ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ-ΕΡΓΟ-ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ

Πως γίνεται στην ισόθερμη μεταβολή ενός αερίου να απορροφά θερμότητα το αέριο και να μην αυξάνει τη θερμοκρασία του;

Στη σελίδα 41 του βιβλίου φυσικής κατεύθυνσης της Β΄Λυκείου αναγράφεται :"H ενέργεια που μεταφέρεται λόγω της διαφοράς θερμοκρασίας δύο σωμάτων ονομάζεται θερμότητα και συμβολίζεται με Q.".

Αυτό ισχύει πάντα; Κι αν ναι πως είναι δυνατόν να απορροφά ένα αέριο θερμότητα κατά την ισόθερμη μεταβολή και να μην αυξάνει τη θερμοκρασία του;

Όντως κάποιοι ορισμοί με τον τρόπο που δίδονται , ναι μεν κάνουν "εύπεπτη" την εισαγωγή μιας έννοιας ,αλλά παρακωλύουν την κατανόηση εννοιών που ακολουθούν.

• Τόσο η Θερμότητα όσο και το Έργο είναι μορφές ενέργειας που δεν μπορεί να "έχει" ένα σώμα , αλλά μόνο μπορεί να δώσει σε ένα άλλο σώμα ή να πάρει από ένα άλλο σώμα."Άλλο σώμα" είναι και ότι περιβάλλει το σώμα που μελετάμε (δηλαδή το περιβάλλον του σώματος.)
• Στη πραγματικότητα η θερμοκρασία ενός σώματος μπορεί να αλλάξει όχι μόνο όταν το σώμα ανταλλάξει ενέργεια υπό μορφή θερμότητας με το περιβάλλον του αλλά και όταν ανταλλάξει ενέργεια υπό μορφή έργου με το περιβάλλον του.
  Πράγματι στην αδιαβατική μεταβολή μπορεί το αέριο να μην ανταλλάσει θερμότητα με το περιβάλλον του , παρόλα αυτά μεταβάλλει τη θερμοκρασία του. Όταν μάλιστα παράγει έργο ψύχεται , ενώ όταν δαπανά έργο θερμαίνεται.
  Αλλά και στη περίπτωση του φαινομένου του Joule ένας αγωγός αυξάνει τη θερμοκρασία του λόγω του έργου των ηλεκτρικών δυνάμεων (στο εσωτερικό του αγωγού επικρατεί ηλεκτρικό πεδίο και οι δυνάμεις του πεδίου πάνω στα ηλεκτρόνια παράγουν έργο θέτοντάς τα σε κίνηση -στη περίπτωση μιλάμε που ο αγωγός μας διαρρέεται από ηλεκτρικό ρεύμα)
• Το δε φαινόμενο να απορροφά ένα αέριο θερμότητα από το περιβάλλον του ή να δίνει θερμότητα στο περιβάλλον του χωρίς να μεταβάλλεται η θερμοκρασία του , συμβαίνει όχι μόνο στην ισόθερμη μεταβολή αλλά και στη περίπτωση αλλαγής φάσης (από αέριο σε υγρό:υγροποίηση). Σε κάθε μάλιστα περίπτωση αλλαγής φάσης δεν παρατηρείται κατά τη διάρκεια που η αλλαγή αυτή λαμβάνει χώρα , καμία μεταβολή της θερμοκρασίας μολονότι ανταλλάσσεται θερμότητα μεταξύ του υλικού και του περιβάλλοντός του.(Αλλαγές φάσεις:Εξαέρωση, εξάχνωση,βρασμός,τήξη, πήξη)
• Στον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο οι μορφές αυτές ενέργειας -η θερμότητα και το έργο -σχετίζονται άμεσα με την μεταβολή της εσωτερικής ενέργειας του αερίου. Ας μη ξεχνάμε ότι στο ιδανικό αέριο η εσωτερική ενέργεια είναι μόνο κινητική ενέργεια των δομικών του λίθων, ενώ γενικότερα μέρος της εσωτερικής ενέργειας είναι και η δυναμική ενέργεια αλληλεπίδρασης των δομικών λίθων (απλά στο ιδανικό αέριο δεχόμαστε ότι δεν έχουμε αλληλεπίδραση μορίων -παρά μόνο κατά τη διάρκεια της μεταξύ τους σύγκρουσης).Όταν όμως εξαερώνεται ένα υγρό, καταλύονται οι δυνάμεις αλληλεπίδρασης των μορίων χωρίς να μεταβληθεί η μέση κινητική τους κατάσταση -η οποία όπως είπαμε σχετίζεται με τη θερμοκρασία.Έτσι κατά τη διάρκεια που λαμβάνει χώρα το φαινόμενο εξαέρωση δεν έχουμε μεταβολή θερμοκρασίας μολονότι έχουμε ανταλλαγή θερμότητας.
• Και πάλι γυρίζουμε στον πρώτο θερμοδυναμικό νόμο που αν τον γράψουμε ΔU=Q-W καταλαβαίνουμε ότι μπορούμε να αυξήσουμε την εσωτερική ενέργεια ενός αερίου είτε προσφέροντάς του θερμότητα (πρόσημο + στη θερμότητα) είτε παράγοντας εμείς έργο (ασκώντας δύναμη και μετακινόντας το έμβολο που φράσσει τον κύλινδρο μέσα στο οποίο είναι το αέριό μας-πρόσημο έργου για το αέριο: αρνητικό)

