Aby francúzsky vedec Sadi Carnot (1796-1832) zistil, ako zvýšiť účinnosť tepelného motora, skúmal v roku 1824 ideálny teoretický kalorický stroj. V tom čase ešte nebol formulovaný prvý termodynamický zákon ani druhý termodynamický zákon. Prvý zákon nebol formulovaný, pretože vedci ešte nevedia, že teplo je energia. Po experimentoch Jouleho a jeho kolegov v 30. rokoch 19. storočia vedci zistili, že teplo je energia, ktorá sa pohybuje v dôsledku teplotných rozdielov. Prvý termodynamický zákon bol teda formulovaný po roku 1830. Sadi Carnot skúmal teoretický ideálny kalorický stroj v roku 1824. Jeho výskum bol v skutočnosti zameraný na zvýšenie účinnosti parného stroja. Väčšina parných strojov tej doby bola menej účinná.
Druhý termodynamický zákon
Aby vedci vysvetlili nezvratné termodynamické procesy, sformulovali druhý termodynamický zákon. Druhý termodynamický zákon vysvetľuje, aké procesy môžu prebiehať vo vesmíre a aké nie. Vedec menom R. J. E. Clausius (1822 – 1888) vyslovil toto tvrdenie:
Teplo sa prirodzene presúva z objektov s vysokou teplotou na objekty s nízkou teplotou; teplo prirodzene neprechádza z objektov s nízkou teplotou na objekty s vysokou teplotou (druhý termodynamický zákon – Clausiusovo tvrdenie).
Clausiusovo tvrdenie je jedným zo špeciálnych tvrdení druhého termodynamického zákona. Nazýva sa špeciálnym tvrdením, pretože platí iba pre jeden proces, ktorý súvisí s prenosom tepla. Keďže toto tvrdenie nesúvisí s inými procesmi, potrebujeme všeobecnejšie tvrdenie. Vypracovanie všeobecného tvrdenia druhého termodynamického zákona je založené na štúdiu tepelných motorov. Preto sa najprv budeme venovať teplu motora.
Termodynamické procesy: Izotermické Adiabatické Izochorické Izobarické
Článok Termodynamické procesy: Izotermické Adiabatické Izochorické Izobarické
Existujú štyri termodynamické procesy, a to izotermické, izochorické, izobarické a adiabatické procesy.
Izotermický proces (konštantná teplota)
Pri izotermickom procese sa teplota systému udržiava konštantná. Teoreticky je analyzovaný systém ideálny plyn. Teplota ideálneho plynu je priamo úmerná ideálnej vnútornej energii plynu (U = 3/2 n RT). T sa nemení, takže sa nemení ani U. Ak sa teda aplikuje na izotermický proces, prvý zákon termodynamickej rovnice sa stáva:
Prvý termodynamický zákon
Termodynamický proces
Teplo (Q) je energia, ktorá sa presúva z jedného objektu na druhý v dôsledku teplotného rozdielu. Pokiaľ ide o systémy a prostredia, teplo je energia presúvajúca sa zo systému do prostredia alebo energia presúvajúca sa z prostredia do systému v dôsledku teplotného rozdielu. Ak je teplota systému vyššia ako teplota okolia, teplo bude prúdiť zo systému do prostredia. Ak je teplota okolia vyššia ako teplota systému, teplo prúdi z prostredia do systému.
Teplo (Q) je energia, ktorá sa pohybuje v dôsledku teplotného rozdielu, zatiaľ čo práca (W) súvisí s prenosom energie prostredníctvom práce. Napríklad, ak systém vykonáva prácu na prostredí, potom sa energia pohybuje zo systému do prostredia. Naopak, ak prostredie vykonáva prácu na systéme, potom sa energia pohybuje z prostredia do systému.
Priečne vlny – problémy a riešenia
1. Vzdialenosť medzi dvoma bodmi vlnenia na vodnej hladine je 20 m. Predmet pláva na hladine vody tak, že zažíva vibračný pohyb. Ak je čas potrebný na prejdenie jednej vibrácie 4 sekundy, potom je rýchlosť vlny … m/s
A. 20
B. 15
C. 10
D. 5
Známe:
Rýchlosť mechanických vĺn – problémy a riešenia
1. Rýchlosť priečnej vlny na lane s dĺžkou 25 metrov je 50 m/s. Napínacia sila lana je 200 N. Určte hmotnosť lana.
A. 0.08 kg
B. 0.5 kg
C. 0.8 XNUMX kg
D. 2.0 kg
Známe:
Jednoduchý harmonický pohyb – problémy a riešenia
1. Teleso vibruje s frekvenciou 5 Hz doprava a doľava. Teleso sa pohybuje z rovnovážneho bodu do maximálneho posunu v smere doprava. Určte časový interval potrebný na dosiahnutie maximálneho posunu v smere doprava jedenásťkrát.
A. 2.05
B. 2.20
C. 2.25
D. 2.50
Známe:
Jednoduché kyvadlo – problémy a riešenia
1. Dve jednoduché kyvadlá sú na dvoch rôznych miestach. Dĺžka druhého kyvadla je 0.4-násobok dĺžky prvého kyvadla a gravitačné zrýchlenie , ktoré pôsobí na druhé kyvadlo, je 0.9-násobok gravitačného zrýchlenia, ktoré pôsobí na prvé kyvadlo . Porovnajte frekvenciu prvého kyvadla s frekvenciou druhého kyvadla.
A. 2/3
B. 3./2
C. 4/9
D. 9. 4
Rezonancia zvukových vĺn – problémy a riešenia
1. Po rozvibrovaní ladičky A sa rozvibruje aj ladička B. Ladička B vibruje, pretože…
A. Ladička A má rovnakú amplitúdu ako ladička B
B. Obe ladičky používajú rovnaký rezonančný box
C. Ladička B má rovnakú frekvenciu ako ladička A
D. Zafarbenie zvukov spôsobených oboma ladiacimi vidlicami je rovnaké
Riešenie
Tlak tekutín – problémy a riešenia
1.
Tiažové zrýchlenie je 10 N/kg. Plocha vody nad rybou je 6 cm² . Určte silu vody nad rybou, ktorá na ňu pôsobí.
Známe: