Pagrindiniai fizikos vadovėliai

Atidžiai įsižiūrėjus, iš pradžių galima pamatyti degimo dūmus. Po kurio laiko dūmų nebematyti. Ar naudojote kvepalus? Net jei kambaryje purškiate kvepalus, kiti žmonės, esantys lauke, taip pat gali pajusti kvepalų kvapą. Jei mama virtuvėje gamina skanų ir apetitą keliantį maistą, gaminto maisto aromatas gali būti juntamas ir iš kaimyno namų. Kodėl taip yra?

Yra daug kitų pavyzdžių. Jei į stiklinę su skaidriu vandeniu įlašinsite kelis lašus rašalo, rašalas arba maistiniai dažai tolygiai pasiskirstys vandenyje. Tai įvyks automatiškai. Kai kurie ankstesni pavyzdžiai yra difuzijos įvykiai, su kuriais dažnai susiduriama kasdieniame gyvenime. Difuzija yra medžiagų perkėlimo iš didelės koncentracijos į mažą koncentraciją procesas. Koncentracija reiškia medžiagos molekulių/molių skaičių tūrio vienete. Didelės koncentracijos vieta yra vieta, kurioje yra daug medžiagos molekulių tūrio vienete. Ir atvirkščiai, mažos koncentracijos yra vietos, kuriose yra mažai molekulių tūrio vienete.

Skaityti daugiau

Energija monatominėse idealiose dujose

Monatominių idealiųjų dujų energija yra bendra monatominių idealiųjų dujų molekulių transliacijos kinetinė energija. Bendra idealiųjų dujų molekulių transliacijos kinetinė energija = kiekvienos molekulės vidutinės transliacijos kinetinės energijos ir molekulių skaičiaus (N) sandauga. Matematiškai:

Skaityti daugiau

Energijos pasiskirstymo teoremą teoriškai išvedė Clerkas Maxwellas, naudodamas statistinę mechaniką. Ji vadinama teorema, nes nėra įrodymų eksperimentiškai. Energijos pasiskirstymas reiškia tolygų energijos pasiskirstymą.

KE = vidutinė dujų molekulių transliacijos kinetinė energija (džauliais)

k = Bolcmano konstanta = 1.38 x ^10⁻⁸ J/K

T = idealios dujų molekulės absoliuti temperatūra (Kelvinas)

Skaityti daugiau

Be slėgio, vienas iš dydžių, apibūdinančių dujų makroskopinį pobūdį, yra temperatūra (T). Dujų slėgio lygtis:

Skaityti daugiau

Kinetinė teorija teigia, kad kiekviena medžiaga susideda iš atomų arba molekulių ir kad atomai arba molekulės nuolat juda nerūpestingai. Ši kinetinės teorijos prielaida atitinka dujų sudedamosios dalies atomo arba molekulės situaciją ir būseną. Traukos jėga tarp dujas sudarančių atomų arba molekulių yra silpna, todėl atomai arba molekulės gali laisvai judėti.

Skaityti daugiau

Straipsniai Boyle'o dėsnis, Charleso dėsnis, Gay-Lussac'o dėsnis

Boyle'o dėsnis

Robertas Boyle'as (1627–1691) atliko eksperimentus, siekdamas ištirti kiekybinį dujų slėgio ir tūrio ryšį. Šis eksperimentas atliekamas į uždarą indą įleidžiant tam tikrą kiekį dujų. Iki tol jis nustatė, kad jei dujų temperatūra buvo pastovi, tai padidėjus dujų slėgiui, dujų tūris sumažėjo. Panašiai, mažėjant dujų slėgiui, dujų tūris padidėjo. Dujų slėgis yra atvirkščiai proporcingas dujų tūriui. Šis ryšys žinomas kaip Boyle'o dėsnis. Matematiškai:

Skaityti daugiau

Boyle'o, Charleso ir Gay-Lussaco dujų dėsniai netaikomi visoms dujų sąlygoms, todėl mūsų analizė tampa sudėtingesnė. Todėl pateikiamas idealiųjų dujų modelis. Idealios dujos kasdieniame gyvenime neegzistuoja; idealios dujos yra tiesiog tobula forma analizei palengvinti. Šios idealiųjų dujų sąvokos egzistavimas taip pat labai padeda mums apžvelgti trijų dujų dėsnių ryšį.

Temperatūros, tūrio ir dujų slėgio santykis

Remdamiesi trimis aukščiau pateiktais dujų dėsniais, galime išvesti bendresnį temperatūros, tūrio ir dujų slėgio ryšį.

Skaityti daugiau

Konkretus antrojo termodinamikos dėsnio teiginys negali apibūdinti visų negrįžtamų procesų, todėl mums reikia bendro teiginio. Tikimasi, kad šis bendras teiginys paaiškins visus negrįžtamus procesus, vykstančius visatoje. Bendras antrojo termodinamikos dėsnio teiginys buvo suformuluotas XIX amžiaus viduryje per dydį, vadinamą entropija (S). Entropiją pirmą kartą pristatė Klausijus, ir ji buvo suformuluota remiantis Karno ciklu (tobulu kaloriniu varikliu). Pasak Klausijaus, sistema patiria entropijos pokyčius, kai gauna papildomos šilumos (Q) esant pastoviai temperatūrai, kurią apibūdina lygtis:

Skaityti daugiau

Straipsnis apie aušinimo mašinos našumo koeficientą

Aušinimo mašina yra mašina, kuri paima šilumą iš žemos temperatūros vietos ir perduoda ją į aukštos temperatūros sritį. Kad šis procesas vyktų, mašina turi atlikti darbą, nes šiluma natūraliai teka iš aukštos temperatūros į žemą temperatūrą. Tai pagrįsta Klausijaus teiginiu:

Aušinimo mašina negali perduoti šilumos iš žemos temperatūros vietos į aukštos temperatūros vietą be darbo (antrasis termodinamikos dėsnis – Klausijaus teiginys).

Mašina veikia (W) perduodama šilumą iš žemos temperatūros (Q _L ) į aukštą temperatūrą (Q _H ). Remiantis energijos tvermės dėsniu, Q _L + W = Q _H.

Skaityti daugiau

Norėdamas išsiaiškinti, kaip padidinti šiluminio variklio efektyvumą, prancūzų mokslininkas Sadi Carnot (1796–1832) 1824 m. ištyrė idealų teorinį kalorinį automobilį. Tuo metu dar nebuvo suformuluoti nei pirmasis, nei antrasis termodinamikos dėsnis. Pirmasis dėsnis nebuvo suformuluotas, nes mokslininkai dar nežinojo, kad šiluma yra energija. Po to, kai Joule'as ir jo kolegos atliko eksperimentus 1830-aisiais, mokslininkai atrado, kad šiluma yra energija, kuri juda dėl temperatūrų skirtumų. Taigi, pirmasis termodinamikos dėsnis buvo suformuluotas po 1830 m. Sadi Carnot 1824 m. tyrinėjo teorinį idealų kalorinį variklį. Jo tyrimai iš tikrųjų buvo skirti garo variklio efektyvumui padidinti. Dauguma to meto garo variklių buvo mažiau efektyvūs.

Skaityti daugiau