Sieci Gurumuda
Artykuł o zasadzie Bernoulliego i równaniu Bernoulliego
Kiedy jedziemy na motocyklu, ubrania, które nosimy, są napuchnięte do tyłu. Czasami, gdy wieje silny wiatr, drzwi mogą się same zamknąć. Chociaż wiatr wieje na zewnątrz domu, drzwi są w środku.
Można to wyjaśnić, stosując zasadę Bernoulliego. Daniel Bernoulli (1700-1782) odkrył zasadę, która może posłużyć do wyjaśnienia powyższego zjawiska.
Zasada Bernoulliego
Artykuł o równaniu ciągłości
Spróbuj powoli otworzyć kran, zwracając uwagę na prędkość wody wypływającej z kranu. Teraz porównaj: kiedy przepływ wody jest szybszy, gdy kran jest zamknięty, a kiedy nie? Dlaczego? Aby to zrozumieć, przeanalizuj równanie ciągłości.
Opływowy
W strumieniu stacjonarnym prędkość każdej cząstki płynu w punkcie, powiedzmy, A, jest zawsze taka sama. Podczas mijania punktu B prędkość cząstek płynu może się zmieniać. Jednak po dotarciu do punktu B cząstki płynu, które następują za nimi, płyną z tą samą prędkością, co cząstki płynu, które je poprzedzają. Podobnie jest w przypadku dotarcia do punktu C itd. Linia przepływu to krzywa łącząca punkty A, B i C.
1. Definicja zasady Blacka
Jeśli zmieszamy gorącą i zimną wodę w otwartym pojemniku (na przykład wiadrze), ciepło zostanie przeniesione z gorącej wody do zimnej. Ponieważ pojemnik jest otwarty, część ciepła przedostaje się do powietrza. Pojemnik również staje się cieplejszy. Ciepło uwalniane przez gorącą wodę jest absorbowane nie tylko przez zimną wodę, ale również przez atmosferę i pojemniki. W tym przypadku wiadro jest układem nieizolowanym. Kiedy mieszamy gorącą i zimną wodę w zamkniętym termosie, ciepło zostanie przeniesione z gorącej wody do zimnej. Termosy są układami izolowanymi, więc żadne ciepło nie przedostaje się do powietrza ani termosu. Zimna woda absorbuje ciepło uwalniane przez gorącą wodę tylko do momentu, aż mieszanina gorącej i zimnej wody osiągnie równowagę termiczną.
1. Definicja przenoszenia ciepła przez promieniowanie
Jak się czujesz, nosząc czarne ubrania w upalny dzień, albo kiedy ćwiczysz w ciągu dnia? Porównaj to z tym, kiedy nosisz białe ubrania. Jeśli nosisz czarne ubrania w ciągu dnia, to jest ci gorąco. Dlaczego? Odległość między słońcem a ziemią rano jest prawie taka sama jak odległość między słońcem a ziemią w ciągu dnia i wieczorem. Dlaczego więc poranki i wieczory są chłodniejsze, a cieplejsze w ciągu dnia? Odpowiedzi na te pytania wiążą się z przenoszeniem ciepła przez promieniowanie.
Artykuł o przenoszeniu ciepła przez konwekcję
Byliście kiedyś na plaży w słoneczny dzień? W pogodny dzień, na plaży, zawsze wieje wiatr od morza. Dlaczego na plaży zawsze wieje wiatr i dlaczego bryza morska (wiatry wiejące od morza do lądu) występuje w ciągu dnia, a bryza lądowa (wiatry wiejące od lądu do morza) w nocy? Dlaczego w porze deszczowej chmury mogą opadać na stoki? Dlaczego wiatr jest odczuwalnie chłodny? Odpowiedzi na te pytania dotyczą ciepła właściwego lądu i morza, rozszerzalności, gęstości oraz wymiany ciepła przez konwekcję!
