4. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 4
ΕΝΝΟΙΟΛΟΓΙΚΟ ΔΙΚΤΥΟ - ΡΟΗ ΕΝΝΟΙΩΝ
ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ
ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ
ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ ΣΤΟΝ
ΜΑΚΡΟΚΟΣΜΟ
ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ
ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΣΕ
ΚΙΝΗΣΕΙΣ
ΣΩΜΑΤΩΝ ΜΕ
ΤΡΙΒΗ
ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΕΝΕΓΕΙΑΣ
ΣΤΟΝ ΜΑΚΡΟΚΟΣΜΟ
ΚΑΙ ΤΟΝ
ΜΙΚΡΟΚΟΣΜΟ.
Ο ΠΡΩΤΟΣ
ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ
ΝΟΜΟΣ
Ο ΠΡΩΤΟΣ
ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ
ΣΤΗΝ ΙΣΟΒΑΡΗ
ΜΕΤΑΒΟΛΗ ΙΔΑΝΙΚΟΥ
ΑΕΡΙΟΥ
ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ
ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ.
ΜΙΑ ΤΑΥΤΟΧΡΟΝΗ
ΜΕΛΕΤΗ ΤΟΥ
ΜΙΚΡΟΚΟΣΜΟΥ ΚΑΙ
ΤΟΥ ΜΑΚΡΟΚΟΣΜΟΥ
5. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 5
ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ
ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ
Είναι ώρα, αφού
μάθαμε τόσες
λεπτομέρειες, να
δούμε κάποιες
πρακτικές
εφαρμογές όσων
μάθαμε.
Από την
καθημερινή ζωή
ξέρουμε ένα σωρό
μετατροπές
ενέργειας.
Κατά κανόνα σε όλες τις
μετατροπές ενέργειας
έχουμε και μεταφορά
θερμότητας από ή προς το
περιβάλλον!
6. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 6
ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ
ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ
Κατά την είσοδο ενός ουρανίου σώματος στην ατμόσφαιρα
της Γης η μηχανική του ενέργεια μειώνεται και αυξάνεται η
θερμική του ενέργεια.
7. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 7
ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ
ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ
Κατά την μετατροπή της χημικής ενέργειας της πηγής σε
φωτεινή ένα μέρος μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια.
8. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 8
ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ
ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ.
Κατά την μετατροπή της χημικής ενέργειας του αθλητή σε
μηχανική ένα μέρος μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια.
9. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 9
ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ Η
ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ.
Πως άραγε μπορώ
να συνδέσω όλες
αυτές τις
μετατροπές
ενέργειας;
Είναι δυνατόν! Για να το
κάνουμε αυτό πιο εύκολο,
ας ξεκινήσουμε μελετώντας
γνωστές περιπτώσεις όπως
τις κινήσεις σωμάτων.
Saddler Sandy
10. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 10
ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ Η
ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ.
Κατά τις κινήσεις των
σωμάτων, δυνάμεις όπως η
τριβή και η αντίσταση του
αέρα μετατρέπουν την
μηχανική ενέργεια του
σώματος σε θερμική
ενέργεια μέσω του έργου
τους.
11. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 11
ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ Η
ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ.
K1, Eδ1
K2, Eδ2, Q
Ένα σώμα πέφτει. Αν
εφαρμόσουμε την ΑΔΕ
Εαρχ = Ετελ
με Εμηχ.αρχ > Εμηχ.τελ
Και η διαφορά
Εμηχ.αρχ - Εμηχ.τελ = Q
είναι ίση με την θερμότητα Q που
μεταβιβάστηκε.
12. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 12
ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ Η
ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ.
F
T
Σώμα με οριζόντια δύναμη και τριβή.
Για το σύστημα σώμα και δάπεδο
ισχύει:
Επροσφ + Εαρχ = Ετελ
Ενέργεια προσφέρει η F και είναι ίση
με το έργο της (WF = Επροσφ ).
H τριβή και η αντίσταση του αέρα
μετατρέπουν την μηχανική ενέργεια
του σώματος σε θερμική ενέργεια
μέσω του έργου τους.
13. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 13
ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ Η
ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ.
F
T
Και η διαφορά
Επροσφ + Εμηχ,αρχ – Εμηχ,τελ = Q
είναι ίση με την θερμότητα που
μεταβιβάστηκε στο περιβάλλον και
στο σώμα.
14. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 14
ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ Η
ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ.
F
T
Σώμα που ανέρχεται σε κεκλιμένο
με τριβή:
Με ενέργειες
Επροσφ + Εαρχ = Ετελ
Ενέργεια προσφέρει η F και είναι
ίση με το έργο της (WF = Επροσφ ).
H τριβή και η αντίσταση του αέρα
μετατρέπουν την μηχανική
ενέργεια του σώματος σε θερμική
ενέργεια μέσω του έργου τους.
Β
15. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 15
ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ Η
ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ.
F
T
Και η διαφορά
Επροσφ + Εμηχ,αρχ – Εμηχ,τελ = Q
είναι ίση με την θερμότητα που
μεταβιβάστηκε στο περιβάλλον και
στο σώμα.
Β
16. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 16
ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ Η
ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ.
K1, Eδ1
Αν εφαρμόσουμε την ΑΔΕ σε μία μάζα
m νερού που πέφτει από ψηλά μπορούμε
να υπολογίσουμε πόση θα είναι η
θερμότητα που θα μεταβιβασθεί όταν το
νερό προσκρούσει στο έδαφος και
κυλήσει ξανά ομαλά
Εαρχ = Ετελ
Η διαφορά K1+ Eδ1 - K3= Q
δίνει την θερμότητα Q που
μεταφέρεται στο νερό
και στο έδαφος.
