Stiind ca exista o functie U, depinzand numai de starea sistemului astfel incat lucrul mecanic intr-o transformare oarecare, de la starea a de-a lungul curbei C , pana la starea b, transformare pe acre o vom numic pe scurt aCb are valoarea:
LaCb = Ub - Ua
Functia U se numeste „energie interna” a sistemului iar Ua (respectiv Ub) este valoarea ei in starea a (respectiv in starea b). Aceasta marime este definita pana la o constanta aditiva arbitrara. Pentru a preciza valoarea acestei constante , se alege in mod arbitrar o anumita stare 0 ca „stare de referinta” careia i se atribuie in mod onventional energia zero.
U0 = 0.
La formularea data mai sus ca principiul intai trebuie sa mai adaugam urmatoarea completare:
Oricare ar fi starea „a” a sistemului, se poate gasi o transformare care uneste starea „a” cu starea de referinta 0, care poate fi realizata fizic cel putin in unul dintre sensuri (de la a inchis sau de la 0 la a) in conditiile precizate de enunt ( sistemul inchis intr-un invelis adiabatic). Atunci oricarei stari a ii putem atribui o energie bine definita prin una dintre relatiile urmatoare:
LaCa = 0
Sub forma diferentiala Principiul I se formuleaza:
dU = d L
2)Cantitatea de caldura
Daca sistemul nu este inchis intr-un invelis adiabatic, atunci proprietatile lucrului mecanic, enuntate mai sus , nu mai sunt in general valabile. Intr-o transformare suferita de sistem lucrul mecanic, depinde in general , nu numai de stare initiala si finala a transformarii, ci si de toate transformarile intermediare.Egalitatea LaCb = Ub - Ua nu mai poate avea loc .
In aceste conditii se introduce marimea definita prin :
QaCb = Ub – Ua - LaCb.
Aceasta marime se numeste „cantitatea de caldura” primita (algebric) de sistem in cursul transformarii considerate. Daca ea este pozitiva se spune ca sistemul primeste caldura respectiva de la lumea inconjuratoare iar daca este negativa se spune ca sistemul a cedat lumii exterioare o cantitate de caldura egala cu valoarea absoluta a marimii QaCb . Alaturi de schimbul de lucru mecanic intre un sistem si lumea exterioara, schimbul de caldura reprezinta o forma de intercatie intre sistem si lumea exterioara care prezinta o importanta deosebita pentru termodinamica.
Deoarece in membrul al 2-lea al QaCb = Ub – Ua - LaCb. Figureaza expresia lucrului mecanic LaCb. care in general depinde nu numai de starea initiala si cea finala ci de toate starile intermediare ale transformarii aceeasi afirmatie se aplica si marimii QaCb. Scriind insa egalitatea QaCb = Ub – Ua - LaCb sub forma:
Ub – Ua = LaCb +QaCb
se constata ca desi fiecare termen din membrul al doilea depinde de starile intermediare, suma lor nu depinde decat de starea initiala si cea finala.
In special daca transformarea considerata cicilica din Ub – Ua = LaCb +QaCb rezulta:
LaCb +QaCb = 0
daca una dintre cele doua marimi este pozitiva, atunci cealalta este obligatoriu negativa ; spre exemplu sistemul nu poate ceda lucru mecanic lumii exterioare
(L < 0) fara sa primeasca o cantitate de caldura (Q > 0).
Intre aceste marimi exista realtia:
| LaCb | = | QaCb |
ceea ce se formuleaza spunand ca lucrul mecanic cedat este „echivalent” cu caldura primita.
Egalitatea Ub – Ua = LaCb +QaCb care constituie formularea generala a Principiului I se poate scrie si sub forma diferentiala :
dU = dL + dQ
simbolul d aratand ca fiecare in parte dintre termenii din membrul al doilea este o expresie diferentiala care nu este diferentiala totala exacta.
II) Principiul al II-lea al termodinamicii
Cu toate ca problema dezbatuta de cercetare nu este pur teologica, totusi este o problema care merita sa fie tratata pentru ca ea tine de acceptarea sau respectiv lepadarea persoanei lui Dumnezeu ca si Creator.
In mod aparent legea a doua a termodinamicii nu pare sa aiba de a face cu teologia sau cu creationismul. Dar, s-a constatat ca aceasta lege este legea cea mai bine confirmata si mai universal valabila dintre toate legile din fizica, din ea reiesind printr-o analizare aprofundata, ca Universul tinde din ce in ce mai mult spre dezordine, aceasta constatare daramand cu usurinta teoria evolutionismului.
