Przejdź do treściPrzejdź do informacji o dostępnościMenu skrótów klawiszowych
Logo OpenStax

Menu
Spis treści
  1. Przedmowa
  2. Termodynamika
    1. 1 Temperatura i ciepło
      1. Wstęp
      2. 1.1 Temperatura i równowaga termiczna
      3. 1.2 Termometry i skale temperatur
      4. 1.3 Rozszerzalność cieplna
      5. 1.4 Przekazywanie ciepła, ciepło właściwe i kalorymetria
      6. 1.5 Przemiany fazowe
      7. 1.6 Mechanizmy przekazywania ciepła
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    2. 2 Kinetyczna teoria gazów
      1. Wstęp
      2. 2.1 Model cząsteczkowy gazu doskonałego
      3. 2.2 Ciśnienie, temperatura i średnia prędkość kwadratowa cząsteczek
      4. 2.3 Ciepło właściwe i zasada ekwipartycji energii
      5. 2.4 Rozkład prędkości cząsteczek gazu doskonałego
      6. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    3. 3 Pierwsza zasada termodynamiki
      1. Wstęp
      2. 3.1 Układy termodynamiczne
      3. 3.2 Praca, ciepło i energia wewnętrzna
      4. 3.3 Pierwsza zasada termodynamiki
      5. 3.4 Procesy termodynamiczne
      6. 3.5 Pojemność cieplna gazu doskonałego
      7. 3.6 Proces adiabatyczny gazu doskonałego
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    4. 4 Druga zasada termodynamiki
      1. Wstęp
      2. 4.1 Procesy odwracalne i nieodwracalne
      3. 4.2 Silniki cieplne
      4. 4.3 Chłodziarki i pompy ciepła
      5. 4.4 Sformułowania drugiej zasady termodynamiki
      6. 4.5 Cykl Carnota
      7. 4.6 Entropia
      8. 4.7 Entropia w skali mikroskopowej
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
  3. Elektryczność i magnetyzm
    1. 5 Ładunki i pola elektryczne
      1. Wstęp
      2. 5.1 Ładunek elektryczny
      3. 5.2 Przewodniki, izolatory i elektryzowanie przez indukcję
      4. 5.3 Prawo Coulomba
      5. 5.4 Pole elektryczne
      6. 5.5 Wyznaczanie natężenia pola elektrycznego rozkładu ładunków
      7. 5.6 Linie pola elektrycznego
      8. 5.7 Dipole elektryczne
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
    2. 6 Prawo Gaussa
      1. Wstęp
      2. 6.1 Strumień pola elektrycznego
      3. 6.2 Wyjaśnienie prawa Gaussa
      4. 6.3 Stosowanie prawa Gaussa
      5. 6.4 Przewodniki w stanie równowagi elektrostatycznej
      6. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    3. 7 Potencjał elektryczny
      1. Wstęp
      2. 7.1 Elektryczna energia potencjalna
      3. 7.2 Potencjał elektryczny i różnica potencjałów
      4. 7.3 Obliczanie potencjału elektrycznego
      5. 7.4 Obliczanie natężenia na podstawie potencjału
      6. 7.5 Powierzchnie ekwipotencjalne i przewodniki
      7. 7.6 Zastosowanie elektrostatyki
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    4. 8 Pojemność elektryczna
      1. Wstęp
      2. 8.1 Kondensatory i pojemność elektryczna
      3. 8.2 Łączenie szeregowe i równoległe kondensatorów
      4. 8.3 Energia zgromadzona w kondensatorze
      5. 8.4 Kondensator z dielektrykiem
      6. 8.5 Mikroskopowy model dielektryka
      7. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    5. 9 Prąd i rezystancja
      1. Wstęp
      2. 9.1 Prąd elektryczny
      3. 9.2 Model przewodnictwa w metalach
      4. 9.3 Rezystywność i rezystancja
      5. 9.4 Prawo Ohma
      6. 9.5 Energia i moc elektryczna
      7. 9.6 Nadprzewodniki
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    6. 10 Obwody prądu stałego
      1. Wstęp
      2. 10.1 Siła elektromotoryczna