K3= K1
K2, Eδ2
17. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 17
ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ Η
ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ.
Με την διατήρηση της ενέργειας
Επροσφ. πηγή - Εφωτεινή = Q
Και βέβαια η διατήρηση
της ενέργειας δεν ισχύει
μόνο στις κινήσεις των
σωμάτων.
18. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 18
ΜΕΤΑΤΡΟΠΕΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ
ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ
Τι γίνεται άραγε η
θερμότητα που
μεταφέρεται στο
σώμα;
Θα μπορούσα να σου
πω απλά ότι
μεταβάλλει την
θερμοκρασία του
σώματος που
μεταβαίνει.
Για να είμαστε όμως
πιο ακριβείς ας
μελετήσουμε πάλι ένα
ιδανικό αέριο!
19. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 19
ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ, ΕΡΓΟ, ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ
Στο δοχείο
υπάρχει
μανόμετρο που
μετρά την πίεση
και θερμόμετρο
που μετρά την
θερμοκρασία.
Έχουμε ένα αέριο κλεισμένο σε ένα δοχείο που στο πάνω
μέρος του έχει έμβολο με σταθερό βάρος πάνω του.
20. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 20
ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ, ΕΡΓΟ, ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ
Όσο το θερμαίνουμε παρατηρούμε δύο φαινόμενα. Το
έμβολο ανυψώνει το βάρος και η θερμοκρασία
ανεβαίνει.
Με την γλώσσα της ενέργειας αυτό σημαίνει ότι στο
αέριο εισέρχεται θερμότητα Q, το αέριο παράγει έργο W
και επίσης αυξάνεται η εσωτερική του ενέργεια U.
21. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 21
ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ, ΕΡΓΟ, ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ
και ο ΠΡΩΤΟΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ.
Ποσοτικά αυτό μπορούμε να το εκφράσουμε ως
Η παραπάνω σχέση είναι η μαθηματική διατύπωση του
πρώτου θερμοδυναμικού νόμου.
Ο νόμος έχει προκύψει πειραματικά.
22. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 22
ΘΕΡΜΟΤΗΤΑ, ΕΡΓΟ, ΕΣΩΤΕΡΙΚΗ ΕΝΕΡΓΕΙΑ
Προσοχή όμως!
Το έργο όπως το ξέραμε μέχρι τώρα το έκανε μία δύναμη
προς ένα σώμα ή προς το σύστημα. Όμως το έργο στην
παραπάνω γραφή του πρώτου θερμοδυναμικού είναι το
έργο από το σώμα ή από το σύστημα.
23. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 23
Ο ΠΡΩΤΟΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ.
Ο πρώτος θερμοδυναμικός νόμος είναι ουσιαστικά η
αρχή της διατήρησης της ενέργειας που ενώνει
ενεργειακά τον μικρόκοσμο και τον μακρόκοσμο.
Ισχύει μάλιστα για κάθε σώμα, όχι μόνο για τα ιδανικά
αέρια!
24. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 24
Ο ΠΡΩΤΟΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ.
Κατανοητά όλα αυτά!
Αλλά πως συνδέεται το
αέριο με το στερεό σώμα
που γλυστράει σε μια
κατηφόρα και θερμαίνεται
λόγω τριβών;
Η περίπτωση που σου
εξήγησα είναι
γενικότερη από την
περίπτωση του
σώματος που μου λες!
Ας δούμε όμως ξανά το
αέριο, αλλά τώρα το
έμβολο δεν θα κινείται.
25. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 25
Ο ΠΡΩΤΟΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ
ΧΩΡΙΣ ΕΡΓΟ!
Στην περίπτωση που το σύστημα δεν μπορεί να παράξει
ή να απορροφήσει έργο τότε όλη η θερμότητα
μεταβάλλει την εσωτερική ενέργεια του σώματος!
26. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 26
Ο ΠΡΩΤΟΣ ΘΕΡΜΟΔΥΝΑΜΙΚΟΣ ΝΟΜΟΣ
ΧΩΡΙΣ ΕΡΓΟ!
Έτσι λοιπόν στο σώμα που γλυστράει στην κατηφόρα
έχουμε μετατροπή της μηχανικής ενέργειας σε θερμική
μέσω του έργου της τριβής.
Με την μεταφορά θερμότητας προς το σώμα*
μεταβάλλεται η εσωτερική του ενέργεια!
*Θεωρούμε ότι υπάρχει διαφορά θερμοκρασίας ανάμεσα στην επιφάνεια και
στο εσωτερικό του σώματος.
27. ΣΜΥΡΝΗΣ
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΛΥΚΕΙΟ ΕΥΑΓΓΕΛΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗΣ 27
ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ.
Ίδρωσα αλλά νομίζω ότι
άξιζε ο κόπος! Τώρα
μπορώ να περιγράψω ένα
φαινόμενο με την γλώσσα
της ενέργειας βλέποντας
και τον μικρόκοσμο και
τον μακρόκοσμο.
Και αν έχεις διάθεση
μπορώ να σου δείξω
και τις τεχνολογικές
εφαρμογές του πρώτου
θερμοδυναμικού
νόμου.
