Физикийн үндсэн хичээлүүд

Эргэлт буцалтгүй термодинамик процессуудыг тайлбарлахын тулд эрдэмтэд термодинамикийн хоёрдугаар хуулийг томъёолсон. Термодинамикийн хоёрдугаар хууль нь орчлон ертөнцөд ямар процессууд болж болох, ямар процессууд болж болохгүйг тайлбарладаг. Р.Ж.Е. Клаузиус (1822-1888) хэмээх нэгэн эрдэмтэн дараах мэдэгдлийг хийжээ.

Мэдээжийн хэрэг, дулаан нь өндөр температуртай объектуудаас бага температуртай объектууд руу шилждэг; мэдээжийн хэрэг, дулаан нь бага температуртай объектуудаас өндөр температуртай объектууд руу шилждэггүй (Термодинамикийн хоёрдугаар хууль - Клаузиусын мэдэгдэл).

Клаузуусын мэдэгдэл нь термодинамикийн хоёрдугаар хуулийн тусгай мэдэгдлүүдийн нэг юм. Үүнийг тусгай мэдэгдэл гэж нэрлэдэг, учир нь энэ нь зөвхөн дулаан дамжуулалттай холбоотой ганц процесст хамаарна. Энэ мэдэгдэл нь бусад процессуудтай холбоогүй тул бидэнд илүү ерөнхий мэдэгдэл хэрэгтэй. Термодинамикийн хоёрдугаар хуулийн ерөнхий мэдэгдлийг боловсруулах нь дулааны хөдөлгүүрийг судлахад үндэслэсэн болно. Тиймээс бид эхлээд хөдөлгүүрийн дулааныг авч үзэх болно.

Цааш нь

Термодинамик процессуудын тухай өгүүлэл: Изотермаль Адиабат Изохор Изобарын

Изотермаль, изохорик, изобарик ба адиабат гэсэн дөрвөн термодинамик процесс байдаг.

Изотермийн процесс (тогтмол температур)

Изотермийн процесст системийн температурыг тогтмол байлгадаг. Онолын хувьд шинжилж буй систем нь идеал хий юм. Идеал хийн температур нь идеал дотоод хийн энергитэй шууд пропорциональ байна (U = 3/2 n RT). T өөрчлөгддөггүй тул U ч бас өөрчлөгддөггүй. Тиймээс изотермийн процесст хэрэглэвэл термодинамикийн тэгшитгэлийн эхний хууль дараах байдалтай байна.

Цааш нь

Термодинамик үйл явц

Дулаан (Q) нь температурын зөрүүнээс болж нэг объектоос нөгөө объект руу шилждэг энерги юм. Систем ба орчны тухайд дулаан гэдэг нь температурын зөрүүнээс болж системээс орчин руу шилждэг энерги эсвэл орчноос систем рүү шилждэг энерги юм. Хэрэв системийн температур орчны температураас өндөр байвал дулаан нь системээс орчин руу урсана. Хэрэв орчны температур нь системийн температураас өндөр байвал дулаан нь орчноос систем рүү урсана.

Дулаан (Q) нь температурын зөрүүнээс болж хөдөлдөг энерги бөгөөд ажил (W) нь ажлаар дамжин энерги дамжуулахтай холбоотой. Жишээлбэл, хэрэв систем хүрээлэн буй орчинд ажилладаг бол энерги нь системээс хүрээлэн буй орчин руу шилждэг. Үүний эсрэгээр, хэрэв орчин нь систем дээр ажилладаг бол энерги нь орчноос систем рүү шилждэг.

Цааш нь

Уян хатан бус мөргөлдөөнүүд

Кинетик энергийн хадгалалтын хууль нь уян хатан бус мөргөлдөөнд хамаарахгүй. Импульсийн хадгалалтын хууль нь хоёр мөргөлдөж буй биетэд гадны хүч үйлчлэхгүй тохиолдолд л уян хатан бус мөргөлдөөнд хамаарна. Уян хатан бус мөргөлдөөнд хоёр биет мөргөлдөөний дараа хоорондоо наалддаг эсвэл хоорондоо холбогддог.

Жишээ асуулт 1.

Хоёр биет ижил масстай, тухайлбал 1 кг. 1-р биет нь хавтгай хавтгай дээр 10 м/с хурдтай хөдөлж, тайван байгаа хоёр дахь биеттэй мөргөлддөг. Мөргөлдөөний дараа хоёр биет хоорондоо наалддаг. Мөргөлдөөний дараа хоёр биетийн хурд хэд вэ?

