Kapitel 4, 5 och 9 Flashcards
Kinetisk energi
Ek. Alla föremål som rör sig har kinetisk energi. Kallas även rörelseenergi. T.ex en person som promenerar, en bok som kastas.
Potentiell energi
Ep. Potentiell energi är energi som är “lagrad” i ett föremål eller i ett system. Den potentiella energin har potential att få något att hända (omvandlas till annan energiform).
T.ex en låda lyfts från golvet upp på en hylla => lådan får Ep, har potential att falla => Ek
Denna typ av Ep kallas lägesenergi
T.ex en pilbåge spänns => bågen får Ep, har potential att falla tillbaka => pilen får Ek
Denna typ av Ep kallas elastisk energi
Mekanisk energi
Summan av Ep och Ek för ett föremål eller system.
Mellan atomer finns krafter. Kan jämföras ed fjädrar. Atomerna “fjädrar” fram och tillbaka kring jämviktslagen.
När en fjäder dras ut => potential att fjädra tillbaka (Ep)
När fjädern släpps => rörelse (Ek)
Inre energi
Inre energi är den mekaniska energin hos atomer och molekyler, dvs Ep + Ek i ett föremål. Kallas även termisk energi och värmeenergi.
Värme
Värme är energi under transport, dvs energi som flödar från ett varmare område till ett kallare. Värmeöverföring kan ske på tre olika sätt:
- Ledning (konduktion)
Atomernas rörelseenergi sprids genom att de stöter till varandra och ger varandra rörelseenergi, t.ex handflata mot ett varmt element. - Strömning (konvektion)
Värmeenergin sprids på grund av skillnader i densitet. T.ex varm luft som stiger eftersom den har lägre densitet än kall luft. På så vis kommer luften i rörelse och värmen sägs strömma från värmekällan. - Strålning
Både för ledning och strömning krävs att värmen kan spridas genom ett ämne, men värme kan även överföras mellan föremål utan hjälp av materia. Genom elektromagnetisk värmestrålning får t.ex jordklotet värme från solen trots att det inte finns något ämne mellan jorden och solen som kan överföra värmen.
Temperatur
Temperatur är ett mått på den genomsnittliga rörelseenergin hos atomer och molekyler (dvs inre Ek).
- Temperaturen ökar när Ek ökar och minskar när Ek minskar.
- Temperaturen påverkas inte när Ep ändras
Detta ger istället fasövergång
SI-enhet för temperatur är 1 K (kelvin)
Vilken temperatur om Ek=0?
Den absoluta nollpunkten: 0 K = -273,15 °C
Hur mycket energi behövs för att höja temperaturen?
Beror på:
- massan, m
- ämnets egenskaper, c
- hur stor temperaturförändring, ΔT
E = c * m * ΔT
SI-enhet : 1 J (joule)
Specifik värmekapacitet, c
Den energimängd som krävs för att höja temp 1 K hos massan 1 kg av ett visst ämne.
Den energimängd som avges då temp sjunker 1 K hos massan 1 kg av ett visst ämne.
c är olika för olika ämnen och aggregationstillstånd
SI-enhet: 1 J/(kg*K)
Specifik smältentalpi, Cs
Den energin som krävs för att smälta 1 kg av ämnet.
Den energi som avges få 1 kg av ämnet stelnar.
E = Cs * m
SI-enhet: 1 J/kg
Specifik ångbildningsentalpi, Ck
Den energin som krävs för att förånga 1 kg av ämnet.
Den energi som avges få 1 kg av ämnet kondenserar.
E = Ck * m
SI-enhet: 1 J/kg
Effekt, P
Anger hur snabbt en energiomvandling sker.
P = E/t
SI-enhet: 1J/s = 1 W (Watt)
Verkningsgrad, η
Anger hur stor del av tillförd energi som omvandlas till “nyttig” (beror på sammanhanget) energi.