1. Definicja przenoszenia ciepła przez przewodzenie
Jeśli usiądziesz na drewnianym krześle, jego powierzchnia nagrzeje się. Natomiast jeśli usiądziesz na krześle wykonanym z plastiku lub metalu, powierzchnia metalowego lub plastikowego krzesła nie będzie ciepła po siedzeniu. Dlaczego powierzchnia drewnianego krzesła jest nagrzewana, a metalowego nie? Dlaczego spanie na zimnej podłodze bez materaca może powodować ból? Czy nosiłeś kiedyś kurtkę przeciwmgielną? Dlaczego większość kurtek przeciwmgielnych jest wykonana z wełny? Wciąż istnieje wiele kwestii, które można rozważyć i zakwestionować w kontekście przewodzenia ciepła.
Artykuł o cieple utajonym, cieple właściwym i cieple pojemnościowym
Jeśli umieścisz termometr rtęciowy w pojemniku z mieszaniną zimnej wody i lodu, zauważysz, że po przesunięciu się w dół powierzchnia rtęci przestaje się poruszać. Powierzchnia rtęci zatrzymuje się po osiągnięciu temperatury zamarzania wody (0 ° C). Jeśli pojemnik jest otwarty, ciepło przepływa z powietrza o wyższej temperaturze do mieszaniny lodu i zimnej wody. Dopływ ciepła z powietrza powoduje topnienie lodu. Czy temperatura mieszaniny lodu i zimnej wody zmienia się, dopóki lód się topi? Dopóki lód się topi, temperatura mieszaniny wody i lodu się nie zmienia.
Artykuł Definicja ciepła Mechaniczny równoważnik ciepła Równanie ciepła
1. Definicja ciepła
Jeśli obiekty o różnych temperaturach stykają się ze sobą, następuje wymiana ciepła z obiektów o wysokiej temperaturze do obiektów o niskiej temperaturze. Wymiana ciepła ustaje po osiągnięciu przez obiekty tej samej temperatury. Na przykład, jeśli zmieszamy gorącą wodę z zimną, ciepło zazwyczaj przemieszcza się z gorącej do zimnej. Gdy wrzucimy gorące żelazo do zimnej wody, ciepło przemieszcza się z żelaza do wody. Przepływ ciepła ustaje, gdy żelazo i woda osiągną tę samą temperaturę. Gdy pielęgniarka przyłoży termometr do twojego ciała, ciepło przemieszcza się z…
Każdy obiekt rozszerza się (objętość obiektów wzrasta), gdy temperatura wzrasta, a obiekty kurczą się (objętość obiektów maleje), gdy temperatura spada. Woda również rozszerza się, gdy temperatura wzrasta i kurczy się, gdy temperatura spada, ale nie w temperaturze 0 ° C–4 ° C. Pomiędzy 0°C a 4°C objętość wody zmniejsza się (woda kurczy się) wraz ze wzrostem temperatury. Jeśli podgrzejemy wodę do 0 ° C, woda stanie się cieplejsza, a jej objętość zmniejszy się. Proces kurczenia się zatrzymuje się, gdy woda osiągnie temperaturę 4 ° C. Powyżej 4 ° C objętość wody zwiększa się wraz ze wzrostem temperatury. Natomiast woda rozszerza się (objętość wody zwiększa się), gdy temperatura spada od 4 ° C do 0 ° C.
Większość ciał stałych ulega rozszerzalności liniowej pod wpływem zmian temperatury. Rozszerzalność liniowa polega na tym, że długość obiektu wzrasta lub maleje. Zazwyczaj długość obiektu wzrasta wraz ze wzrostem temperatury, natomiast długość obiektu maleje wraz ze spadkiem temperatury. Można by pomyśleć, że rozszerzalność liniowa występuje tylko w przypadku obiektów takich jak cienkie przewody. Na przykład, spójrzmy na samochód zaparkowany na poboczu drogi, wystawiony na działanie promieni słonecznych. Gdy samochód się przegrzeje, blacha żelazna może stać się grubsza lub długość boku może się zwiększyć. Dachy domów wykonanych z cynku również mogą ulegać rozszerzaniu. W takim przypadku, gdy cynk jest przegrzany, krawędzie cynku zwiększają swoją szerokość, a cynk może nawet stać się grubszy. To samo stało się z torami kolejowymi i żelazem lub stalą na moście.