Osnovne vadnice iz fizike

Da bi pojasnili ireverzibilne termodinamične procese, so znanstveniki formulirali drugi zakon termodinamike. Drugi zakon termodinamike pojasnjuje, kateri procesi se lahko odvijajo v vesolju in kateri se ne morejo. Znanstvenik po imenu RJE Clausius (1822–1888) je podal naslednjo izjavo:

Seveda se toplota premika od predmetov z visoko temperaturo k predmetom z nizko temperaturo; seveda se toplota ne premika od predmetov z nizko temperaturo k predmetom z visoko temperaturo (drugi zakon termodinamike – Clausiusova trditev).

Clausiusova trditev je ena od posebnih trditev drugega zakona termodinamike. Imenuje se posebna trditev, ker velja le za en proces, povezan s prenosom toplote. Ker ta trditev ni povezana z drugimi procesi, potrebujemo bolj splošno trditev. Razvoj splošne trditve drugega zakona termodinamike temelji na preučevanju toplotnih strojev. Zato najprej obravnavamo toploto motorja.

Preberi več

Termodinamični procesi članka: Izotermni Adiabatski Izohorični Izobarični

Obstajajo štirje termodinamični procesi, in sicer izotermni, izohorični, izobarični in adiabatski procesi.

Izotermni proces (konstantna temperatura)

Pri izotermnem procesu se temperatura sistema ohranja konstantna. Teoretično je analizirani sistem idealen plin. Temperatura idealnega plina je neposredno sorazmerna z idealno notranjo energijo plina (U = 3/2 n RT). T se ne spreminja, zato se tudi U ne spreminja. Če torej uporabimo za izotermni proces, prvi zakon termodinamične enačbe postane:

Preberi več

Termodinamični proces

Toplota (Q) je energija, ki se zaradi temperaturne razlike premika iz enega predmeta v drugega. Kar zadeva sisteme in okolja, je toplota energija, ki se zaradi temperaturne razlike premika iz sistema v okolje ali iz okolja v sistem. Če je temperatura sistema višja od temperature okolice, bo toplota prehajala iz sistema v okolje. Če je temperatura okolice višja od temperature sistema, potem toplota prehaja iz okolja v sistem.

Toplota (Q) je energija, ki se premika zaradi temperaturne razlike, medtem ko je delo (W) povezano s prenosom energije z delom. Če na primer sistem opravlja delo na okolju, se energija premika iz sistema v okolje. Nasprotno, če okolje opravlja delo na sistemu, se energija premika iz okolja v sistem.

Preberi več

Neelastični trki

Zakon o ohranitvi kinetične energije ne velja pri neelastičnih trkih. Zakon o ohranitvi gibalne količine velja pri neelastičnih trkih le, če na dva trčeča telesa ne deluje nobena zunanja sila. Pri neelastičnem trku se dva telesa po trku zlepita skupaj oziroma sta pritrjena drug na drugega.

Primer vprašanja 1.

Dva telesa imata enako maso, in sicer 1 kg. Teleso 1 se giblje po ravni ravnini s hitrostjo 10 m/s in trči v telo dva, ki miruje. Po trku se telesa zlepita skupaj. Kolikšna je hitrost obeh teles po trku?

Preberi več

Delno elastični trki

Pri delno elastičnih trkih velja zakon o ohranitvi gibalne količine, zakon o ohranitvi kinetične energije pa ne. V trenutku trka se del kinetične energije pretvori v zvočno energijo, toplotno energijo in notranjo energijo. Uporaba besede elastičen pomeni, da se telesa po trku ne držijo skupaj, temveč se odbijajo.

Primer delno elastičnega trka je enodimenzionalni trk dveh frnikol ali dveh biljardnih krogel.

Preberi več

Ohranitev linearne količine zagona

Zakon o ohranitvi gibalne količine pravi, da če na dva trčeča telesa ne deluje nobena zunanja sila, je gibalna količina teles pred trkom enaka gibalni količini teles po trku.

p₁ + str₂ = str₁ ' + p₂ ' …………………….. Enačba 1.4

m₁ v₁ +m₂ v₂ = m₁ v₁ ' + m₂ v₂ "

Če se po trku oba predmeta zlepita skupaj,

m₁ v₁ +m₂ v₂ = (m₁ +m₂ ) v'

Preberi več

Popolnoma elastični trki

Trk dveh teles se imenuje popolnoma elastičen trk, če je gibalna količina ali kinetična energija vsakega telesa pred trkom enaka gibalni količini in kinetični energiji vsakega telesa po trku. Z drugimi besedami, zakon o ohranitvi gibalne količine in zakon o ohranitvi kinetične energije veljata tudi pri popolnoma elastičnih trkih. Uporaba besede elastičen pomeni, da se telesa po trku ne držijo skupaj oziroma nista pritrjena drug na drugega, ampak se odbijata. Gibalna količina vsakega telesa se ohrani.

Gibalna količina vsakega predmeta se ohrani.

Preberi več

Načelo dela in mehanske energije

Izrek o delu in kinetični energiji pravi, da je neto delo ali delo, ki ga opravi neto sila, enako spremembi kinetične energije.

W_net = DO_t – DO_o = 1⁄2 m(v)_t² - v_o²)

W_net = Obstajata dve vrsti sil, in sicer konzervativna sila in nekonzervativna sila. Tako lahko neto delo štejemo za delo, ki ga opravi konzervativna sila, in delo, ki ga opravi nekonzervativna sila.

W_c + W_nc = ΔKE

Preberi več

Delo, ki ga opravijo konzervativne sile Potencialna energija

Opazujte predmet, ki se premika navpično navzgor in se nato po dosegu največje višine vrne v začetni položaj. Ko se predmet premika navpično navzgor, teža opravlja negativno delo na predmetu. Ko se predmet premika navzgor, se njegova višina poveča. Posledično se poveča tudi gravitacijska potencialna energija predmeta. Sklepamo lahko, da je negativno delo, ki ga opravi teža, enako povečanju gravitacijske potencialne energije (PE) predmeta.

Preberi več

Konzervativna sila in nekonzervativna sila

1. Konservativna sila

1.1 Teža (w)

Opazujte predmet, ki se premika navpično navzgor, dokler ne doseže največje višine, preden se premakne navzdol proti svojemu začetnemu položaju. Pri navpičnem premikanju navzgor za h je utež v nasprotni smeri od smeri premika. Torej utež opravlja negativno delo na predmetu. 

W = wh (cos 180^o) = – wh = – mgh

Ko doseže največjo višino, se predmet premakne navzdol proti svojemu začetnemu položaju za h. Pri premikanju navzdol je utež v isti smeri kot premik. Ker je v isti smeri kot premik, utež opravlja pozitivno delo.

Preberi več