η = nyttig energi / tillförd energi = nyttig effekt / tillförd effekt
OBS enhetslöst
energi ≠ effekt
Termodynamikens första huvudsats (energiprincipen)
Energi kan varken skapas eller förstöras, bara omvandlas till olika former.
Termodynamikens andra huvudsats
Värme strömmar aldrig av sig själva från ett kallare område till ett varmare.
Termodynamikens tredje huvudsats
Vid den absoluta nollpunkten skulle all rörelse och alla processer upphöra.
Momentanhastighet, v
Hastigheten vid ett visst ögonblick, dvs en exakt angivelse av hastigheten vid en viss tidpunkt, t.
Medelhastighet, v(medel)
Genomsnittlig hastighet under en viss tidsperiod, ofta en grov förenkling av verkligheten.
V(medel) = Δs / Δt
Läge-tid-graf (s-t-graf)
Hur ser en s-t-graf ut vid konstant hastighet?
Rät linje, dvs linjär funktion där s beror av t.
Hur kan v bestämmas ur en s-t-graf?
Lutningen ger v = Δs / Δt
Hastighet
v, storlek och riktning, vektor
Fart
l v l, endast storlek, skalär
Förflyttning
Δs
Tillryggalagd sträcka
l Δs l
Hastighet-tid-graf (v-t-graf)
Hur ser en v-t-graf ut när hast är konstant?
En rät horisontell linje, dvs lutningen 0
Hur kan förflyttningen bestämmas?
Δs = v * Δt
Fritt fall
Ett föremål faller fritt utan friktion eller andra bromsande krafter (t.ex luftmotstånd)
s-t-graf:
Andragradsfunktion
Hast ökar => acceleration (lutningen ökar)
v-t-graf:
Linjär funktion
Hast ökar => acceleration
Jämn ökning, konstant lutning => konstant acceleration
Acceleration
Accelerationen, a, anger hur mycket hastigheten v ändras per sekund. Motsvarar lutningen hos kurvan i en v-t-graf.
SI-enhet: 1 m/s^2
Accelerationen vid fritt fall: a = 9,82 m/s^2
Samma värde som tyngdkonstanten g. Vid fritt fall är det bara tyngdkraften som påverkar förmålet.
Acceleration är en vektor, har storlek och riktning. Negativ acceleration kallas inbromsning eller retardation.
Medelacceleration
Lutning hos en sekant i en v-t-graf
a(medel) = Δv / Δt
Konstant acceleration
Ger en rät linje i en v-t-graf
a = Δv / Δt
Formler vid konst acc (likformigt accelererad rörelse):
s = v(0)t + at^2 / 2
v = v(0) + at
Momentanacceleration
Anger accelerationen i ett visst ögonblick. I en v-t-graf i lutningen hos tangenten till en viss punkt.
Lägesenergi - en typ av potentiell energi
Storleken hos lägesenergi beror på:
- massan, m
- tyngdkonstanten, g
- höjden, h
Ep = mgh
SI-enhet: 1 Nm = 1 J
Ett föremål på en viss höjd har lägesenergin Ep=mgh (i förhållande till nollnivån). Om föremålet sedan släpps och får falla nedåt omvandlas lägesenergi till rörelseenergi. Om luftmotstånd och ev annan friktion bortses ifrån måste, enligt energiprincipen, rörelseenergin i en viss punkt längs fallsträckan vara lika stor som den dittills förlorade lägesenergin.
Genom att ta fram hur mycket föremålets lägesenergi minskat från den punkt där det släpptes till en annan punkt längs fallsträckan, kan föremålets rörelseenergi vid den lägre punkten bestämmas: Ek = ΔEp = mgΔh
Arbete, W
Fysikaliskt arbete innebär en energiomvandling (förändring av energin, ΔE)
T.ex lyftarbete, friktionsarbete, elektriskt arbete
W = F * Δs
Där kraft och förflyttning är parallella
SI-enhet: 1 Nm = 1 J
Hur beror rörelseenergin Ek av momentanhastigheten v?
Ek = m*v^2 / 2