Scopul acestei lucrari este tocmai sa demonstreze ca legea a doua a termodinamicii este “mana in mana”cu modelul creationist, care sustine ca toate lucrurile au luat fiinta datorita unei Inteligente, datorita fortei creatoare a lui Dumnezeu, dar din cauza pacatului totul merge spre degenerare.
Se afișează postările cu eticheta REFERAT FIZICA. Afișați toate postările
Se afișează postările cu eticheta REFERAT FIZICA. Afișați toate postările
luni, 8 februarie 2010
CIMPUL MAGNETIC
In jurul unui conductor strabatut de curent exista un camp magnetic, ce exercita o forta asupra unui purtator de sarcina in miscare. La fel cum definim vectorul intensitatea campului electric E, ca fiind forta ce actioneaza asupra unitatii sarcinii de proba aflata in repaus, putem defini un alt camp, prin acea parte a fortei ce actioneaza asupra sarcinii de proba in miscare, fiind proportional cu viteza.
Pentru a fi mai precis, sa presupunem ca intr-un anumit punct din spatiu, la un anumit moment, intr-un sistem de coordonate oarecare, experientele arata ca forta ce se exercita asupra unei sarcinii de proba q, care se misca cu viteza constanta v, este data de:
F=qE+qvxB
In care E si B, sunt vectori ce nu depind de v. Daca aceasta relatie este adevarata, definim E ca fiind intensitatea campului electric in acel loc si B ca fiind inductia magnetica in acel loc.
Pentru a justfica aceasta determinare trebuie sa aratam experimental sau pe alta cale, ca o asemenea relatie poate fi gasita oricnd.
Forta ce actioneaza asupra sarcinii de proba, nu depinde de loc de viteza ei, daca toate celelalte sarcinii se afla in repaus. Asta inseamna ca pentru B=0, ecuatia este valabila peste tot.
Unitatea de masura pentru B, daca forta este experimata in N si distanta in m se numeste tesla. Ea este de multa vreme folosita de fizicieni si ingineri si desi exista si alte sisteme de unitati, ea este unitatea cea mai des utilizata pentru inductia campului magnetic. Inductia campului magnetic a Pamantului, in apropierea suprafetei sale, este in jur de aproximativ 5*10 T.
Campul dintre polii unui electromagnet mare se masoara in zecimi de tesla. Sunt destul de usor de atins valori de 1-2 tesla intr-un magnet obisnuit si 6-8 tesla intr-un magnet industrial supraconductor. Obtinerea campurilor de 10 tesla cer eforturi deosebite. Campurile magnetice din petele solare sunt de ordinul sutimilor de tesla si se cunosc cateva stele la suprafata carora campurile sunt mai mari decat o zecime de tesla. In general campurile magnetice extinse in univers sunt relativ slabe. O masuratore recenta (un tip special de masuratore spectroscopica) a unui camp magnetic interstelar dintr-o regiune mica a Galaxiei noastre a dat o valoare in jur de 10 T. La scara galactica, o asemenea valore a campului nu este neglijabila. De fapt campurile magnetice au un rol esential, uneori determinant in dinamica galactica. Astfel, 10 T-valore studiata de om de-a lungul secolelor, reprezinta acum, media geometrica dintre campurile magnetice importante in cosmologie si cele mai puternice campuri obtinute in laborator
Campul magnetic ca si campul electric, ne ajuta sa descriem cum interactioneaza particulele incarcate unele cu altele. Daca spunem ca inductia magnetica in punctul (4,5;3,2;6,0) la orele 12:00 este indepartat orizontal, in sensul negativ al axei y si are valoarea de 5*10 T, determinam prin aceasta acceleratia cu care se misca particula incarcata in acest punct de coordonate spatiu-timp. Remarcabil este faptul ca o asemenea afirmatie care determina, pur si simplu, marimea vectoriala B, epuizeaza tot ce se poate spune. Cunoscand aceasta marime , se poate determina in mod univoc acea parte a fortei care depinde de viteza si care actioneaza asupra unei particule incarcate oarecare, ce se misca cu o viteza oarecare. Aceasta face inutila descrierea celorlalte particule incarcate care sunt surse ale campului.
Cu alte cuvinte, daca doua sisteme complet diferite de particulele in miscare produc, intr-un punct oarecare , acelasi E si B,atunci comportarea oricarei particule de proba in acel punct, in cele doua sistemele, va fi exact aceeasi. Aceasta este si motivul pentru care, conceptia de camp ca intermediar in interactiunea particulelor, este utila. Si tot din acest motiv, consideram campul ca o existenta obiectiva, reala.
