Rotācijas dinamika ir mehānikas nozare, kas pēta rotācijas kustību, iesaistot spēkus, masas un citus faktorus, kas ietekmē rotācijas kustību. Objekts rotē, ja visas objekta daļas pārvietojas ap asi vai šarnīru, kas atrodas uz vienas no objekta daļām. Šajā tēmā pētītā rotācijas kustība koncentrējas uz rotācijas kustību ap fiksētu asi. Skriemeļu, ventilatora kustība, CD/DVD kustība CD/DVD nodalījumā , durvju vai loga kustība, dzinēja cilindra kustība, helikoptera vai lidmašīnas propellers vai kuģa propellers ir daži rotācijas kustības ap fiksētu asi piemēri. Vai esat kādreiz novērojuši vilciņu? Vilciņa ass pozīcija vienmēr mainās (vilciņa slīpums mēdz mainīties), tāpēc rotācijas kustība, kāda rodas vilciņam, šajā tēmā netiek pētīta.
Melnais princips
Melno principu izpratne
Ja sajaucam karstu un aukstu ūdeni atvērtā traukā (piemēram, spainī), siltums no karstā ūdens pāriet uz auksto ūdeni. Tā kā trauks ir atvērts, daļa siltuma pāriet uz gaisu. Trauks arī kļūst siltāks. Karstā ūdens izdalīto siltumu absorbē ne tikai aukstais ūdens, bet arī gaiss un trauks. Šajā gadījumā spainis ir neizolēta sistēma.
Kad slēgtā termosā sajaucam karstu un aukstu ūdeni, siltums pāriet no karstā ūdens uz auksto ūdeni. Termoss ir izolēta sistēma , tāpēc siltums nepāriet gaisā vai termosā. Karstā ūdens izdalīto siltumu vienkārši absorbē aukstais ūdens, līdz maisījums sasniedz termisko līdzsvaru.
Sistēmas un vide
Sistēmu un vides izpratne
Sistēma ir objekts vai objektu grupa, kas tiek pētīta. Citus objektus Visumā sauc par vidi. Parasti sistēmu no vides atdala "šķērssiena/ierobežotājs/atdalītājs".
Piemēram, pieņemsim, ka vēlamies izpētīt ūdeni termosā. Ūdens termosa iekšpusē veido sistēmu, bet gaiss un citi objekti ārpus termosa veido vidi. Termosa sienas, gan stikls iekšpusē, gan plastmasa ārpusē, darbojas kā nodalījums. Ūdens termoss ir viens piemērs.
Latentā siltums
Latentā siltuma izpratne
Ja ievietosiet dzīvsudraba termometru traukā, kurā atrodas auksta ūdens un ledus maisījums, jūs ievērosiet, ka pēc kustības uz leju dzīvsudraba virsma nekustas vai vairs nekustas. Dzīvsudraba virsma pārstāj kustēties, sasniedzot ūdens kušanas temperatūru vai ūdens sasalšanas temperatūru (0 ° C). Ja trauks ir atvērts, siltums plūst no gaisa ar augstāku temperatūru uz ledus un ūdens maisījumu ar zemāku temperatūru. Papildu siltums no gaisa izraisa ledus kušanu. Vai, kūstot ledum, mainās ledus un ūdens maisījuma temperatūra ? Kūstot ledum, ūdens un ledus maisījuma temperatūra nemainās.
Īpatnējais siltums
Īpatnējais siltums (c) ir siltuma daudzums (Q), kas nepieciešams, lai paaugstinātu objekta masas vienības (m) temperatūru (T) par vienu grādu. Īpatnējā siltuma (c) formula ir:
Starptautiskā mērvienību sistēma ir J/Kg K.
Objekta īpatnējais siltums mainās atkarībā no temperatūras. Ja temperatūras izmaiņas nav pārāk lielas, vērtību var uzskatīt par nemainīgu. Tālāk ir norādītas c vērtības vairākiem objektiem pie 1 atm spiediena un 20 ° C temperatūras (iegūtas eksperimentāli).
