Rotationsdynamik är en gren inom mekaniken som studerar rotationsrörelser som involverar krafter, massor och andra faktorer som påverkar rotationsrörelsen. Ett objekt roterar om alla delar av objektet rör sig runt en axel eller pivot som är placerad på en av objektets delar. Rotationsrörelsen som studeras i detta ämne fokuserar på rotationsrörelser kring en fast axel. Rörelsen av en remskiva, en fläkt, rörelsen av en CD/DVD i ett CD/DVD- rum , rörelsen av en dörr eller ett fönster, rörelsen av en motorcylinder, en helikopter- eller flygplanspropeller eller en skeppspropeller är några exempel på rotationsrörelser kring en fast axel. Har du någonsin observerat en snurra? Positionen för snurrans axel förändras alltid (snurrans lutning tenderar att förändras), därför studeras inte rotationsrörelser som den som en snurra upplever i detta ämne.
Svart princip
Att förstå svarta principer
Om vi blandar varmt och kallt vatten i en öppen behållare (till exempel en hink) överförs värme från det varma vattnet till det kalla vattnet. Eftersom behållaren är öppen överförs en del av värmen till luften. Behållaren blir också varmare. Värmen som frigörs från det varma vattnet absorberas inte bara av det kalla vattnet utan även av luften och behållaren. I det här fallet är hinken ett icke-isolerat system.
När vi blandar varmt och kallt vatten i en sluten termos överförs värme från det varma vattnet till det kalla vattnet. Termosen är ett isolerat system , så ingen värme överförs till luften eller termosen. Värmen som frigörs från det varma vattnet absorberas helt enkelt av det kalla vattnet tills blandningen når termisk jämvikt.
System och miljö
Förstå system och miljö
Ett system är ett objekt eller en grupp av objekt som studeras. Andra objekt i universum kallas miljön. Vanligtvis är ett system separerat från sin omgivning med en "partition/begränsare/separator".
Låt oss till exempel säga att vi vill undersöka vatten i en termos. Vattnet inuti termosen utgör systemet, medan luften och andra föremål utanför termosen utgör miljön. Termosens väggar, både glaset inuti och plasten utifrån, fungerar som en avdelare. En vattentermos är ett exempel.
Latent värme
Förstå latent värme
Om du sätter in en kvicksilvertermometer i en behållare som innehåller en blandning av kallt vatten och is, kommer du att observera att kvicksilverytan står stilla eller inte rör sig längre efter att den rört sig nedåt. Kvicksilverytan slutar röra sig efter att ha nått vattnets smältpunkt eller vattnets fryspunkt (0 ° C). Om behållaren är öppen flödar värme från luften med högre temperatur till blandningen av is och vatten med lägre temperatur. Den extra värmen från luften får isen att smälta. Ändras temperaturen på blandningen av is och vatten när isen smälter? När isen smälter ändras inte temperaturen på blandningen av vatten och is.
Specifik värme
Specifik värme (c) är den mängd värme (Q) som behövs för att höja temperaturen (T) för en massenhet (m) av ett objekt med en grad. Formeln för c är:
Internationella enhetssystemet är J/Kg K.
Ett objekts specifika värme förändras med temperaturen. Om temperaturförändringen inte är för stor kan värdet betraktas som konstant. Följande är värdena för c för flera objekt vid ett tryck på 1 atm och en temperatur på 20 ° C (erhållna experimentellt).
Värmeformel
Om föremål med olika temperaturer kommer i kontakt med varandra, rör sig värme naturligt från föremålet med den högre temperaturen till föremålet med den lägre temperaturen. Värmeöverföringen upphör när de två föremålen når termisk jämvikt . Man kan säga att värmeöverföring orsakar en temperaturförändring hos de föremål som är i kontakt. Baserat på denna korta förklaring dras slutsatsen att värme (Q) är relaterad till ett föremål och temperaturförändringen (deltaT) hos det föremålet. Varje föremål har en massa (m) och objekttypen är också olika.
Mekanisk värmetara
Värmeenheten är kalori (förkortat kal) . En kalori är den mängd värme som krävs för att höja temperaturen på 1 gram vatten med 1 C₂O ( exakt från 14,5 ° C till 15,5 ° C). Mängden värme som krävs varierar för olika vattentemperaturer . För samma mängd värme sker en ökning av vattentemperaturen på 1 C₂ endast mellan 14,5 ° C och 15,5 ° C. Den värmeenhet som ofta används, särskilt för att uttrycka energivärdet i livsmedel, är kilokalori (kcal). 1 kcal = 1000 kalorier. Ett annat namn för 1 kcal = 1 kalori (stor K). Värmeenheten för det brittiska systemet är Btu (Brittisk termisk enhet). 1 Btu = den mängd värme som krävs för att höja temperaturen på 1 pund vatten med 1 F₂ ( exakt från 63 ° F till 64 ° F).
Vattenanomali
Förstå vattenavvikelser
Varje föremål expanderar (volymen ökar) när föremålets temperatur ökar och krymper (volymen minskar) när föremålets temperatur minskar. Vatten expanderar också när temperaturen ökar och krymper när temperaturen minskar, men inte vid temperaturer på 0 ° C – 4 ° C. Mellan temperaturer på 0 ° C och 4 ° C minskar vattenvolymen (vatten krymper) när temperaturen ökar. Om vi värmer vatten vid en temperatur på 0 ° C, ju varmare vattnet är, desto mer minskar vattenvolymen. Krympningsprocessen avstannar när vattnet når en temperatur på 4 ° C. Över 4 ° C ökar vattenvolymen (vatten expanderar) när temperaturen ökar. Omvänt expanderar vatten (vattenvolymen ökar) när temperaturen minskar från 4 ° C till 0 ° C. Denna märklighet hos vattnet är känd som vattnets anomali.
Expansion
Om du observerar elkablar noga kommer du att märka att de är böjda nedåt på grund av slack. Varför lossas elkablar medvetet snarare än att bara spännas? De flesta tak i Flores och Lembata, östra Nusa Tenggara, är gjorda av zink (Zn). Under dagen eller på natten låter zinktak. Varför låter zink? Om du bor på ön Java kanske du har observerat järnvägsspår. Det finns springor vid rälsskarvarna. Vad är funktionen av dessa springor vid rälsskarvarna? Det finns många saker du kan tänka på och fråga om relaterat till ämnet expansion.
Gastermometer
Om vi kalibrerar olika typer av termometrar, till exempel en kvicksilvertermometer och en alkoholtermometer, är skalorna på båda termometrarna desamma endast vid 0 ° C (eller 32 ° F) och 100 ° C (eller 212 ° F). Om vi använder båda termometrarna för att mäta lufttemperaturen, kommer siffrorna som visas av varje termometrar inte nödvändigtvis att vara desamma. Det kan vara så att kvicksilvertermometern visar 48 ° C, medan alkoholtermometern visar 46 ° C. Detta beror på att expansionshastigheten för kvicksilver och alkohol är olika. Likaså med andra typer av termometrar, såsom bimetalltermometrar etc. Temperaturskalan som bestäms på detta sätt är mycket beroende av egenskaperna hos de använda materialen.