Ротациона динамика је грана механике која проучава ротационо кретање које укључује силе, масе и друге факторе који утичу на ротационо кретање. Објекат се ротира ако се сви делови објекта крећу око осе или осе осовине која се налази на једном од делова објекта. Ротационо кретање које се проучава у овој теми фокусира се на ротационо кретање око фиксне осе. Кретање котурнице, вентилатора, кретање ЦД/ДВД-а у просторији за ЦД/ДВД , кретање врата или прозора, кретање цилиндра мотора, пропелера хеликоптера или авиона или пропелера брода су неки примери ротационог кретања око фиксне осе. Да ли сте икада посматрали чигру? Положај осе чигре се стално мења (нагиб чигре има тенденцију да се мења), стога се ротационо кретање, какво је оно које доживљава чигра, не проучава у овој теми.
Црни принцип
Разумевање црначких принципа
Ако помешамо топлу и хладну воду у отвореној посуди (на пример, канти), топлота се преноси са топле на хладну воду. Пошто је посуда отворена, део топлоте се преноси на ваздух. Посуда такође постаје топлија. Топлоту коју ослобађа топла вода не апсорбује само хладна вода већ и ваздух и посуда. У овом случају, канта је неизолован систем.
Када мешамо топлу и хладну воду у затвореном термосу, топлота се преноси са топле на хладну воду. Термос је изолован систем , тако да се топлота не преноси на ваздух или термос. Топлоту коју ослобађа топла вода једноставно апсорбује хладна вода док смеша не достигне термичку равнотежу.
Системи и окружење
Разумевање система и окружења
Систем је објекат или група објеката који се проучавају. Остали објекти у универзуму називају се окружење. Типично, систем је одвојен од свог окружења „преградом/ограничивачем/сепаратором“.
На пример, рецимо да желимо да истражимо воду у термосу. Вода унутар термоса чини систем, док ваздух и други објекти изван термоса чине околину. Зидови термоса, и стаклени изнутра и пластични споља, делују као преграда. Термос за воду је један пример.
Латентна топлота
Разумевање латентне топлоте
Ако уметнете термометар са живом у посуду која садржи смешу хладне воде и леда, приметићете да након кретања надоле, површина живе мирује или се више не помера. Површина живе престаје да се креће након што достигне тачку топљења воде или тачку смрзавања воде (0 o C). Ако је посуда отворена, топлота прелази из ваздуха на вишој температури у смешу леда и воде на нижој температури. Додатна топлота из ваздуха узрокује топљење леда. Како се лед топи, да ли се температура смеше леда и воде мења? Како се лед топи, температура смеше воде и леда се не мења.
Специфична топлота
Специфична топлота (c) је количина топлоте (Q) потребна да се температура (T) јединице масе (m) објекта подигне за један степен. Формула за c је:
Међународни систем јединица је Ј/кг К.
Специфична топлота објекта се мења са температуром. Ако промена температуре није превелика, вредност се може сматрати константном. Следе вредности c за неколико објеката на притиску од 1 атм и температури од 20 ° C (добијене експериментално).
Формула за топлоту
Ако објекти са различитим температурама дођу у контакт једни са другима, топлота се природно премешта са објекта са вишом температуром на објекат са нижом температуром. Пренос топлоте престаје када два објекта достигну термичку равнотежу . Може се рећи да пренос топлоте изазива промену температуре објеката у контакту. На основу овог кратког објашњења, закључује се да је топлота (Q) повезана са објектом и променом температуре (ΔT) тог објекта. Сваки објекат има масу (m), а врста објекта је такође различита.
Механичка топлотна тара
Јединица топлоте је калорија (скраћено кал). Калорија је количина топлоте потребна да се температура 1 грама воде повиси за 1 C ° (тачно са 14,5 ° C на 15,5 ° C). Потребна количина топлоте варира у зависности од температуре воде . За исту количину топлоте, повећање температуре воде од 1 C ° се дешава само између 14,5 ° C и 15,5 ° C. Јединица топлоте која се често користи, посебно за изражавање енергетске вредности хране, је килокалорија (kcal). 1 kcal = 1000 калорија. Други назив за 1 kcal = 1 калорија (велико K). Јединица топлоте за британски систем је Btu (британска термална јединица). 1 Btu = количина топлоте потребна да се температура 1 фунте воде повиси за 1 F ° (тачно са 63 ° F на 64 ° F).
Водена аномалија
Разумевање аномалија воде
Сваки објекат се шири (запремина се повећава) када се температура објекта повећава и скупља (запремина се смањује) када се температура објекта смањује. Вода се такође шири када се температура повећава и скупља када се температура смањује, али не на температурама од 0 ° C до 4 ° C. Између температура од 0 ° C и 4 ° C, запремина воде се смањује (вода се скупља) како се температура повећава. Ако загревамо воду на температури од 0 ° C, што је вода топлија, запремина воде се више смањује. Процес скупљања се зауставља када вода достигне температуру од 4 ° C. Изнад 4 ° C, запремина воде се повећава (вода се шири) како се температура повећава. Супротно томе, вода се шири (запремина воде се повећава) када се температура смањи са 4 ° C на 0 ° C. Ова необичност воде позната је као аномалија воде.
Пемуајан
Ако пажљиво посматрате електричне каблове, приметићете да су закривљени надоле због лабавости. Зашто су електрични каблови намерно олабављени, уместо да се једноставно затегну? Већина кровова на Флоресу и Лембати, Источни Нуса Тенгара, направљена је од цинка (Zn). Током дана или ноћи, цинкови кровови производе буку. Зашто цинк производи буку? Ако живите на острву Јава, можда сте приметили железничке пруге. Постоје празнине на спојевима шина. Која је функција ових празнина на спојевима шина? Постоји много ствари о којима можете размишљати и питати у вези са темом ширења.
Гасни термометар
Ако калибришемо различите врсте термометара, на пример, живин термометар и алкохолни термометар, скале оба термометра су исте само на 0 ° C (или 32 ° F) и 100 ° C (или 212 ° F). Ако користимо оба термометра за мерење температуре ваздуха, бројеви које приказује сваки термометар неће нужно бити исти. Може се десити да живин термометар показује 48 ° C, док алкохолни термометар показује 46 ° C. То је зато што је брзина ширења живе и алкохола различита. Слично је и са другим врстама термометара, као што су биметални термометри итд. Температурна скала одређена на овај начин веома зависи од својстава коришћених материјала.