      3. 10.2 Oporniki połączone szeregowo i równolegle
      4. 10.3 Prawa Kirchhoffa
      5. 10.4 Elektryczne przyrządy pomiarowe
      6. 10.5 Obwody RC
      7. 10.6 Instalacja elektryczna w domu i bezpieczeństwo elektryczne
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    7. 11 Siła i pole magnetyczne
      1. Wstęp
      2. 11.1 Odkrywanie magnetyzmu
      3. 11.2 Pola magnetyczne i ich linie
      4. 11.3 Ruch cząstki naładowanej w polu magnetycznym
      5. 11.4 Siła magnetyczna działająca na przewodnik z prądem
      6. 11.5 Wypadkowa sił i moment sił działających na pętlę z prądem
      7. 11.6 Efekt Halla
      8. 11.7 Zastosowania sił i pól magnetycznych
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    8. 12 Źródła pola magnetycznego
      1. Wstęp
      2. 12.1 Prawo Biota-Savarta
      3. 12.2 Pole magnetyczne cienkiego, prostoliniowego przewodu z prądem
      4. 12.3 Oddziaływanie magnetyczne dwóch równoległych przewodów z prądem
      5. 12.4 Pole magnetyczne pętli z prądem
      6. 12.5 Prawo Ampère’a
      7. 12.6 Solenoidy i toroidy
      8. 12.7 Magnetyzm materii
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    9. 13 Indukcja elektromagnetyczna
      1. Wstęp
      2. 13.1 Prawo Faradaya
      3. 13.2 Reguła Lenza
      4. 13.3 Siła elektromotoryczna wywołana ruchem
      5. 13.4 Indukowane pola elektryczne
      6. 13.5 Prądy wirowe
      7. 13.6 Generatory elektryczne i siła przeciwelektromotoryczna
      8. 13.7 Zastosowania indukcji elektromagnetycznej
      9. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    10. 14 Indukcyjność
      1. Wstęp
      2. 14.1 Indukcyjność wzajemna
      3. 14.2 Samoindukcja i cewki indukcyjne
      4. 14.3 Energia magazynowana w polu magnetycznym
      5. 14.4 Obwody RL
      6. 14.5 Oscylacje obwodów LC
      7. 14.6 Obwody RLC
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    11. 15 Obwody prądu zmiennego
      1. Wstęp
      2. 15.1 Źródła prądu zmiennego
      3. 15.2 Proste obwody prądu zmiennego
      4. 15.3 Obwody szeregowe RLC prądu zmiennego
      5. 15.4 Moc w obwodzie prądu zmiennego
      6. 15.5 Rezonans w obwodzie prądu zmiennego
      7. 15.6 Transformatory
      8. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
    12. 16 Fale elektromagnetyczne
      1. Wstęp
      2. 16.1 Równania Maxwella i fale elektromagnetyczne
      3. 16.2 Płaskie fale elektromagnetyczne
      4. 16.3 Energia niesiona przez fale elektromagnetyczne
      5. 16.4 Pęd i ciśnienie promieniowania elektromagnetycznego
      6. 16.5 Widmo promieniowania elektromagnetycznego
      7. Podsumowanie rozdziału
        1. Kluczowe pojęcia
        2. Najważniejsze wzory
        3. Podsumowanie
        4. Pytania
        5. Zadania
        6. Zadania dodatkowe
        7. Zadania trudniejsze
  4. A Jednostki
  5. B Przeliczanie jednostek
  6. C Najważniejsze stałe fizyczne
  7. D Dane astronomiczne
  8. E Wzory matematyczne
  9. F Układ okresowy pierwiastków
  10. G Alfabet grecki
  11. Rozwiązania zadań
    1. Rozdział 1
    2. Rozdział 2
    3. Rozdział 3
    4. Rozdział 4
    5. Rozdział 5
    6. Rozdział 6
    7. Rozdział 7
    8. Rozdział 8
    9. Rozdział 9
    10. Rozdział 10
    11. Rozdział 11
    12. Rozdział 12
    13. Rozdział 13
    14. Rozdział 14
    15. Rozdział 15
    16. Rozdział 16
  12. Skorowidz nazwisk
  13. Skorowidz rzeczowy
  14. Skorowidz terminów obcojęzycznych

Sprawdź, czy rozumiesz

3.1

p 2 V 2 V 1 p 2 V 2 V 1 .

3.2

W wierszu 1 Δ U = 40 J Δ U = 40 J ; w wierszu 2 W = 50 J W= 50 J i Δ U = 40 J Δ U = 40 J ; w wierszu 3 Q = 80 J Q= 80 J i Δ U = 40 J Δ U = 40 J ; w wierszu 4 Q = 0 J Q= 0 J i Δ U = 40 J Δ U = 40 J .

3.3

Aby proces mógł być reprezentowany przez krzywą p = n R T V p= n R T V na wykresie p V pV, co pozwala oszacować pracę.

3.4

1,26 · 10 3 J . 1,26 · 10 3 J .

Pytania

1.

a. UŚ; b. ŚU; c. ŚU.

3.

Część energii zużywa się na zmianę stanu skupienia z ciekłego na gazowy.

5.

Tak, dopóki wykonywana praca jest równa dodanemu ciepłu, nie nastąpi zmiana energii wewnętrznej układu, a więc nie będzie zmiany jego temperatury. Kiedy woda zamarza lub kiedy lód topnieje podczas odpowiednio usuwania lub dodawania ciepła, temperatura pozostaje stała.

7.

Jeśli wartość pracy wykonanej przez układ jest większa od wartości ciepła, to okaże się, że energia wewnętrzna układu zmaleje.

9.

Układ musi mieć dostęp do rezerwuaru ciepła, co pozwoli ciepłu przepływać do układu.

11.

Proces izotermiczny musi być wolny, aby przekazywane ciepło zapewniało stałość temperatury. Dla procesów izobarycznych i izochorycznych układ również musi być w stanie równowagi termicznej, czyli zmiany wielkości termodynamicznych również muszą być powolne.

12.

Zazwyczaj pojemność C p C p jest większa niż C V C V , ponieważ gdy następuje rozszerzanie układu przy stałym ciśnieniu, układ wykonuje pracę nad otoczeniem. Z tego wynika, że ciepło może zamienić się w energię wewnętrzną i pracę. Gdy objętość jest stała, całe ciepło zamienia się w energię wewnętrzną. W rozpatrywanym przypadku woda kurczy się podczas podgrzewania, więc jeśli dostarczymy ciepło przy stałym ciśnieniu, to praca jest wykonywana nad wodą przez otoczenie i dlatego C p C p jest mniejsza niż C V C V .

14.

Nie, musi być zawsze większe od 1 1.

16.

Podczas procesu adiabatycznego może zajść zmiana temperatury, ale nie ma wymiany ciepła. Podczas procesu izotermicznego nie ma zmiany temperatury, ale może następować wymiana ciepła.

Zadania

18.

p V b = c T p V b = c T to szukana funkcja temperatury i odzwierciedla ona funkcję temperatury dla gazu doskonałego przy stałej objętości.

20.

V b p T + c T 2 = 0 V b p T + c T 2 =0.

22.

74 K 74K.

24.

1,4 1,4 razy.

26.

p V ln 4 pV ln 4 .

28.

a. 160 J 160J; b. 160 J 160J.

30.

W = 900 J W= 900 J .

Rysunek jest wykresem ciśnienia p, w atmosferze na osi pionowej jako funkcji objętości V, w litrach na osi poziomej. Pozioma skala wartości rozciąga się od 0 do 10 litrów, a pionowa skala ciśnienia ma wartości od 0 do to 2 atmosfer. Oznaczone są 4 segmenty A, B, C, i D. Segment A z poziomą linią ze strzałką skierowaną w prawo rozciąga się od 4 L do 10 L ze stałym ciśnieniem 2 atmosfer. Segment B z pionową linią ze strzałką skierowaną w dół rozciąga się od 2 atmosfer do 0,5 atmosfer i stałym 10 L. Segment C z poziomą linią strzałki w lewo rozciąga się od 10 L do 4 L ze stałym ciśnieniem 0,5 atmosfer. Segment D z pionową linią strzałki skierowanej ku górze rozciąga się od 0,5 atmosfery do 2 atmosfer ze stałym 4 L.
32.

