Grundläggande fysikhandledningar

För att förklara de irreversibla termodynamiska processerna formulerade forskarna termodynamikens andra lag. Den andra lagen förklarar vilka processer som kan ske i universum och vilka processer som inte kan ske. En forskare vid namn RJE Clausius (1822-1888) gjorde följande uttalande:

Naturligtvis rör sig värme från föremål med hög temperatur till föremål med låg temperatur; naturligtvis rör sig värme inte från föremål med låg temperatur till föremål med hög temperatur (termodynamikens andra lag - Clausius uttalande).

Clausius påstående är ett av de speciella påståendena i termodynamikens andra huvudsats. Det kallas ett speciellt påstående eftersom det endast gäller en process, relaterad till värmeöverföring. Eftersom detta påstående inte är relaterat till andra processer behöver vi ett mer generellt påstående. Utvecklingen av ett generellt påstående i termodynamikens andra huvudsats baseras på studiet av värmemotorer. Därför diskuterar vi motorvärme först.

Läs mer

Artikel Termodynamiska processer: Isotermisk Adiabatisk Isokorisk Isobarisk

Det finns fyra termodynamiska processer, nämligen isotermiska, isokoriska, isobariska och adiabatiska processer.

Isotermisk process (konstant temperatur)

I en isotermisk process hålls systemtemperaturen konstant. Teoretiskt sett är det analyserade systemet en ideal gas. Ideal gastemperaturen är direkt proportionell mot den ideala inre gasenergin (U = 3/2 n RT). T förändras inte, så U förändras inte heller. Således, om den tillämpas på den isotermiska processen, blir den första huvudsatsen i den termodynamiska ekvationen:

Läs mer

Thermodynamic process

Heat (Q) is the energy that moves from one object to another because of the temperature difference. About systems and environments, heat is energy moving from system to environment or energy moving from environment to system, due to the temperature difference. If the system temperature is higher than the ambient temperature, heat will flow from the system to the environment. If the ambient temperature is higher than the system temperature, then heat flows from the environment to the system.

Heat (Q) is energy that moves due to the temperature difference, whereas work (W) is related to energy transfer through work. For example, if the system does work on the environment, then energy moves from system to environment. Conversely, if the environment does work on the system, then energy moves from environment to system.

Läs mer

Oelastiska kollisioner

Lagen om bevarande av kinetisk energi är inte tillämplig vid oelastiska kollisioner. Lagen om bevarande av rörelsemängd är tillämplig vid oelastiska kollisioner om ingen yttre kraft verkar på de två kolliderande föremålen. Vid en oelastisk kollision klibbar två föremål ihop eller är fästa vid varandra efter kollisionen.

Exempelfråga 1.

Två föremål har samma massa, nämligen 1 kg. Föremål 1 rör sig på ett plant plan med en hastighet av 10 m/s och kolliderar med föremål två som är i vila. Efter kollisionen klibbar de två föremålen ihop. Vilken är de två föremålens hastighet efter kollisionen?

Läs mer

Delvis elastiska kollisioner

Vid delvis elastiska kollisioner gäller lagen om bevarande av rörelsemängd, medan lagen om bevarande av kinetisk energi inte gäller. Vid en kollision omvandlas en del av den kinetiska energin till ljudenergi, värmeenergi och inre energi. Användningen av ordet elastisk indikerar att de två föremålen efter kollisionen inte klibbar ihop utan studsar av.

Ett exempel på delvis elastisk kollision är den endimensionella kollisionen mellan två kulor eller två biljardbollar.

Läs mer

Bevarande av linjärt momentum

Law of conservation of linear momentum states that if there is no external force acting on two colliding objects, the momentum of the objects before the collision is equal to the momentum of the objects after the collision.

p₁ + sid₂ = s₁ ’ + p₂ ’ ………………….. Equation 1.4

m₁ v₁ +m₂ v₂ = m₁ v₁ ' + m₂ v₂ '

If after collision both objects stick together,

m₁ v₁ +m₂ v₂ = (m₁ +m₂ ) v'

Läs mer

Perfekt elastiska kollisioner

A collision of two objects is called a perfectly elastic collision if the momentum or kinetic energy of each object before the collision is equal to the momentum and kinetic energy of each object after the collision. In other words, the conservation of momentum law and conservation of kinetic energy law are applicable in perfectly elastic collisions. The use of the word elastic signifies that after the collision, the two objects do not stick together or are not attached to each other but bounce off. The momentum of each object is conserved.

The momentum of each object is conserved.

Läs mer

Principen för arbete-mekanisk energi

The work-kinetic energy theorem states that the net work or the work done by the net force is equal to the change in kinetic energy.

W_netto = KE_t – TILL_o = 1⁄2 m(v_t² - v_o²)

W_netto = There are two types of forces, namely conservative force, and non-conservative force. Thus, net work can be considered to be comprised of the work done by a conservative force and the work done by a non-conservative force.

W_c + W_nc = ΔKE

Läs mer

Arbete utfört av konservativa krafter Potentiell energi

Observera ett objekt som rör sig vertikalt uppåt och sedan återgår till sin ursprungliga position efter att ha nått en maximal höjd. När objektet rör sig vertikalt uppåt utför vikten negativt arbete på objektet. När objektet rör sig uppåt ökar objektets höjd. Därför ökar även objektets gravitationella potentiella energi. Man kan dra slutsatsen att det negativa arbetet som utförs av vikten är lika med ökningen av objektets gravitationella potentiella energi (PE).

Läs mer

Konservativ kraft och icke-konservativ kraft

1. Conservative Force

1.1 Vikt (vikt)

Observe an object which moves vertically upwards until reaching a maximum height before moving downwards towards its initial position. When moving vertically upwards by h, the weight is opposite in direction from displacement. Thus, the weight does negative work on the object. 

W = w h (cos 180^o) = – w h = – m g h

After reaching a maximum height, the object moves downwards towards its initial position by h. When moving downwards, the weight is in the same direction as the displacement. Because it is in the same direction as displacement, the weight does positive work.

Läs mer