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

4.1

Silnik idealny miałby Q z = 0 Q z =0, co prowadzi do e = 1 Q z Q c = 1 e= 1 Q z Q c =1. Chłodziarka idealna potrzebowałaby zerowej pracy, W = 0 W=0, co prowadzi do K ch = Q z W K ch = Q z W .

4.2

Z prawej części silnika mamy W = Q c Q z W= Q c Q z Z lewej części silnika mamy Q c = Q z + W Q c = Q z + W . Dlatego też W = Q c Q z = Q c Q z W= Q c Q z = Q c Q z .

4.3

a. e = 1 T z T c = 0,55 e= 1 T z T c =0,55; b. Q c = e W = 9,1 ⁢⁢ J Q c = e W = 9,1 ⁢⁢ J ; c. Q z = Q c W = 4,1 ⁢⁢ J Q z = Q c W = 4,1 ⁢⁢ J ; d. 273 °C 273 °C , 400 °C 400°C.

4.4

a. K ch = T z T c T z = 10,9 K ch = T z T c T z =10,9; b. Q z = K ch W = 2,18 ⁢⁢ kJ Q z = K ch W = 2,18 ⁢⁢ kJ ; c. Q c = Q z + W = 2,38 ⁢⁢ kJ Q c = Q z + W = 2,38 ⁢⁢ kJ .

4.5

Kiedy ciepło przepływa do zimnego rezerwuaru, energia wewnętrzna (głównie kinetyczna) lodu wzrasta, co skutkuje zwiększeniem średniej prędkości cząsteczek, przez co zmienność położenia cząsteczek w kostce lodu wzrasta. Rezerwuar staje się bardziej uporządkowany, ale z powodu dużej liczby cząsteczek rezerwuaru nie kompensuje to wzrostu entropii pozostałej części układu.

4.6

Q T c Q T c , Q T z Q T z , Q T c T z T c T z Q T c T z T c T z .

4.7

a. 4,71 ⁢⁢ J K 4,71⁢⁢ J K ; b. 4,18 ⁢⁢ J K 4,18 ⁢⁢ J K ; c. 0,53 ⁢⁢ J K 0,53⁢⁢ J K .

Pytania

1.

Jednymi z możliwych rozwiązań są: ruchy bez tarcia, ograniczone sprężanie i rozprężanie, wymiana energii w formie ciepła na skutek nieskończenie małych różnic temperatur, przepływ prądu przez przewodnik o zerowej rezystancji.

3.

Temperatura powietrza w kuchni wzrośnie, ponieważ ciepło emitowane za lodówką jest większe niż chłodzenie z wnętrza lodówki.

5.

Jeśli połączymy silnik idealny i rzeczywistą chłodziarkę z silnikiem przekształcającym ciepło Q Q z ciepłego rezerwuaru w pracę W = Q W=Q, aby napędzać chłodziarkę, to ciepło oddane do ciepłego rezerwuaru przez chłodziarkę będzie wynosić W + Δ Q W+ Δ Q , co w rezultacie da chłodziarkę idealną, która przenosi ciepło Δ Q ΔQ z zimnego rezerwuaru do ciepłego rezerwuaru bez żadnego efektu ubocznego.

7.

Pompy ciepła mogą efektywnie wydobywać ciepło z ziemi w chłodne dni lub usuwać ciepło z domu w cieplejsze dni. Z drugiej strony pompy ciepła są kosztowne, wymagają konserwacji i nie pracują wydajnie, gdy różnica temperatury w domu i na zewnątrz jest bardzo duża. Koszt zakupu ogrzewania elektrycznego jest znacznie niższy niż w przypadku pompy ciepła, ale koszt użytkowania może być wyższy, jeśli sporo ogrzewamy i cena prądu jest wysoka.

9.

Reaktor jądrowy wymaga niższej temperatury do pracy, więc jego wydajność nie będzie tak duża, jak wydajność elektrowni cieplnej. W argumencie tym nie uwzględnia się, że ilość energii wytwarzanej w jednej reakcji jądrowej jest znacznie wyższa od energii wytwarzanej podczas spalania paliw kopalnych.

11.

W celu zwiększenia sprawności silnika należy zwiększyć temperaturę ciepłego rezerwuaru i zmniejszyć temperaturę zimnego rezerwuaru. Zależności te pokazane są na Równania 4.3.

13.

Procesy adiabatyczne i izotermiczne.

15.

Jeśli nie ma wymiany ciepła, to entropia ulegnie zmianie jedynie w przypadku procesu nieodwracalnego.

17.

Entropia jest funkcją nieuporządkowania, a więc wszystkie odpowiedzi się powielą.

Zadania

19.

4,53 10 3 ⁢⁢ J 4,53 10 3 ⁢⁢J.

21.

4,5pV04,5pV0.

23.

0,667 0,667.

25.

a. 0,556 0,556; b. 125 ⁢⁢ J 125⁢⁢J.

