Podstawowe samouczki fizyki

Jeśli przyjrzymy się uważnie, początkowo widać dym ze spalania. Po chwili dym staje się niewidoczny. Czy używałeś perfum? Nawet jeśli rozpylisz perfumy w pokoju, osoby przebywające poza domem również mogą poczuć ich zapach. Jeśli matka gotuje pyszne i apetyczne jedzenie w kuchni, aromat gotowania można wyczuć również z domu sąsiada. Dlaczego?

Istnieje wiele innych przykładów. Jeśli wlejesz kilka kropli atramentu do szklanki z czystą wodą, atrament lub barwnik spożywczy rozprowadzi się równomiernie w wodzie. Dzieje się to automatycznie. Niektóre z poprzednich przykładów to zjawiska dyfuzji, często spotykane w życiu codziennym. Dyfuzja to proces przenoszenia substancji z wysokiego stężenia do niskiego. Przez stężenie rozumie się liczbę cząsteczek/moli substancji na objętość. Miejsce o wysokim stężeniu to miejsce, w którym na objętość przypada wiele cząsteczek substancji. Natomiast miejsca o niskim stężeniu to miejsca, w których na objętość przypada niewiele cząsteczek.

Przeczytaj więcej

Energia w gazie doskonałym monoatomowym

Energia w jednoatomowym gazie doskonałym to całkowita energia kinetyczna ruchu translacyjnego cząsteczek jednoatomowego gazu doskonałego. Całkowita energia kinetyczna ruchu translacyjnego cząsteczek gazu doskonałego = iloczyn średniej energii kinetycznej ruchu translacyjnego każdej cząsteczki i liczby cząsteczek (N). Matematycznie:

Przeczytaj więcej

Twierdzenie o ekwipartycji energii zostało wyprowadzone teoretycznie przez Clerka Maxwella za pomocą mechaniki statystycznej. Nazywa się je twierdzeniem, ponieważ nie ma na nie dowodu eksperymentalnego. Podział energii oznacza równomierny rozkład energii.

KE = średnia energia kinetyczna ruchu translacyjnego cząsteczek gazu (dżul)

k = stała Boltzmanna = 1.38 x 10 ^-23 J/K

T = temperatura bezwzględna cząsteczki gazu doskonałego (kelwiny)

Przeczytaj więcej

Oprócz ciśnienia, jedną z wielkości określających makroskopową naturę gazu jest temperatura (T). Równanie ciśnienia gazu:

Przeczytaj więcej

Teoria kinetyczna głosi, że każda substancja składa się z atomów lub cząsteczek, które poruszają się nieprzerwanie i bezładnie. To założenie teorii kinetycznej odpowiada sytuacji i warunkom atomu lub cząsteczki składnika gazu. Siła przyciągania między atomami lub cząsteczkami tworzącymi gaz jest słaba, dzięki czemu atomy lub cząsteczki mogą się swobodnie poruszać.

Przeczytaj więcej

Artykuł Prawo Boyle'a, prawo Charles'a, prawo Gay-Lussaca

Prawo Boyle'a

Robert Boyle (1627–1691) przeprowadził eksperymenty mające na celu zbadanie ilościowej zależności między ciśnieniem gazu a jego objętością. Eksperyment ten polegał na wprowadzeniu określonej ilości gazu do zamkniętego pojemnika. Dopóki nie opracował dość skutecznego podejścia, odkrył, że jeśli temperatura gazu jest stała, to wraz ze wzrostem ciśnienia gazu zmniejsza się jego objętość. Analogicznie, gdy ciśnienie gazu spada, jego objętość wzrasta. Ciśnienie gazu jest odwrotnie proporcjonalne do jego objętości. Zależność ta znana jest jako prawo Boyle'a. Matematycznie:

Przeczytaj więcej

Prawa gazowe Boyle'a, prawa Charlesa i prawa Gay-Lussaca nie mają zastosowania do wszystkich warunków gazowych, co utrudnia naszą analizę. Dlatego przedstawiamy model gazu doskonałego. Gaz doskonały nie istnieje w życiu codziennym; gaz doskonały to po prostu doskonała forma, ułatwiająca analizę. Istnienie tej koncepcji gazu doskonałego pomaga nam również w przeanalizowaniu relacji między trzema prawami gazowymi.

Związek między temperaturą, objętością i ciśnieniem gazu

Odnosząc się do trzech powyższych praw gazowych, możemy wyprowadzić bardziej ogólną zależność pomiędzy temperaturą, objętością i ciśnieniem gazu.

Przeczytaj więcej

Konkretne sformułowanie drugiej zasady termodynamiki nie może opisywać wszystkich procesów nieodwracalnych, dlatego potrzebujemy sformułowania ogólnego. To sformułowanie ma wyjaśniać wszystkie nieodwracalne procesy zachodzące we wszechświecie. Ogólne sformułowanie drugiej zasady termodynamiki zostało sformułowane w połowie XIX wieku za pomocą wielkości zwanej entropią (S). Entropia została po raz pierwszy wprowadzona przez Clausiusa i wywodzi się z cyklu Carnota (idealnego silnika kalorycznego). Według Clausiusa, zmiany entropii zachodzą w układzie, gdy otrzymuje on dodatkowe ciepło (Q) przy stałej temperaturze, co przedstawia równanie:

Przeczytaj więcej

Artykuł o współczynniku wydajności chłodniczej

Maszyna chłodząca to urządzenie, które pobiera ciepło z miejsca o niskiej temperaturze, a następnie przekazuje je do miejsca o wysokiej temperaturze. Aby ten proces mógł zajść, maszyna musi wykonać pracę, ponieważ ciepło naturalnie przepływa z miejsca o wysokiej temperaturze do miejsca o niskiej temperaturze. Wynika to ze stwierdzenia Clausiusa:

Maszyna chłodząca nie może przenosić ciepła z miejsca o niskiej temperaturze do miejsca o wysokiej temperaturze bez wykonania pracy (druga zasada termodynamiki — stwierdzenie Clausiusa).

Maszyna działa (W) w celu przenoszenia ciepła z niskiej temperatury (Q _L ) do wysokiej temperatury (Q _H ). Zgodnie z zasadą zachowania energii, Q _L + W = Q _H.

Przeczytaj więcej

Aby dowiedzieć się, jak zwiększyć sprawność silnika cieplnego , francuski naukowiec Sadi Carnot (1796-1832) zbadał w 1824 roku idealną teoretyczną maszynę kaloryczną. W tym czasie nie sformułowano ani pierwszej, ani drugiej zasady termodynamiki. Pierwsza zasada nie została sformułowana, ponieważ naukowcy nie wiedzą jeszcze, że ciepło jest energią. Po eksperymentach Joule'a i jego współpracowników w latach 1830. XIX wieku naukowcy odkryli, że ciepło jest energią, która porusza się z powodu różnic temperatur. Tak więc pierwsza zasada termodynamiki została sformułowana po 1830 roku. Sadi Carnot badał teoretyczny idealny silnik kaloryczny w 1824 roku. Jego badania miały w rzeczywistości na celu zwiększenie sprawności silnika parowego. Większość silników parowych tamtych czasów była mniej sprawna.

Przeczytaj więcej