Pagrindiniai fizikos vadovėliai

Norėdami paaiškinti negrįžtamus termodinaminius procesus, mokslininkai suformulavo antrąjį termodinamikos dėsnį. Antrasis termodinamikos dėsnis paaiškina, kokie procesai gali vykti visatoje, o kokie – ne. Vienas mokslininkas, vardu RJE Clausius (1822–1888), pateikė tokį teiginį:

Natūralu, kad šiluma pereina iš aukštos temperatūros objektų į žemos temperatūros objektus; natūraliai šiluma neperkeliama iš žemos temperatūros objektų į aukštos temperatūros objektus (antrasis termodinamikos dėsnis – Klausijaus teiginys).

Klausijaus teiginys yra vienas iš specialiųjų antrojo termodinamikos dėsnio teiginių. Jis vadinamas specialiuoju teiginiu, nes jis taikomas tik vienam procesui, susijusiam su šilumos perdavimu. Kadangi šis teiginys nesusijęs su kitais procesais, mums reikia bendresnio teiginio. Bendrojo antrojo termodinamikos dėsnio teiginio plėtojimas remiasi šiluminių variklių tyrimais. Todėl pirmiausia aptarsime variklio šilumą.

Skaityti daugiau

Straipsnis Termodinaminiai procesai: Izoterminis Adiabatinis Izochorinis Izobarinis

Yra keturi termodinaminiai procesai: izoterminis, izochorinis, izobarinis ir adiabatinis.

Izoterminis procesas (pastovi temperatūra)

Izoterminiame procese sistemos temperatūra palaikoma pastovi. Teoriškai analizuojama sistema yra idealios dujos. Idealių dujų temperatūra yra tiesiogiai proporcinga idealių dujų vidinei energijai (U = 3/2 n RT). T nekinta, todėl U taip pat nekinta. Taigi, pritaikius izoterminiam procesui, pirmasis termodinaminės lygties dėsnis tampa toks:

Skaityti daugiau

Termodinaminis procesas

Šiluma (Q) yra energija, kuri dėl temperatūrų skirtumo pereina iš vieno objekto į kitą. Kalbant apie sistemas ir aplinkas, šiluma yra energija, judanti iš sistemos į aplinką, arba energija, judanti iš aplinkos į sistemą dėl temperatūrų skirtumo. Jei sistemos temperatūra yra aukštesnė už aplinkos temperatūrą, šiluma teka iš sistemos į aplinką. Jei aplinkos temperatūra yra aukštesnė už sistemos temperatūrą, šiluma teka iš aplinkos į sistemą.

Šiluma (Q) yra energija, kuri juda dėl temperatūrų skirtumo, o darbas (W) yra susijęs su energijos perdavimu per darbą. Pavyzdžiui, jei sistema atlieka darbą aplinkoje, energija juda iš sistemos į aplinką. Ir atvirkščiai, jei aplinka atlieka darbą sistemoje, energija juda iš aplinkos į sistemą.

Skaityti daugiau

Neelastingi susidūrimai

Kinetinės energijos tvermės dėsnis netaikomas neelastingų susidūrimų atveju. Impulso tvermės dėsnis taikomas neelastingų susidūrimų atveju tik tuo atveju, jei susiduriantiems objektams neveikia jokia išorinė jėga. Neelastingo susidūrimo metu du objektai po susidūrimo sulimpa arba yra pritvirtinti vienas prie kito.

1 klausimo pavyzdys.

Du objektai yra vienodos masės, t. y. 1 kg. Pirmasis objektas juda plokščia plokštuma 10 m/s greičiu ir susiduria su antruoju objektu, kuris nejuda. Po susidūrimo abu objektai sulimpa. Koks yra dviejų objektų greitis po susidūrimo?

Skaityti daugiau

Iš dalies elastingi susidūrimai

Iš dalies elastingų susidūrimų metu taikomas impulso tvermės dėsnis, o kinetinės energijos tvermės dėsnis – netaikomas. Susidūrimo metu dalis kinetinės energijos paverčiama garso energija, šilumos energija ir vidine energija. Žodžio „elastingas“ vartojimas rodo, kad po susidūrimo du objektai nesulimpa, o atsimuša vienas į kitą.

Iš dalies elastingo susidūrimo pavyzdys yra dviejų rutuliukų arba dviejų biliardo kamuoliukų vienmatis susidūrimas.

Skaityti daugiau

Linijinio momento išsaugojimo dėsnis

Linijinio judesio kiekio tvermės dėsnis teigia, kad jei dviem susiduriantiems objektams neveikia jokia išorinė jėga, tai jų judesio kiekis prieš susidūrimą yra lygus jų judesio kiekiui po susidūrimo.

p1 ₊ p2 = p1 _' + p2 _' …………….. 1.4 _lygtis

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

Jei po susidūrimo abu objektai sulimpa,

m ₁ v ₁ + m ₂ v ₂ = (m ₁ + m ₂ ) v'

Skaityti daugiau

Idealiai elastingi susidūrimai

Dviejų objektų susidūrimas vadinamas idealiai elastingu susidūrimu, jei kiekvieno objekto judesio kiekis arba kinetinė energija prieš susidūrimą yra lygi kiekvieno objekto judesio kiekiui ir kinetinei energijai po susidūrimo. Kitaip tariant, idealiai elastingiems susidūrimams taikomi judesio kiekio tvermės dėsnis ir kinetinės energijos tvermės dėsnis. Žodžio „elastingas“ vartojimas rodo, kad po susidūrimo du objektai nesulimpa arba nėra pritvirtinti vienas prie kito, o atsimuša. Kiekvieno objekto judesio kiekis išsaugomas.

Kiekvieno objekto impulsas yra išsaugomas.

Skaityti daugiau

Darbo ir mechaninės energijos principas

Darbo ir kinetinės energijos teorema teigia, kad grynasis darbas arba grynosios jėgos atliktas darbas yra lygus kinetinės energijos pokyčiui.

W _grynasis = TO _t – TO _o = 1⁄2 m(v _t ² – v _o ² )

W _grynasis = Yra dviejų tipų jėgos: konservatyvioji jėga ir nekonservatyvioji jėga. Taigi, grynąjį darbą galima laikyti sudarytu iš konservatyviosios jėgos ir nekonservatyviosios jėgos atlikto darbo.

W _c + W _nc = ΔKE

Skaityti daugiau

Konservatyviųjų jėgų atliktas darbas Potencinė energija

Stebėkite objektą, kuris juda vertikaliai aukštyn ir, pasiekęs maksimalų aukštį, grįžta į pradinę padėtį. Kai objektas juda vertikaliai aukštyn, svoris atlieka neigiamą darbą su objektu. Kai objektas juda aukštyn, objekto aukštis didėja. Todėl padidėja ir objekto gravitacinė potencialinė energija. Galima daryti išvadą, kad svorio atliktas neigiamas darbas yra lygus objekto gravitacinės potencialinės energijos (PE) padidėjimui.

Skaityti daugiau

Konservatyvioji jėga ir nekonservatyvioji jėga

1. Konservatyvioji jėga

1.1 Svoris (w)

Stebėkite objektą, kuris juda vertikaliai aukštyn, kol pasiekia maksimalų aukštį, o tada juda žemyn link pradinės padėties. Kai objektas juda vertikaliai aukštyn h atstumu, svoris juda priešinga kryptimi nei poslinkis. Taigi, svoris atlieka neigiamą darbą su objektu. 

W = wh (cos 180 ⁾ = – wh = – mgh

Pasiekęs maksimalų aukštį, objektas h atstumu juda žemyn link pradinės padėties. Judant žemyn, svoris juda ta pačia kryptimi kaip ir poslinkis. Kadangi jis juda ta pačia kryptimi kaip ir poslinkis, svoris atlieka teigiamą darbą.

Skaityti daugiau