Experienta lui Rowland
Cu o suta de ani in urma, nu era evident ca un curent ce trece printr-un conductor si un purtator de sarcina electrica in miscare sunt in esenta surse identice ale campului magnetic.
Ideea unitatii dintre electricitate si magnetism, care decurgea din lucrarea lui Maxwell, sugera ca orice purtator de sarcina in miscare trebuie se creeze un camp magnetic, dar era greu de dovedit experimental.
Faptul ca o foita incarcata electrostatic, aflata in miscare produce un camp magnetic a fost demonstrat pentru prima oara de Henry Rowland, marele fizician american recunoscut pentru perfectiunea retelei sale de difractie. Rowland a facut multe masuratori electrice ingenioase si precise dar nici una nu i-a incercat atat de dur virtuozitatea experimentala ca detectarea si masurarea campului magnetic a unui disc incarcat ce se rotea. Campul ce trebuia detectat era aproximativ de ordinul 10 din valoarea campului pamantesc - o experienta formidabila chiar cu aparatura actuala!
Pentru a fi mai precis, sa presupunem ca intr-un anumit punct din spatiu, la un anumit moment, intr-un sistem de coordonate oarecare, experientele arata ca forta ce se exercita asupra unei sarcinii de proba q, care se misca cu viteza constanta v, este data de:
F=qE+qvxB
In care E si B, sunt vectori ce nu depind de v. Daca aceasta relatie este adevarata, definim E ca fiind intensitatea campului electric in acel loc si B ca fiind inductia magnetica in acel loc.
Pentru a justfica aceasta determinare trebuie sa aratam experimental sau pe alta cale, ca o asemenea relatie poate fi gasita oricnd.
Forta ce actioneaza asupra sarcinii de proba, nu depinde de loc de viteza ei, daca toate celelalte sarcinii se afla in repaus. Asta inseamna ca pentru B=0, ecuatia este valabila peste tot.
Unitatea de masura pentru B, daca forta este experimata in N si distanta in m se numeste tesla. Ea este de multa vreme folosita de fizicieni si ingineri si desi exista si alte sisteme de unitati, ea este unitatea cea mai des utilizata pentru inductia campului magnetic. Inductia campului magnetic a Pamantului, in apropierea suprafetei sale, este in jur de aproximativ 5*10 T.
Campul dintre polii unui electromagnet mare se masoara in zecimi de tesla. Sunt destul de usor de atins valori de 1-2 tesla intr-un magnet obisnuit si 6-8 tesla intr-un magnet industrial supraconductor. Obtinerea campurilor de 10 tesla cer eforturi deosebite. Campurile magnetice din petele solare sunt de ordinul sutimilor de tesla si se cunosc cateva stele la suprafata carora campurile sunt mai mari decat o zecime de tesla. In general campurile magnetice extinse in univers sunt relativ slabe. O masuratore recenta (un tip special de masuratore spectroscopica) a unui camp magnetic interstelar dintr-o regiune mica a Galaxiei noastre a dat o valoare in jur de 10 T. La scara galactica, o asemenea valore a campului nu este neglijabila. De fapt campurile magnetice au un rol esential, uneori determinant in dinamica galactica. Astfel, 10 T-valore studiata de om de-a lungul secolelor, reprezinta acum, media geometrica dintre campurile magnetice importante in cosmologie si cele mai puternice campuri obtinute in laborator
Campul magnetic ca si campul electric, ne ajuta sa descriem cum interactioneaza particulele incarcate unele cu altele. Daca spunem ca inductia magnetica in punctul (4,5;3,2;6,0) la orele 12:00 este indepartat orizontal, in sensul negativ al axei y si are valoarea de 5*10 T, determinam prin aceasta acceleratia cu care se misca particula incarcata in acest punct de coordonate spatiu-timp. Remarcabil este faptul ca o asemenea afirmatie care determina, pur si simplu, marimea vectoriala B, epuizeaza tot ce se poate spune. Cunoscand aceasta marime , se poate determina in mod univoc acea parte a fortei care depinde de viteza si care actioneaza asupra unei particule incarcate oarecare, ce se misca cu o viteza oarecare. Aceasta face inutila descrierea celorlalte particule incarcate care sunt surse ale campului.