27.

a. 0,5 0,5; b. 100 J 100J; c. 50 ⁢⁢ J 50⁢⁢J.

29.

a. 600 J 600J; b. 800 ⁢⁢ J 800⁢⁢J.

31.

a. 69 J 69J; b. 11 J 11J.

32.

2 2.

34.

50 ⁢⁢ J 50⁢⁢J.

36.
Wykres przedstawia izotermy i adiabaty dla cyklu Carnota oraz cztery punkty: A, B, C i D. Na osi poziomej jest objętość V, a na pionowej temperatura T. Wartość temperatury dla punktów A i B wynosi T 1, a dla C i D T 2.
38.

a. 900 J 900J; b. 100 ⁢⁢ J 100⁢⁢J.

40.

a. 546⁢⁢K546⁢⁢K; b. 137⁢⁢K137⁢⁢K.

42.

1 ⁢⁢ J K 1 ⁢⁢ J K .

44.

13⁢⁢JK⁢⁢mol13⁢⁢JK⁢⁢mol.

46.

Q T c Q T c , Q T z Q T z , Q 1 T z 1 T c Q 1 T z 1 T c .

48.

a. 540 ⁢⁢ J K 540 ⁢⁢ J K ; b. 1600 ⁢⁢ J K 1600⁢⁢ J K ; c. 1100 ⁢⁢ J K 1100⁢⁢ J K .

50.

a. Q = n R Δ T Q= n R Δ T ; b. S = n R ln T 2 T 1 S= n R ln T 2 T 1 .

52.

3,78 10 3 ⁢⁢ W K 3,78 10 3 ⁢⁢ W K .

54.

430 ⁢⁢ J K 430⁢⁢ J K .

56.

80 ⁢⁢ °C 80⁢⁢°C, 80 ⁢⁢ °C 80⁢⁢°C, 6,7 10 4 ⁢⁢ J 6,7 10 4 ⁢⁢J, 215 ⁢⁢ J K 215⁢⁢ J K , 190 ⁢⁢ J K 190 ⁢⁢ J K , 25 ⁢⁢ J K 25⁢⁢ J K .

58.

a. Δ S H 2 O = 215 ⁢⁢ J K Δ S H 2 O = 215 ⁢⁢ J K ; b. Δ S rezerwuar = 208 ⁢⁢ J K Δ S rezerwuar = 208 ⁢⁢ J K ; c. Δ S Wszechświat = 7 ⁢⁢ J K Δ S Wszechświat = 7 ⁢⁢ J K .

60.

a. 1200 ⁢⁢ J 1200⁢⁢J; b. 600 ⁢⁢ J 600⁢⁢J; c. 600 ⁢⁢ J 600⁢⁢J; d. 0,5 0,5.

62.

Δ S = n C V ln T 2 T 1 + n C p ln T 3 T 2 Δ S = n C V ln T 2 T 1 + n C p ln T 3 T 2 .

64.

a. 0,33 0,33, 0,39 0,39; b. 91 ⁢⁢ % 91⁢⁢%.

Zadania dodatkowe

66.

1,45 10 7 ⁢⁢ J 1,45 10 7 ⁢⁢J.

68.

a. V B = 0,042 ⁢⁢ m 3 V B = 0,042 ⁢⁢ m 3 , V D = 0,018 ⁢⁢ m 3 V D = 0,018 ⁢⁢ m 3 ; b. 13 000 ⁢⁢ J 13 000⁢⁢J; c. 13 000 ⁢⁢ J 13 000⁢⁢J; d. 8000 ⁢⁢ J 8000 ⁢⁢ J ; e. 8000 ⁢⁢ J 8000 ⁢⁢ J ; f. 6200 ⁢⁢ J 6200⁢⁢J; g. 6200 ⁢⁢ J 6200 ⁢⁢ J ; h. 39 ⁢⁢ % 39⁢⁢%, a sprawność wynikająca z temperatur 40 ⁢⁢ % 40⁢⁢%. Różnica wynika z błędów zaokrąglania.

70.

670 ⁢⁢ J K 670 ⁢⁢ J K .

72.

a. 570 ⁢⁢ J K 570 ⁢⁢ J K ; b. 570 ⁢⁢ J K 570⁢⁢ J K .

74.

82 ⁢⁢ J K 82⁢⁢ J K .

76.

a. 2000 ⁢⁢ J 2000⁢⁢J; b. 40 ⁢⁢ % 40⁢⁢%.

78.

60 ⁢⁢ % 60⁢⁢%.

Zadania trudniejsze

86.

18 ⁢⁢ J K 18⁢⁢ J K .

90.

K ch = 3 p 1 p 2 V 1 5 p 2 V 3 3 p 1 V 1 p 2 V 1 K ch = 3 p 1 p 2 V 1 5 p 2 V 3 3 p 1 V 1 p 2 V 1 .

92.

W = 110 000 ⁢⁢ J W= 110 000 ⁢⁢ J .

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.