Rotacijska dinamika je veja mehanike, ki preučuje rotacijsko gibanje, ki vključuje sile, mase in druge dejavnike, ki vplivajo na rotacijsko gibanje. Predmet se vrti, če se vsi deli predmeta premikajo okoli osi ali vrtišča, ki se nahaja na enem od delov predmeta. Rotacijsko gibanje, ki ga preučujemo v tej temi, se osredotoča na rotacijsko gibanje okoli fiksne osi. Gibanje jermenice, ventilatorja, gibanje CD-ja/DVD-ja v prostoru za CD-je/DVD -je, gibanje vrat ali okna, gibanje valja motorja, propelerja helikopterja ali letala ali propelerja ladje so nekateri primeri rotacijskega gibanja okoli fiksne osi. Ste že kdaj opazili vrtavo? Položaj osi vrtave se nenehno spreminja (nagib vrtave se ponavadi spreminja), zato rotacijsko gibanje, kot ga doživlja vrtava, v tej temi ni preučeno.
Črno načelo
Razumevanje črnskih načel
Če v odprti posodi (na primer vedru) zmešamo vročo in hladno vodo, se toplota prenese iz vroče vode v hladno vodo. Ker je posoda odprta, se del toplote prenese na zrak. Posoda se tudi segreje. Toplote, ki jo sprosti vroča voda, ne absorbira le hladna voda, temveč tudi zrak in posoda. V tem primeru je vedro neizoliran sistem.
Ko v zaprtem termosu mešamo vročo in hladno vodo, se toplota prenaša iz vroče vode v hladno vodo. Termoska posoda je izoliran sistem , zato se toplota ne prenaša na zrak ali termos. Toploto, ki jo sprosti vroča voda, preprosto absorbira hladna voda, dokler mešanica ne doseže toplotnega ravnovesja.
Sistemi in okolje
Razumevanje sistemov in okolja
Sistem je objekt ali skupina objektov, ki jih preučujemo. Drugi objekti v vesolju se imenujejo okolje. Običajno je sistem od svojega okolja ločen s "pregrado/omejevalnikom/ločevalnikom".
Recimo, da želimo na primer raziskati vodo v termosu. Voda v termosu predstavlja sistem, zrak in drugi predmeti zunaj termosa pa okolje. Stene termosa, tako steklene znotraj kot plastične zunaj, delujejo kot delilnik. Termoska posoda za vodo je en primer.
Latentna toplota
Razumevanje latentne toplote
Če v posodo z mešanico hladne vode in ledu vstavite živosrebrni termometer , boste opazili, da se po premikanju navzdol površina živega srebra ne premika več ali se ne premika več. Površina živega srebra se preneha premikati, ko doseže tališče vode ali ledišče vode (0 ° C). Če je posoda odprta, toplota prehaja iz zraka z višjo temperaturo v mešanico ledu in vode z nižjo temperaturo. Dodatna toplota iz zraka povzroči taljenje ledu. Ali se temperatura mešanice ledu in vode spreminja, ko se led tali? Ko se led tali, se temperatura mešanice vode in ledu ne spreminja.
Specifična toplota
Specifična toplota (c) je količina toplote (Q), potrebna za dvig temperature (T) enote mase (m) telesa za eno stopinjo. Formula za c je:
Mednarodni sistem enot je J/kg K.
Specifična toplota predmeta se spreminja s temperaturo. Če sprememba temperature ni prevelika, lahko vrednost štejemo za konstantno. Sledijo vrednosti c za več predmetov pri tlaku 1 atm in temperaturi 20 ° C (dobljene eksperimentalno).
Formula za toploto
Če pridejo v stik predmeti z različnimi temperaturami, se toplota naravno premakne od predmeta z višjo temperaturo k predmetu z nižjo temperaturo. Prenos toplote se ustavi, ko predmeta dosežeta toplotno ravnovesje . Lahko rečemo, da prenos toplote povzroči spremembo temperature predmetov v stiku. Na podlagi te kratke razlage sklepamo, da je toplota (Q) povezana s predmetom in spremembo temperature (ΔT) tega predmeta. Vsak predmet ima maso (m) in tudi vrsta predmeta je drugačna.
Mehanska toplotna tara
Enota za toploto je kalorija (okrajšano kal). Kalorija je količina toplote, potrebna za zvišanje temperature 1 grama vode za 1 C ° (natančno s 14,5 ° C na 15,5 ° C). Potrebna količina toplote se razlikuje glede na temperaturo vode . Za enako količino toplote se zvišanje temperature vode za 1 C ° pojavi le med 14,5 ° C in 15,5 ° C. Enota za toploto, ki se pogosto uporablja, zlasti za izražanje energijske vrednosti hrane, je kilokalorija (kcal). 1 kcal = 1000 kalorij. Drugo ime za 1 kcal = 1 kalorija (velika začetnica K). Enota za toploto v britanskem sistemu je Btu (britanska termična enota). 1 Btu = količina toplote, potrebna za zvišanje temperature 1 funta vode za 1 F ° (natančno s 63 ° F na 64 ° F).
Vodna anomalija
Razumevanje vodnih anomalij
Vsak predmet se širi (volumen se poveča), ko se temperatura predmeta poveča, in se skrči (volumen se zmanjša), ko se temperatura predmeta zmanjša. Tudi voda se širi, ko se temperatura poveča, in krči, ko se temperatura zniža, vendar ne pri temperaturah od 0 ° C do 4 ° C. Med temperaturami od 0 ° C do 4 ° C se volumen vode zmanjšuje (voda se krči), ko se temperatura povečuje. Če vodo segrevamo pri temperaturi 0 ° C, bolj ko je voda vroča, bolj se volumen vode zmanjša. Proces krčenja se ustavi, ko voda doseže temperaturo 4 ° C. Nad 4 ° C se volumen vode poveča (voda se razširi), ko se temperatura poveča. Nasprotno pa se voda širi (volumen vode se poveča), ko se temperatura zniža s 4 ° C na 0 ° C. Ta nenavadnost vode je znana kot anomalija vode.
Širitev
Če električne kable opazujete od blizu, boste opazili, da so zaradi ohlapnosti ukrivljeni navzdol. Zakaj so električni kabli namerno zrahljani in ne zgolj napeti? Večina streh v Floresu in Lembati v vzhodni Nusa Tenggari je izdelanih iz cinka (Zn). Podnevi ali ponoči cinkove strehe povzročajo hrup. Zakaj cink povzroča hrup? Če živite na otoku Java, ste morda opazili železniške tire. Na spojih tirnic so reže. Kakšna je funkcija teh rež na spojih tirnic? V zvezi s temo raztezanja lahko razmišljate in se o njih sprašujete veliko stvari.
Plinski termometer
Če kalibriramo različne vrste termometrov, na primer živosrebrni termometer in alkoholni termometer, sta skali obeh termometrov enaki le pri 0 ° C (ali 32 ° F) in 100 ° C (ali 212 ° F). Če za merjenje temperature zraka uporabimo oba termometra, številke, ki jih prikazujeta oba termometra, ne bodo nujno enake. Lahko se zgodi, da živosrebrni termometer kaže 48 ° C, alkoholni termometer pa 46 ° C. To je zato, ker se hitrost raztezanja živega srebra in alkohola razlikuje. Enako velja za druge vrste termometrov, kot so bimetalni termometri itd. Temperaturna skala, določena na ta način, je zelo odvisna od lastnosti uporabljenih materialov.