The Ultimate Units Convertor

τίτλος (ελληνικά)	Υπέρτατος(!!) μετατροπέας μονάδων μέτρησης
χρησιμότητα	Εκφράστε όποια φυσική ποσότητα θέλετε με διαφορετικό τρόπο επιλέγοντας κατάλληλα τη μονάδα μέτρησης (χρησιμοποιώντας πολλαπλάσια και υποπολλαπλάσια αυτής)
οδηγίες	A. ορολογία amount=η αριθμητική τιμή του μεγέθους Initial=αρχική (επιλεγόμενη μονάδα μέτρησης) final=τελική (επιλεγόμενη μονάδα μέτρησης) submit:υποβολή Β. τρόπος χρήσης εισάγουμε την αριθμητική τιμή του φυσικού μεγέθους μας στο κατάλληλο πεδίο εισάγουμε την μονάδα μέτρησης που θέλουμε να μετατρέψουμε στο κατάλληλο πεδίο εισάγουμε τη μονάδα μέτρησης στην οποία θέλουμε να έχουμε μετατροπή πατάμε submit Γ. Παρατηρήσεις οι μονάδες φυσικά και πρέπει να είναι μονάδες του ιδίου φυσικού μεγέθους προσοχή στους εκθέτες:αν για παράδειγμα θέλετε να εισάγετε τη μονάδα μέτρησης cm2 τότε γράφετε cm^2 (τα παράπονα και οι απορίες σας σε αυτόν που σας κάνει γλώσσες προγραμματισμού στους υπολογιστές!!!) ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΣΤΕΙΤΕ γράψτε μας παρατηρήσεις και αναφορές bugs

παρακαταθήκη ασκήσεων για τη Β΄λυκείου:κίνηση φορτίου εντός μαγνητικού πεδίου 1

Εκφώνηση
Λύση

• Δεδομένου ότι η δύναμη Laplace θα παίξει για το κάθε φορτίο το ρόλο της κεντρομόλου δύναμης , με τον κανόνα του δεξιού χεριού βρίσκουμε ότι το φορτίο q2 είναι θετικό ενώ το φορτίο q1 είναι αρνητικό.
• Αφού τα φορτία έχουν την ίδια μάζα και την ίδια ταχύτητα ,μεγαλύτερο θα είναι το φορτίο που διαγράφει τον μικρότερο κύκλο, όπως αυτό προκύπτει από τη σχέση R=mu/|q|B

