For å finne ut hvordan man kunne øke effektiviteten til varmemotoren , undersøkte en fransk vitenskapsmann ved navn Sadi Carnot (1796-1832) en ideell teoretisk kalorimaskin i 1824. På den tiden var ikke termodynamikkens første lov formulert, og heller ikke termodynamikkens andre lov. Den første loven er ikke formulert fordi forskere ennå ikke vet at varme er energi. Etter at Joule og kollegene hans eksperimenterte på 1830-tallet, oppdaget forskere at varme er energi som beveger seg på grunn av temperaturforskjeller. Så termodynamikkens første lov ble formulert etter 1830. Sadi Carnot hadde forsket på den teoretiske ideelle kalorimaskinen i 1824. Forskningen hans var egentlig å øke effektiviteten til dampmotoren. De fleste dampmaskiner på den tiden var mindre effektive.
Termodynamikkens andre lov
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.
Termodynamiske prosesser: Isotermisk Adiabatisk Isokorisk Isobarisk
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:
Termodynamikkens første lov
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.
Hastigheten til mekaniske bølger – problemer og løsninger
1. Hastigheten til den transversale bølgen på et 25 meter langt tau er 50 m/s. Tauets strekkraft er 200 N. Bestem tauets masse.
A. 0.08 kg
B. 0.5 kg
Ca. 0.8 kg
D. 2.0 kg
Kjent:
Enkel harmonisk bevegelse – problemer og løsninger
1. Et objekt vibrerer med en frekvens på 5 Hz mot høyre og venstre. Objektet beveger seg fra likevektspunktet til maksimal forskyvning mot høyre. Bestem tidsintervallet som kreves for å nå maksimal forskyvning mot høyre elleve ganger.
En 2.05
B. 2.20
C. 2.25
D. 2.50
Kjent:
Enkel pendel – problemer og løsninger
1. To enkle pendler er på to forskjellige steder. Lengden på den andre pendelen er 0.4 ganger lengden på den første pendelen, og tyngdeakselerasjonen som den andre pendelen opplever er 0.9 ganger tyngdeakselerasjonen som den første pendelen opplever . Bestem sammenligningen av frekvensen til den første pendelen med den andre pendelen.
A. 2/3
F. 3/2
C. 4/9
D. 9/4
Resonans av lydbølger – problemer og løsninger
1. Etter at stemmegaffelen A vibreres, vibreres stemmegaffelen B. Stemmegaffelen B vibreres fordi…..
A. Stemmegaffelen A har samme amplitude som stemmegaffelen B
B. Begge stemmegaflene bruker samme resonansboks
C. Stemmegaffelen B har samme frekvens som stemmegaffelen A
D. Klangfargen til lydene forårsaket av begge stemmegaflene er den samme
Oppløsning
Væsketrykk – problemer og løsninger
1.
Tyngdeakselerasjonen er 10 N/kg. Overflatearealet til fisk presset av vannet over den er 6 cm² . Bestem kraften fra vannet over fisken som virker på fisken.
Kjent: