Grunnleggende fysikkopplæringsprogrammer

For å forklare de irreversible termodynamiske prosessene formulerte forskerne termodynamikkens andre lov. Termodynamikkens andre lov forklarer hvilke prosesser som kan forekomme i universet og hvilke prosesser som ikke kan forekomme. En forsker ved navn RJE Clausius (1822-1888) kom med følgende uttalelse:

Naturligvis beveger varme seg fra objekter med høy temperatur til objekter med lav temperatur; naturlig nok går ikke varme fra objekter med lav temperatur til objekter med høy temperatur (termodynamikkens andre lov – Clausius' utsagn).

Clausius' påstand er en av de spesielle påstandene i termodynamikkens andre lov. Den kalles en spesiell påstand fordi den bare gjelder én prosess, relatert til varmeoverføring. Siden denne påstanden ikke er relatert til andre prosesser, trenger vi en mer generell påstand. Utviklingen av en generell påstand i termodynamikkens andre lov er basert på studiet av varmemotorer. Derfor diskuterer vi motorvarme først.

Les mer

Artikkel Termodynamiske prosesser: Isotermisk Adiabatisk Isokorisk Isobarisk

Det finnes fire termodynamiske prosesser, nemlig isotermiske, isokoriske, isobariske og adiabatiske prosesser.

Isotermisk prosess (konstant temperatur)

I en isotermisk prosess holdes systemtemperaturen konstant. Teoretisk sett er det analyserte systemet en ideell gass. Ideell gasstemperatur er direkte proporsjonal med ideell indre gassenergi (U = 3/2 n RT). T endres ikke, så U endres heller ikke. Hvis den anvendes på den isotermiske prosessen, blir den første loven i den termodynamiske ligningen:

Les mer

Termodynamisk prosess

Varme (Q) er energien som beveger seg fra ett objekt til et annet på grunn av temperaturforskjellen. Når det gjelder systemer og miljøer, er varme energi som beveger seg fra system til miljø, eller energi som beveger seg fra miljø til system, på grunn av temperaturforskjellen. Hvis systemtemperaturen er høyere enn omgivelsestemperaturen, vil varme strømme fra systemet til omgivelsene. Hvis omgivelsestemperaturen er høyere enn systemtemperaturen, strømmer varme fra omgivelsene til systemet.

Varme (Q) er energi som beveger seg på grunn av temperaturforskjellen, mens arbeid (W) er relatert til energioverføring gjennom arbeid. Hvis for eksempel systemet utfører arbeid på miljøet, beveger energi seg fra systemet til miljøet. Omvendt, hvis miljøet utfører arbeid på systemet, beveger energi seg fra miljø til system.

Les mer

Uelastiske kollisjoner

Loven om bevaring av kinetisk energi gjelder ikke i uelastiske kollisjoner. Loven om bevaring av bevegelsesmengde gjelder i uelastiske kollisjoner bare hvis ingen ytre kraft virker på de to kolliderende objektene. I en uelastisk kollisjon fester to objekter seg til hverandre etter kollisjonen.

Eksempelspørsmål 1.

To objekter har samme masse, nemlig 1 kg. Objekt 1 beveger seg på et flatt plan med en hastighet på 10 m/s og kolliderer med objekt to som er i ro. Etter kollisjonen holder de to objektene seg sammen. Hva er hastigheten til de to objektene etter kollisjonen?

Les mer

Delvis elastiske kollisjoner

I delvis elastiske kollisjoner gjelder loven om bevaring av bevegelsesmengde, mens loven om bevaring av kinetisk energi ikke gjelder. Når en kollisjon finner sted, omdannes noe av den kinetiske energien til lydenergi, varmeenergi og indre energi. Bruken av ordet elastisk indikerer at de to objektene ikke fester seg til hverandre, men spretter av hverandre etter kollisjonen.

Et eksempel på delvis elastisk kollisjon er den endimensjonale kollisjonen mellom to klinkekuler eller to biljardballer.

Les mer

Bevaring av lineært momentum

Loven om bevaring av lineært bevegelsesmengde sier at hvis det ikke er noen ytre kraft som virker på to kolliderende objekter, er objektenes bevegelsesmengde før kollisjonen lik objektenes bevegelsesmengde etter kollisjonen.

p₁ + s₂ = s₁ ' + p₂ ' ………………….. Ligning 1.4

m₁ v₁ +m₂ v₂ = m₁ v₁ ' + m₂ v₂ '

Hvis begge objektene klistrer seg sammen etter kollisjonen,

m₁ v₁ +m₂ v₂ = (m₁ +m₂ ) v'

Les mer

Perfekt elastiske kollisjoner

En kollisjon mellom to objekter kalles en perfekt elastisk kollisjon hvis momentumet eller den kinetiske energien til hvert objekt før kollisjonen er lik momentumet og den kinetiske energien til hvert objekt etter kollisjonen. Med andre ord gjelder loven om bevaring av momentum og loven om bevaring av kinetisk energi i perfekt elastiske kollisjoner. Bruken av ordet elastisk indikerer at etter kollisjonen klistrer ikke de to objektene seg sammen eller er ikke festet til hverandre, men spretter av. Momentumet til hvert objekt er bevart.

Impulsen til hvert objekt er bevart.

Les mer

Arbeidsmekanisk energiprinsipp

Arbeid-kinetisk energi-teoremet sier at nettoarbeidet eller arbeidet utført av nettokraften er lik endringen i kinetisk energi.

W_nett = TIL_t – TIL_o = 1⁄2 m(v_t² - v_o²)

W_nett = Det finnes to typer krefter, nemlig konservative krefter og ikke-konservative krefter. Dermed kan nettoarbeid betraktes som å bestå av arbeidet utført av en konservativ kraft og arbeidet utført av en ikke-konservativ kraft.

W_c + W_nc = ΔKE

Les mer

Arbeid utført av konservative krefter Potensiell energi

Observer et objekt som beveger seg vertikalt oppover og deretter går tilbake til sin opprinnelige posisjon etter å ha nådd en maksimal høyde. Når objektet beveger seg vertikalt oppover, utfører vekten negativt arbeid på objektet. Når objektet beveger seg oppover, øker objektets høyde. Derfor øker også objektets gravitasjonspotensielle energi. Det kan konkluderes med at det negative arbeidet som utføres av vekten er lik økningen i objektets gravitasjonspotensielle energi (PE).

Les mer

Konservativ styrke og ikke-konservativ styrke

1. Konservativ styrke

1.1 Vekt (w)

Observer et objekt som beveger seg vertikalt oppover til det når en maksimal høyde før det beveger seg nedover mot sin opprinnelige posisjon. Når det beveger seg vertikalt oppover med h, er vekten motsatt i retning av forskyvningen. Dermed utfører vekten negativt arbeid på objektet. 

W = hv (cos 180^o) = – hv = – mgh

Etter å ha nådd en maksimal høyde, beveger objektet seg nedover mot sin utgangsposisjon med h. Når det beveger seg nedover, er vekten i samme retning som forskyvningen. Fordi den er i samme retning som forskyvningen, utfører vekten positivt arbeid.

Les mer