Siltuma formula
Ja objekti ar atšķirīgu temperatūru nonāk saskarē viens ar otru, siltums dabiski pārvietojas no objekta ar augstāku temperatūru uz objektu ar zemāku temperatūru. Siltuma pārnešana apstājas, kad abi objekti sasniedz termisko līdzsvaru . Var teikt, ka siltuma pārnešana izraisa izmaiņas saskarē esošo objektu temperatūrā . Pamatojoties uz šo īso skaidrojumu, tiek secināts, ka siltums (Q) ir saistīts ar objektu un tā temperatūras izmaiņām (delta T). Katram objektam ir masa (m), un arī objekta tips ir atšķirīgs.
Mehāniskā siltuma tara
Siltuma mērvienība ir kalorija (saīsināti kcal). Kalorija ir siltuma daudzums, kas nepieciešams, lai paaugstinātu 1 grama ūdens temperatūru par 1 °C ( precīzi no 14,5 ° C līdz 15,5 ° C). Nepieciešamais siltuma daudzums atšķiras atkarībā no ūdens temperatūras . Vienam pašam siltuma daudzumam ūdens temperatūras paaugstināšanās par 1 ° C notiek tikai starp 14,5 ° C un 15,5 ° C. Bieži lietotā siltuma mērvienība, īpaši pārtikas enerģētiskās vērtības izteikšanai, ir kilokalorija (kcal). 1 kcal = 1000 kalorijas. Vēl viens nosaukums 1 kcal = 1 kalorija (ar lielo burtu K). Britu sistēmas siltuma mērvienība ir Btu (britu termiskā vienība). 1 Btu = siltuma daudzums, kas nepieciešams, lai paaugstinātu 1 mārciņas ūdens temperatūru par 1 °F ( precīzi no 63 ° F līdz 64 ° F).
Ūdens anomālija
Ūdens anomāliju izpratne
Katrs objekts izplešas (tilpums palielinās), kad objekta temperatūra paaugstinās, un saraujas (tilpums samazinās), kad objekta temperatūra pazeminās. Arī ūdens izplešas, kad temperatūra paaugstinās, un saraujas, kad temperatūra pazeminās, bet ne temperatūrā no 0 ° C līdz 4 ° C. Temperatūrā no 0 ° C līdz 4 ° C ūdens tilpums samazinās (ūdens saraujas), paaugstinoties temperatūrai. Ja mēs sildām ūdeni 0 ° C temperatūrā , jo karstāks ūdens, jo vairāk samazinās ūdens tilpums. Saraušanās process apstājas, kad ūdens temperatūra sasniedz 4 ° C. Virs 4 ° C ūdens tilpums palielinās (ūdens izplešas), paaugstinoties temperatūrai. Un otrādi, ūdens izplešas (ūdens tilpums palielinās), kad temperatūra pazeminās no 4 ° C līdz 0 ° C. Šī ūdens dīvainība ir pazīstama kā ūdens anomālija.
Paplašināšanās
Ja uzmanīgi vērosiet elektriskos kabeļus, pamanīsiet, ka tie ir izliekti uz leju vaļīguma dēļ. Kāpēc elektriskie kabeļi tiek apzināti atbrīvoti, nevis vienkārši nospriegoti? Lielākā daļa jumtu Floresā un Lembatā, Austrumu Nusa Tenggarā, ir izgatavoti no cinka (Zn). Dienā vai naktī cinka jumti rada troksni. Kāpēc cinks rada troksni? Ja dzīvojat Javas salā, iespējams, esat novērojuši dzelzceļa sliedes. Sliežu savienojumos ir spraugas. Kāda ir šo spraugu funkcija sliežu savienojumos? Ir daudz lietu, par kurām varat padomāt un uzdot jautājumus saistībā ar izplešanās tēmu.
Gāzes termometrs
Ja kalibrējam dažādu veidu termometrus, piemēram, dzīvsudraba termometru un spirta termometru, abu termometru skalas ir vienādas tikai 0 ° C (jeb 32 ° F) un 100 ° C (jeb 212 ° F) temperatūrā. Ja gaisa temperatūras mērīšanai izmantojam abus termometrus, katra termometra rādītie skaitļi ne vienmēr būs vienādi. Var gadīties, ka dzīvsudraba termometrs rāda 48 ° C, bet spirta termometrs — 46 ° C. Tas ir tāpēc, ka dzīvsudraba un spirta izplešanās ātrums ir atšķirīgs. Līdzīgi ir ar cita veida termometriem, piemēram, bimetāliskiem termometriem utt. Šādi noteiktā temperatūras skala ir ļoti atkarīga no izmantoto materiālu īpašībām.