Cu alte cuvinte, daca doua sisteme complet diferite de particulele in miscare produc, intr-un punct oarecare , acelasi E si B,atunci comportarea oricarei particule de proba in acel punct, in cele doua sistemele, va fi exact aceeasi. Aceasta este si motivul pentru care, conceptia de camp ca intermediar in interactiunea particulelor, este utila. Si tot din acest motiv, consideram campul ca o existenta obiectiva, reala.
Experienta lui Rowland
Cu o suta de ani in urma, nu era evident ca un curent ce trece printr-un conductor si un purtator de sarcina electrica in miscare sunt in esenta surse identice ale campului magnetic.
Ideea unitatii dintre electricitate si magnetism, care decurgea din lucrarea lui Maxwell, sugera ca orice purtator de sarcina in miscare trebuie se creeze un camp magnetic, dar era greu de dovedit experimental.
Faptul ca o foita incarcata electrostatic, aflata in miscare produce un camp magnetic a fost demonstrat pentru prima oara de Henry Rowland, marele fizician american recunoscut pentru perfectiunea retelei sale de difractie. Rowland a facut multe masuratori electrice ingenioase si precise dar nici una nu i-a incercat atat de dur virtuozitatea experimentala ca detectarea si masurarea campului magnetic a unui disc incarcat ce se rotea. Campul ce trebuia detectat era aproximativ de ordinul 10 din valoarea campului pamantesc - o experienta formidabila chiar cu aparatura actuala!
CIRCUITE ELECTRICE
Celula electrica produce energie electrica din energie chimica. De obicei, aceste celule se interconecteaza pentru a forma o sursa mai puternica la extremitati. Aceste celule interconectate se numesc baterii, desi de multe ori si o singura celula este numita baterie. Un circuit electric este format dintr-o sursa de energie electrica - de exemplu, o baterie - si un conductor, prin care se transporta curentul intre cele doua extremitati ale sursei. Curentul este de fapt o miscare ordonata a electronilor, asemanatoare curgerii apei printr-un tub. Pentru curgere este nevoie de presiune si la fel este si cu migrarea electronilor. Aceasta "presiune" - generata de sursa - se masoara in volti, iar intensitatea curentului in amperi. Debitul apei, produs de presiunea exercitata, depinde de grosimea tevii. Teava lunga si ingusta ingreuneaza curgerea apei, si respectiv: conductorul lung si ingust are o rezistenta mai mare decat sarma mai groasa, produsa din acelasi material. Bateriile solare produc electricitate printr-un proces de conversie fotoelectrică. Sursa energiei este o substantă semiconductoare fotosensibilă precum un cristal de silicon căruia i s-au adăugat impurităti. Când cristalul este atins de lumină, electronii sunt captati de pe suprafata cristalului si migrează către suprafata opusă. Acolo sunt colectati ca un curent de electricitate. Bateriile solare au o viată foarte lungă si sunt folosite in special in satelitii artificiali ca o sursă de electricitate pentru a opera echipamentul de la bord.
Rezistenta
Rezistenta electrica se masoara in ohmi. Cuprul este des folosit ca material conductor, deoarece este un conductor bun si are o rezistenta mica. Argintul este un conductor si mai bun, dar utilizarea sa pe scara larga ar fi prea scumpa. In anumite circuite insa, se insereaza special dispozitive electrice cu rezistenta mare pentru a reduce curentul in unele parti ale circuitului.
Descoperirea lui Oersted
Omul de stiinta danez a legat extremitatile unei baterii cu o sarma, vrand sa demonstreze ca sarma se va incalzi cand este parcursa de curent electric. In momentul in care a conectat cele doua borne ale sursei s-a petrecut un fenomen ciudat: acul busolei din apropiere a deviat si nu a mai revenit la pozitia initiala. Oersted si-a dat seama ca curentul din sarma a generat un camp magnetic care a actionat asupra acului busolei. Acest experiment a insemnat descoperirea unuia dintre cele mai importante fenomene ale naturii: electromagnetismul.
Electromagnetism
Curentul din conductor produce un camp magnetic relativ slab, dar cercetatorii au gasit modalitatea de amplificare a acestuia, intr-un timp relativ scurt. Daca se infasoara conductorul sub forma unei bobine si se introduce in interiorul ei un miez de fier, atunci intensitatea campului creste foarte mult. Aceasta bobina cu miez in interior se numeste electromagnet.
