Treball, Energia i Termodinàmica: Conceptes i Lleis
Física3,33 KB
Principis de Conservació de l'Energia
Si només actuen forces conservatives, l'energia mecànica es conserva.
Si només actuen forces no conservatives (com la fricció), el treball realitzat per aquesta força no conservativa és igual a la variació de l'energia cinètica del cos.
Hi ha 2 tipus de fricció: l'estàtica i la dinàmica.
La variació de l'energia potencial (EP) és el treball, canviat de signe, que fan les forces conservatives sobre el cos.
Treball i Potència
Treball fet per una força variable
Es dóna en el moment en què la força no és constant, com en el cas d'una mola, depenent de la constant de deformació de la mola ($k$) i del valor del desplaçament d'aquesta mola.
Potència en translació
La potència ens relaciona el treball fet per una força i el temps que s'ha trigat en la seva consecució.
Treball, energia i potència en cossos en rotació
Determinen el treball fet en rotació a partir de l'angle girat i del moment de la força que provoca la rotació. L'energia acumulada en un cos en rotació la deduirem de l'expressió d'energia cinètica: $\frac{1}{2} I \omega^2$.
Termodinàmica Bàsica
Principis bàsics de la termodinàmica
És la ciència que estudia la calor, la temperatura i les transformacions energètiques.
- Temperatura: Indicador d'energia interna.
- Calor: L'energia que es transmet d'un cos a un altre de més temperatura a menys temperatura.
La quantitat de calor ($Q$) que cal comunicar a un cos de massa $m$ per augmentar la seva temperatura de $T_1$ a $T_2$.
Calor específica
És l'energia necessària per augmentar 1 ºC de temperatura la unitat de massa.
Poder calorífic
La quantitat de calor que pot subministrar la combustió completa de la unitat de massa d'un material.
La pressió ($p$) mitjana exercida per una força ($F$) per una superfície ($A$).
Lleis dels Gasos Perfectes
Els gasos no presenten ni un volum ni una forma constant. Les lleis dels gasos perfectes relacionen pressió, volum i temperatura.
Llei de Boyle-Mariotte
A temperatura constant, el volum ocupat per un gas és inversament proporcional a la seva pressió.
Llei de Gay-Lussac
A pressió constant, el volum ocupat per un gas perfecte és directament proporcional a la seva temperatura absoluta.
Nota: Podem anomenar la 2a llei (a volum constant): la pressió absoluta d'una massa de gas és directament proporcional a la temperatura absoluta d'aquests.
Primer Principi de la Termodinàmica
Convencions de signes:
- Q+ : Si el calor entra.
- Q- : Si el calor surt.
- W+ : Si el sistema fa el treball.
- W- : Si el sistema rep el treball.
Treball fet per un gas segons el procés
- Isobàric: Un procés termodinàmic durant el qual la pressió roman constant.
- Isòcor: Volum constant ($W = 0$).
- Isotèrmic: Temperatura constant.
- Adiabàtic: És aquell procés que té lloc sense cap intercanvi d'energia amb l'exterior, és a dir, dins d'un sistema totalment aïllat.