Цааш нь

Хагас уян хатан мөргөлдөөн

Хагас уян харимхай мөргөлдөөнд импульсийн хадгалагдах хууль үйлчилдэг бол кинетик энергийн хадгалагдах хууль үйлчилдэггүй. Мөргөлдөөн болох үед зарим кинетик энерги дууны энерги, дулааны энерги, дотоод энерги болж хувирдаг. Уян харимхай гэдэг үгийг хэрэглэснээр мөргөлдөөний дараа хоёр объект хоорондоо наалддаггүй, харин ойдог болохыг харуулж байна.

Хагас уян харимхай мөргөлдөөний жишээ бол хоёр бөмбөлөг эсвэл хоёр бильярд бөмбөгний нэг хэмжээст мөргөлдөөн юм.

Цааш нь

Шугаман импульсийн хадгалалт

Шугаман импульсийн хадгалагдах хуульд мөргөлдөж буй хоёр биетэд гадны хүч үйлчлэхгүй бол мөргөлдөөнөөс өмнөх биетүүдийн импульс нь мөргөлдөөний дараах биетүүдийн импульстэй тэнцүү гэж заасан байдаг.

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

м ₁ в ₁ + м ₂ в ₂ = м ₁ в ₁ ' + м ₂ в ₂ '

Хэрэв мөргөлдсөний дараа хоёр объект хоорондоо наалдвал,

м ₁ в ₁ + м ₂ в ₂ = (м ₁ + м ₂ ) v'

Цааш нь

Төгс уян хатан мөргөлдөөн

Мөргөлдөөнөөс өмнөх объект бүрийн импульс буюу кинетик энерги нь мөргөлдөөний дараах объект бүрийн импульс болон кинетик энергитэй тэнцүү байвал хоёр объектын мөргөлдөөнийг төгс уян харимхай мөргөлдөөн гэж нэрлэдэг. Өөрөөр хэлбэл, импульсийн хадгалагдах хууль болон кинетик энергийн хадгалагдах хууль нь төгс уян харимхай мөргөлдөөнд хамаарна. Уян харимхай гэдэг үгийг хэрэглэснээр мөргөлдөөний дараа хоёр объект хоорондоо наалддаггүй эсвэл бие биедээ наалддаггүй, харин ойдог болохыг харуулж байна. Объект бүрийн импульс хадгалагдана.

Объект бүрийн импульс хадгалагдана.

Цааш нь

Ажил-механик энергийн зарчим

Ажил-кинетик энергийн теорем нь цэвэр ажил буюу цэвэр хүчний хийсэн ажил нь кинетик энергийн өөрчлөлттэй тэнцүү гэж үздэг.

W _цэвэр = TO _t – TO _o = 1⁄2 м(v _t ² – v _o ² )

W _цэвэр = Консерватив хүч ба консерватив бус хүч гэсэн хоёр төрлийн хүч байдаг. Тиймээс цэвэр ажлыг консерватив хүчний хийсэн ажил болон консерватив бус хүчний хийсэн ажлаас бүрдэнэ гэж үзэж болно.

W _c + W _nc = ΔKE

Цааш нь

Консерватив хүчний хийсэн ажил Потенциал энерги

Босоо чиглэлд дээшээ хөдөлж, дараа нь хамгийн дээд өндөрт хүрсний дараа анхны байрлалдаа эргэн орж буй объектыг ажигла. Объект босоо чиглэлд дээшээ хөдлөхөд жин нь объект дээр сөрөг ажил хийдэг. Объект дээшээ хөдлөхөд объектын өндөр нэмэгддэг. Тиймээс объектын таталцлын потенциал энерги мөн нэмэгддэг. Жингээр хийгдсэн сөрөг ажил нь объектын таталцлын потенциал энергийн (PE) өсөлттэй тэнцүү гэж дүгнэж болно.

Цааш нь

Консерватив хүч ба консерватив бус хүч

1. Консерватив хүчин

1.1 Жин (ж)

Босоо чиглэлд дээшээ хөдөлж, дараа нь анхны байрлал руугаа доошоо хөдөлж буй объектыг ажигла. Босоо чиглэлд дээшээ h хөдөлгөөн хийх үед жин нь шилжилтийн эсрэг чиглэлд байна. Тиймээс жин нь объект дээр сөрөг ажил хийдэг. 

W = wh (cos 180 ^o ) = – wh = – мг/цаг

Хамгийн дээд өндөрт хүрсний дараа объект анхны байрлал руугаа h-ээр доош хөдөлдөг. Доошоо хөдлөхөд жин нь шилжилттэй ижил чиглэлд байна. Учир нь жин нь шилжилттэй ижил чиглэлд байна.

Цааш нь