beispillfro 1.

Zwee Objeten hunn déiselwecht Mass, nämlech 1 kg. Objet 1 beweegt sech op enger flaacher Fläch mat enger Geschwindegkeet vun 10 m/s a kollidéiert mam Objet 2, deen a Rou ass. No der Kollisioun bleiwen déi zwee Objeten zesummen. Wat ass d'Geschwindegkeet vun den zwee Objeten no der Kollisioun?

méi liesen

Deelweis elastesch Kollisiounen

Bei deelweis elastesche Kollisiounen ass d'Gesetz vun der Erhaalung vum Impuls uwendbar, während d'Gesetz vun der Erhaalung vun der kinetischer Energie net uwendbar ass. Zum Zäitpunkt vun enger Kollisioun gëtt eng gewëssen kinetischer Energie a Schallenergie, Hëtztenergie an intern Energie ëmgewandelt. D'Benotzung vum Wuert elastesch weist drop hin, datt no der Kollisioun déi zwee Objeten net zesummenhalen, mä ofsprangen.

E Beispill vun enger deelweis elastescher Kollisioun ass déi eendimensional Kollisioun vun zwou Marmelen oder zwou Billardbäll.

méi liesen

Erhalen vum linearen Impuls

D'Gesetz vun der Erhaalung vum linearen Impuls seet, datt wann keng extern Kraaft op zwee kollidéierend Objeten wierkt, den Impuls vun den Objeten virun der Kollisioun gläich ass wéi den Impuls vun den Objeten no der Kollisioun.

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

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

Wann no enger Kollisioun béid Objeten zesummekleben,

m ₁ v ₁ + m ₂ v ₂ = (m ₁ + m ₂ ) v'

méi liesen

Perfekt elastesch Kollisiounen

Eng Kollisioun vun zwee Objeten gëtt eng perfekt elastesch Kollisioun genannt, wann den Impuls oder d'kinetesch Energie vun all Objet virun der Kollisioun gläich ass wéi den Impuls an d'kinetesch Energie vun all Objet no der Kollisioun. An anere Wierder, d'Gesetz vun der Erhaalung vum Impuls an d'Gesetz vun der Erhaalung vun der kinetischer Energie sinn a perfekt elastesche Kollisiounen uwendbar. D'Benotzung vum Wuert elastesch weist drop hin, datt no der Kollisioun déi zwee Objeten net zesummekleben oder net unenee befestegt sinn, mä ofsprangen. Den Impuls vun all Objet ass erhalen.

Den Impuls vun all Objet bleift erhalen.

méi liesen

Prinzip vun der Aarbecht-mechanescher Energie

De Satz vun der Aarbecht-kineetescher Energie seet, datt d'Nettoaarbecht oder d'Aarbecht, déi vun der Nettokraaft gemaach gëtt, gläich ass mat der Ännerung vun der kineetescher Energie.

W _net = TO t _– TO _o = 1⁄2 m(v ^t² _– v _o² ⁾

W _net = Et ginn zwou Zorte vu Kräften, nämlech konservativ Kraaft an net-konservativ Kraaft. Dofir kann d'Nettoaarbecht als zesummegesat aus der Aarbecht, déi vun enger konservativer Kraaft gemaach gëtt, an der Aarbecht, déi vun enger net-konservativer Kraaft gemaach gëtt, ugesi ginn.

W _c + W _nc = ΔKE

méi liesen

Aarbecht duerch konservativ Kräften Potenziell Energie

Observéiert en Objet, deen sech vertikal no uewe beweegt an dann no senger maximaler Héicht zréckkënnt a seng Ausgangspositioun. Wann den Objet sech vertikal no uewe beweegt, mécht d'Gewiicht negativ Aarbecht um Objet. Wann den Objet sech no uewe beweegt, klëmmt d'Héicht vum Objet. Dofir klëmmt och déi gravitativ potenziell Energie vum Objet. Et kann een dovun ausgoen, datt déi negativ Aarbecht, déi vum Gewiicht gemaach gëtt, gläich ass wéi d'Erhéijung vun der gravitativer potenzieller Energie (PE) vum Objet.

méi liesen

Konservativ Kraaft an net-konservativ Kraaft

1. Konservativ Kraaft

1.1 Gewiicht (w)

Observéiert en Objet, deen sech vertikal no uewe beweegt, bis en eng maximal Héicht erreecht, ier en no ënnen a Richtung senger Ausgangspositioun beweegt. Wann e sech vertikal no uewe beweegt ëm h, ass d'Gewiicht an der Géigerichtung vun der Verrécklung. Dofir mécht d'Gewiicht negativ Aarbecht um Objet. 

W = wh (cos 180 ^o ) = – wh = – mgh

Nodeems en eng maximal Héicht erreecht huet, beweegt sech den Objet ëm h no ënnen a Richtung vu senger Ausgangspositioun. Beim no ënnen beweegen ass d'Gewiicht an der selwechter Richtung wéi d'Verrécklung. Well et an der selwechter Richtung wéi d'Verrécklung ass, mécht d'Gewiicht positiv Aarbecht.

méi liesen