3,53 10 4 J 3,53 10 4 J.

34.

a. 11:1 1; b. 1010:1 1.

36.

a. 600 J 600J; b. 0 J 0J; c. 500 J 500J; d. 200 J 200J; e. 800 J 800J; f. 500 J 500J.

38.

580 J 580J.

40.

a. 600 J 600J; b. 600 J 600J; c. 800 J 800J.

42.

a. 0 J 0J; b. 160 J 160J; c. 160 J 160J.

44.

a. 150 J 150J; b. 400 J 400J.

46.

Żadna praca nie będzie wykonana, a temperatura końcowa mieszaniny gazów się nie zmieni.

48.

54 500 J 54 500J.

50.

a. p 1 + 3 V 1 2 V 2 V 1 3 V 1 V 2 2 V 1 2 + V 2 3 V 1 3 p 1 + 3 V 1 2 V 2 V 1 3 V 1 V 2 2 V 1 2 + V 2 3 V 1 3 ; b. 32 ( p 2 V 2 p 1 V 1 ) 32 ( p 2 V 2 p 1 V 1 ) ; c. Suma wyników z podpunktów (a) i (b); d. T 1 = p 1 V 1 n R T 1 = p 1 V 1 n R i T 2 = p 2 V 2 n R T 2 = p 2 V 2 n R .

52.

a.

Rysunek przedstawia wykres zależności ciśnienia p (w megapaskalach) od objętości V (w litrach). Wartości objętości na osi poziomej są z zakresu od 0 do 6, a wartości ciśnienia na osi pionowej są z przedziału od 0 do 3. Na rysunku przedstawione są dwa punkty, A o współrzędnych 2 litry i 3 megapaskale oraz B o współrzędnych 6 litrów i o nieznanym ciśnieniu. Punkty są połączone krzywą. Krzywa monotonicznie spada i jest wypukła.

b. W = 4,39 kJ W = 4,39 kJ , Δ U = −4,39 kJ Δ U = −4,39 kJ .

54.

a. 1660 J 1660J; b. 2730 J 2730J; c. Zmiana energii wewnętrznej nie zależy od procesu.

56.

a. 700 J 700J; b. 500 J 500J.

58.

a. 3400 J 3400J; b. Gaz pobiera 3400 J 3400J.

60.

100 J 100J.

62.

a. 370 J 370J; b. 100 J 100J; c. 500 J 500J.

64.

850 J 850J.

66.

Ciśnienie zmniejszy się o 0,31 0,31 swojej wartości początkowej.

68.

κ=1,4κ=1,4 \kappa = \num{1,4}

Rysunek przedstawia wykres zależności p (w atmosferach) od V (w litrach). Wartości na osi poziomej są z przedziału od 1 do 20, a na osi pionowej są z zakresu od 0 do 9. Na wykresie dane z powyższej tabeli są zaznaczone jako punkty points oraz krzywa reprezentująca funkcję y równe 8.4372x do potęgi -0.713. Wszystkie punkty leżą bardzo blisko krzywej.
70.

84 K 84K.

72.

Podczas rozprężania adiabatycznego gaz wykonuje mniej pracy i nie ma przepływu ciepła, dlatego końcowa energia wewnętrzna jest niższa niż w przypadku rozprężania izotermicznego, w którym gaz zarówno wykonuje pracę, jak i następuje przepływ ciepła. Podczas rozprężania adiabatycznego temperatura spadnie.

74.

Dla procesu izotermicznego ciśnienie końcowe będzie większe i nie zależy to od rodzaju gazu.