Διαγώνισμα στην ηλεκτρομαγνητική επαγωγή

Δείτε τις εκφωνήσεις και τις λύσεις στο διαγώνισμα για τη φυσική της κατεύθυνσης της β΄λυκείου , πάνω στην ηλεκτρομαγνητική επαγωγή

• εκφωνήσεις:diag_b_kat_induction.pdf
• λύσεις:diag_b_kat_induction_solutions0001.pdf

Κινητική επαγωγή

Η ανάρτηση αναφέρεται σε αυτήν εδώ την προσομοίωση
Είναι σημαντική η ακολουθία των φαινομένων :
Κίνηση αγωγού εντός μαγνητικού πεδίου-->ανάπτυξη ηλεκτρεγερτικής δύναμης από επαγωγή--->εφόσον ο αγωγός είναι τμήμα κλειστού κυκλώματος, εμφάνιση επαγωγικού ρεύματος-->ο ρευματοφόρος πλέον αγωγός βρισκόμενος εντός μαγνητικου πεδίου δέχεται δύναμη Λαπλάς.
Πειραματιστείτε έτσι ώστε να είστε σε θέση να προβλέπετε

• τη πολικότητα της επαγώμενης ηλεκτρεγερτικής δύναμης
• τη φορά της δύναμης Laplace

αναλόγως τις φοράς του μαγνητικού πεδίου , αλλά και της φοράς της κίνησης του αγωγού

Παρατηρείστε ότι αν αυξήσουμε τη ταχύτητα με την οποία μετακινούμε τη ράβδο τότε μεγαλώνουν τα μέτρα τόσο του επαγωγικού ρεύματος , όσο και της δύναμης από το μαγνητικό πεδίο.

Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή 1

1. το πηνίο Π είναι συνδεδεμένο με ένα πολύ ευαίσθητο μιλιαμπερόμετρο.Το όργανο αυτό δείχνει ένδειξη ,πράγμα που συμβαίνει όταν μετακινώ το μαγνήτη ,για το χρονικό διάστημα με το μετακινώ,ενώ σταματά να δείχνει ένδειξη όταν σταματώ να μετακινώ τον μαγνήτη. Επειδή η κίνηση ή η ακινησία είναι σχετική έννοια, το ίδιο αποτέλεσμα θα είχα αν διατηρούσα σταθερή την θέση του μαγνήτη και κινούσα το πηνίο . Συνοψίζοντας: το πείραμα δείχνει ότι μεταβάλλοντας τη σχετική θέση του μαγνήτη ή του πηνίου, επάγεται ρεύμα στο πηνίο, γεγονός που διαπιστώνεται από την ένδειξη του μιλιαμπερόμετρου

2. το πείραμα αυτό μοιάζει με το πείραμα 1 , μόνο που αντί για φυσικό μαγνήτη έχω το πηνίο Π1 που καθώς διαρρέεται από ρεύμα δημιουργεί μαγνητικό πεδίο. Εδώ το πείραμα δείχνει ότι μεταβάλλοντας τη σχετική θέση των δύο πηνίων , επάγεται ηλεκτρικό ρεύμα στο Π2, κάτι που διαπιστώνεται από την ένδειξη του οργάνου

Και στις δύο προηγούμενες περιπτώσεις : όταν ο μαγνήτης ή ο ηλεκτρομαγνήτης πλησιάζει το πηνίο στο οποίο επάγεται ηλ. ρεύμα , έχουμε αύξηση του πλήθους των μαγνητικών δυναμικών γραμμών που διέρχονται από τις σπείρες του πηνίου, καθώς όσο πιο κοντά στον μαγνήτη ή στον ηλεκτρομαγνήτη βρισκόμαστε,τόσο πυκνότερες είναι οι δυναμικές γραμμές. Το αντίθετο θα συμβαίνει όταν απομακρύνονται μαγνήτης και πηνίο.