Holics László (szerk.)

Fizika


22.1.2.8. A gáz energiájának megváltozása munkavégzés hatására

Hőszigetelt hengeres edényt egyik oldalán könnyen mozgó dugattyú zár le. Az edényben T hőmérsékletű ideális gáz van. Az edény egyik oldala könnyen elmozdulhat anélkül, hogy a gáz kiszökne. A dugattyút állandó w sebességgel lassan befelé mozgatjuk. A kinetikus modell alapján belátható, hogy a t idő alatt a gázon végzett munka megegyezik a gázmolekulák mozgási energiájának megváltozásával.
Azt, hogy a w sebességgel mozgó fallal rugalmasan ütköző molekulák mozgási energiája megváltozik, könnyen beláthatjuk, ha az impulzustételt a dugattyúhoz rögzített koordináta-rendszerben írjuk fel, majd a sebességeket visszatranszformáljuk a nyugvó koordináta-rendszerbe. A v sebességgel a dugattyú felé mozgó részecske sebessége a dugattyúhoz képest v + w. Ez a részecske a dugattyúhoz rögzített koordináta-rendszerben v + w sebességgel távolodik a dugattyútól. A gázmolekulák tehát egy ütközés során 2m(v + w) impulzust kapnak. Tegyük fel, hogy t idő alatt a dugattyú N molekulával találkozik. Így a t idő alatt átadott impulzus 2Nm(v + w), következésképpen a mozgó dugattyú által kifejtett erő .
A dugattyúhoz képest v + w sebességgel elpattanó molekula sebessége a nyugvó koordináta-rendszerben v + 2w. Így egyetlen molekula kinetikus energiájának megváltozása:
Mivel a dugattyú t idő alatt N molekulával találkozik, a gáznak 2Nmw(v + w) energiát ad át. Figyelembe véve, hogy 2Nmw(v + w) = Ftw, valamint azt, hogy a fal elmozdulása t idő alatt s = wt, azt kapjuk, hogy a gáz mozgási energiájának
növekedése megegyezik a dugattyú által t idő alatt végzett munkával. Ezzel egy speciális esetre igazoltuk a termodinamika I. főtételét.

Fizika

Tartalomjegyzék


Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2017

Nyomtatott megjelenés éve: 2009

ISBN: 978 963 454 046 5

A könyv alapmű, az érettségire, felvételire készülő középiskolások, a felsőoktatásban fizikát hallgatók, illetve tanáraik, oktatóik kipróbált segédeszköze. Sikerének titka a legváltozatosabb olvasói rétegek igényeihez szabott letisztult tárgyalásmódja, áttekinthető, arányos szerkezete és bőséges szemléltető ábraanyaga. A szerzők világosan bemutatott axiómákból és alapfogalmakból indulva lépésről lépésre vezetik le a fizikai törvényeket és összefüggéseket. Az első három főfejezet a klasszikus fizikát (mechanika, termodinamika, elektrodinamika és optika), a továbbiak a modern fizikát (relativitáselmélet, atomfizika és kvantummechanika, sokrészecske-rendszerek leírása, anyagszerkezettan, magfizika, elemi részek és az univerzum) tárgyalják; a tájékozódást név- és tárgymutató segíti. A mostani kiadást a modern gyakorlati alkalmazásokkal foglalkozó, új fejezetek és a teljesen felújított, közel 900 ábrából álló képanyag teszi valóban korszerűvé. A fizika története egyidős az emberi gondolkodáséval. Az emberiséggel együtt fejlődő tudományág mindennapjainkba régóta beépült eredményeit és izgalmas új felfedezéseit összefoglaló kézikönyvet jó szívvel ajánljuk vizsgára készülőknek, egykori vizsgázóknak, a fizika barátainak és minden természettudományos érdeklődésű olvasónak.

Hivatkozás: https://mersz.hu/holics-fizika//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

Kivonat
fullscreenclose
printsave