76.
Rysunek przedstawia wykres ciśnienia, p, podanego w atmosferach w zależności od objętości, V, podanej w litrach. Wartości objętości na osi poziomej są z zakresu od 1 do 2. Wartości ciśnienia na osi pionowej są z zakresu od 0 do około 40. Na wykresie są dwie izotermy. Dla jednej z nich T jest równe 500K, a ciśnienie ma początkowo wartość około 40 atmosfer dla objętości 1 litra i wraz ze wzrostem objętości spada do wartości około 25 atmosfer dla 2 litrów. Dla drugiej izotermy T wynosi 300K, a ciśnienie ma początkowo wartość około 25 atmosfer dla objętości 1 litra i wraz ze wzrostem objętości spada do wartości 10 atmosfer dla 2 litrów. Trzecia krzywa na wykresie symbolizuje proces adiabatyczny. Ma ona swój początek tam, gdzie izoterma o temperaturze 500K, a koniec tam, gdzie izoterma o temperaturze 300K.

Zadania dodatkowe

78.

a. W A B = 0 J W A B = 0 J , W B C = 2026 J W B C = 2026 J , W A D = 810 4 J W A D = 810 4 J , W D C = 0 J W D C = 0 J ; b. Δ U A B = 3600 J Δ U A B = 3600 J , Δ U B C = 3700 J Δ U B C = 3700 J ; c. Δ U A C = 3974 J Δ U A C = 3974 J ; d. Q A D C = 4784 J Q A D C = 4784 J ; e. Nie, ponieważ ciepło jest pobierane w obu częściach drogi A D C ADC: zarówno A D AD, jak i D C DC. Nie ma wystarczających informacji, aby obliczyć, ile ciepła jest pobierane w każdym odcinku drogi A D C ADC z osobna.

80.

300 J 300J.

82.

a. 59,5 J 59,5J; b. 170 N 170N.

84.

2,4 10 3 J 2,4 10 3 J.

86.

a. 15 000 J 15 000J; b. 10 000 J 10 000J; c. 25 000 J 25 000J.

88.

78 J 78J.

90.

a. 1220 J 1220J; b. 1220 J 1220J.

92.

a. 7,6 l 7,6l, 61,6 K 61,6K; b. 81,3 K 81,3K; c. 3,63 l · atm = 367 J 3,63 l · atm = 367 J ; d. 367 J 367J.

Zadania trudniejsze

94.

a. 1700 J 1700J; b. 1200 J 1200J; c. 2400 J 2400J.

96.

a. 2,2 mol 2,2mol; b. V A = 6,7 10 2 m 3 V A = 6,7 10 2 m 3 , V B = 3,3 10 2 m 3 V B = 3,3 10 2 m 3 ; c. T A = 2400 K T A = 2400 K , T B = 397 K T B = 397 K ; d. 26 000 J 26 000J.

Cytowanie i udostępnianie

Chcesz zacytować, udostępnić albo zmodyfikować treść tej książki? Została ona wydana na licencji Creative Commons Attribution License , która wymaga od Ciebie uznania autorstwa OpenStax.

Cytowanie i udostępnienia
  • Jeśli rozpowszechniasz tę książkę w formie drukowanej, umieść na każdej jej kartce informację:
    Treści dostępne za darmo na https://openstax.org/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-2/pages/1-wstep
  • Jeśli rozpowszechniasz całą książkę lub jej fragment w formacie cyfrowym, na każdym widoku strony umieść informację:
    Treści dostępne za darmo na https://openstax.org/books/fizyka-dla-szk%C3%B3%C5%82-wy%C5%BCszych-tom-2/pages/1-wstep
Cytowanie

© 2 mar 2022 OpenStax. Treść książki została wytworzona przez OpenStax na licencji Creative Commons Attribution License . Nazwa OpenStax, logo OpenStax, okładki OpenStax, nazwa OpenStax CNX oraz OpenStax CNX logo nie podlegają licencji Creative Commons i wykorzystanie ich jest dozwolone wyłącznie na mocy uprzedniego pisemnego upoważnienia przez Rice University.