Motoare si generatoare
Daca o sarma prin care se incheie un circuit electric se afla langa un magnet permanent, atunci sarma se va misca din pozitia initiala la aparitia curentului, daca nu este tinuta fixa. Acest lucru se datoreaza electromagnetismului. In 1821, Michael Faraday a realizat o masina simpla in care un fir strabatut de curent se misca in jurul unui magnet permanent. Bineinteles, aceasta "masinuta" mica nu era potrivita pentru o utilizare practica, dar prin ea s-a materializat ideeace sta la baza motoarelor electrice moderne: cu ajutorul curentului electric se poate realiza miscare continua. Motoarele electricemoderne utilizeaza electromagneti in loc de o singura sarma si functioneaza mai eficace si mai controlabil.
Oersted a aratat ca electricitatea poate genera forte magnetice, iar Faraday , si paralel cu el dar independent, fizicianul american Joseph Henry, au demonstrat ca prin magnetism se poate produce curent electric. Aceasta descoperire a fost prezentata in 1831 cand, cu ajutorul unei bare magnetizate au produs curent electric printr-o bobina, miscand bara in interiorul bobinei. La fel au demonstrat ca se intampla aceelasi lucru daca misca bobina fata de magnet. Observatiile lor au fost preluate de profesorul Heinrich Lenz din Sankt Petersburg, care ulterior a stabilit legile ce guverneaza fenomenele de interectiune a campurilor electrice si magnetice. Acest principiu important se utilizeaza in generatoare, incepand de la dinamurile de la biciclete si pana la generatoarele din centralele electrice care produc putere electrica in gospodarii, magazine, birouri si uzine.
Rezistenta
Rezistenta electrica se masoara in ohmi. Cuprul este des folosit ca material conductor, deoarece este un conductor bun si are o rezistenta mica. Argintul este un conductor si mai bun, dar utilizarea sa pe scara larga ar fi prea scumpa. In anumite circuite insa, se insereaza special dispozitive electrice cu rezistenta mare pentru a reduce curentul in unele parti ale circuitului.
Descoperirea lui Oersted
Omul de stiinta danez a legat extremitatile unei baterii cu o sarma, vrand sa demonstreze ca sarma se va incalzi cand este parcursa de curent electric. In momentul in care a conectat cele doua borne ale sursei s-a petrecut un fenomen ciudat: acul busolei din apropiere a deviat si nu a mai revenit la pozitia initiala. Oersted si-a dat seama ca curentul din sarma a generat un camp magnetic care a actionat asupra acului busolei. Acest experiment a insemnat descoperirea unuia dintre cele mai importante fenomene ale naturii: electromagnetismul.
Electromagnetism
Curentul din conductor produce un camp magnetic relativ slab, dar cercetatorii au gasit modalitatea de amplificare a acestuia, intr-un timp relativ scurt. Daca se infasoara conductorul sub forma unei bobine si se introduce in interiorul ei un miez de fier, atunci intensitatea campului creste foarte mult. Aceasta bobina cu miez in interior se numeste electromagnet.
Motoare si generatoare
Daca o sarma prin care se incheie un circuit electric se afla langa un magnet permanent, atunci sarma se va misca din pozitia initiala la aparitia curentului, daca nu este tinuta fixa. Acest lucru se datoreaza electromagnetismului. In 1821, Michael Faraday a realizat o masina simpla in care un fir strabatut de curent se misca in jurul unui magnet permanent. Bineinteles, aceasta "masinuta" mica nu era potrivita pentru o utilizare practica, dar prin ea s-a materializat ideeace sta la baza motoarelor electrice moderne: cu ajutorul curentului electric se poate realiza miscare continua. Motoarele electricemoderne utilizeaza electromagneti in loc de o singura sarma si functioneaza mai eficace si mai controlabil.
Oersted a aratat ca electricitatea poate genera forte magnetice, iar Faraday , si paralel cu el dar independent, fizicianul american Joseph Henry, au demonstrat ca prin magnetism se poate produce curent electric. Aceasta descoperire a fost prezentata in 1831 cand, cu ajutorul unei bare magnetizate au produs curent electric printr-o bobina, miscand bara in interiorul bobinei. La fel au demonstrat ca se intampla aceelasi lucru daca misca bobina fata de magnet. Observatiile lor au fost preluate de profesorul Heinrich Lenz din Sankt Petersburg, care ulterior a stabilit legile ce guverneaza fenomenele de interectiune a campurilor electrice si magnetice. Acest principiu important se utilizeaza in generatoare, incepand de la dinamurile de la biciclete si pana la generatoarele din centralele electrice care produc putere electrica in gospodarii, magazine, birouri si uzine.
Abonați-vă la:
Postări (Atom)
