FIZIKA 2
VETITE E GAZEVE
Gjendja e cdo sistemi percaktohet nepermjet parametrave te gjendjes, te cilet NE rastin e gazeve jane P,V,T. NE qofte se parametrat nuk ndryshojne me kalimin e kohes kemi gjendjen e ekuilibrit termik. Dy trupa ne ekuiliber termik me nje te trete jane ne ekuliber termik me njeri-tjetrin(ligji zero I termodinamikes)
Kalimi i sitemit nga nje gjendje ekuilibri ne nje tjeter quhet proces. Kur koha e procesit eshte shume me e gjate se koha e relaksacionit procesi quhet kuazistatik.
Me gaz ideal nenkuptojme gazin, molekulat e te cilit I marrim si pika material(me masa te paperfillshme) e qe nuk bashkeveprojne me njera-tjetren. Ne cfaredo kushte temperature e shtypjeje gazi ideal ndoshet vetem ne gjendje te gazte.
Kur gazi merr pjese ne nej izoproces I nenshtrohet ligjeve te vecanta te gazeve, karakteristike per procesin:
(V=cte, proces izohorik) (P= cte, proces izobarik)
P1V1=P2V2 (T= cte, proces izotermik)
Gjendja e ekuilibrit e nje gazi percaktohet nga makroparametrat P,V e , te cilet jane te ndervarur nga njeri-tjetri. Kjo lidhje me ane te ekuacionit te pergjithsshem te gjendjes se gazit ideal:
Rrjedhim I drejtperdrejt I tij eshte qe shpreh lidhjen ndermjet parametrave te gjendjes se nej mase te dhene gazi, kur ky I fundit kalon nga gjendja ne nje tjeter.
Ekuacioni themelor I gjendjes se gazit percakton shtypjen e gazit(makroparameter) ne funksion te karakteristikave te molekulave(mikroparametrave) .
Te dhenat tregojne se me rritjen e temperatures intensifikohet levizja termike e molekulave te gazit, pra rritet energjia kinetike mesatare e levizjes tejbartese te molekulave. Ne nje temperature te dhene molekulat e cdo gazi kane nje energji kinetike mesatare kT. Shpejtesine e molekulave te gazeve te ndryshme per te njejten temperature T jane te ndryshme.Keto perfundime vlejne dhe per gazet reale, qe ndoshen ne temperature jo shume te uleta( larg temperatures se lengezimit) dhe shtypje jot e medha.
Sistemi termodinamik quhet nje system trupash,qe shkembejne energji ne formen e punes ose te nxehtesise , si midis tyre edhe midis trupave te mjedisit te jashtem.
Nxehtesia eshte energjia e transferuar midis trupave vetem si rrjedhim I ndryshimit te temperatures midis tyre.
Sasia e nxehtesise e nevojshme per te ngritur temperature e nje moli lende me 1 grade quhet nxehtesi specifike molare ose kapacitet termik molar C=cM
Sasisa e nxehtesise qe nevojitet per te shnderruar 1 kg lende te ngurte te marre ne temperaturen e shkrirjes ne leng quhet nxehtesi specifike e shkrirjes dhe shenohet Lsh
Sasia e nxehtesise qe nevojitet per te shnderruar 1 kg leng te marre ne temperaturen vlimit,ne avull quhet nxehtesi specifike e avullimit(Ia)
Puna e kryer nga gazi(sistemi)varet jo vetem nga gjendjet fillestare dhe perfundimtare, por edhe nga karakteristikat e procesitd.m.th rruga termodinamike midis dy gjendjeve,
a) Ne procesin izobar A=p(V2-V1)
Parimi I pare I termodinamikes pohon: Energjia e brendshme e sistemit ndryshon kur kryhet pune mbi system(ose nga sistemi) dhe kur shkemben nxehtesi me mjedisin e jashtem ∆U=Q-A
- Per sistemin e izoluar Q=0;A=0; ∆U+0;U1=U=Cte
- Puna e plote e kryer nga sistemi ne cdo cikel eshte e barabarte me nxehtesine e future ne cdo cikel
- Ne procesin isobar A=0 kemi ∆U=Q
- Ne procesin isobar parimi I pare shkruhet Q=∆U+A
- Ne procesin adiabatic Q=0, ∆U=-A. Pra ne zgjerimin adiabatic energjia e brendshme zvogelohet.
Motori termik eshte mjeti qe kthen nxehtesine ne pune mekanike. Ai vepron midis nje rezervuari te ngrohte TH dhe nje rezervuari te ftohte me temperature TC. Ne cdo cikel motori thith nxehtesine QH nga rezervuari I ngrohte. Nje pjese e kesaj nxehtesie perdoret per te ktryer punen A dhe pjesa qe mbetet QC kalon ne rezervuarin e ftohte.
Rendimenti I motorit termik eshte ose
Parimi I dyte I termodinamikess sipas Kelvin Plankut phon: Eshte e pamundur per nje motor termik,qe vepron ne nje cikel te ktheje nxehtesine qe merr plotesisht ne pune.
Sipas Klauzius: "Eshte e pamundur per nje motor qe punon ne menyre ciklike te kaloje nxehtesine vazhdimisht nga nje trup I ftohte ne nje trup te ngrohte pa futjen e punes ose e efekteve te tjera nga mjedisi I jashtem".
Cikli Karno perbehet nga dy procese izotermike dhe dy procese adiabatike(dy izoterma dhe dy adiabat).
Rendimenti teorik I Karno jepet ose
Frigoriferi eshte nej makine termike qe punon ne drejtim te kundert. Ai merr nxehtesi Qc nga dhoma e ftohte dhe con nje sasi me te madhe nxehtesie Qh ne ajrin e jashtem me te ngrohte.
FUSHA ELEKTROSTATIKE
Bashkeveprimi elektromagnetik eshte nje nder kater bashkeveprimet themelore te natyres. Ngarkesa elektrike eshte shkaku I bashkeveprimit elektromagnetik.
Cdo ngarkese elektrike makroskopike perbehet nga nje grumbull shume I madh ngarkesash elementare. Ngakesa elementare mbartet nga grimcat elementare si elektrone,protone etj. Ajo ka vleren e=± 1.6 x 10-19 C
Ngarkesat me shenja te njejta shtyhen,kurse ato me shenja te kunderta terhiqen.
Bashkeveprimi elektrostatik karakterizon bashkeveprimit me te nderlikuar,atij elektromagnetik.
Si ne rastin e elektrizimit makroskopik ashtu dhe ne mikrobote vlen ligji I ruajtjes se ngarkesave.
Ligji I Kulonit eshte ligji themelor I elektrostatikes. Ai vlen per grimcat elementare te ngarkuara, grimcat mikroskopike si berthama atomike,atome te jonizuara etj , si dhe per ngarkesat pikesore. Ligji ka vlere edhe per fy ngarkesa te shperndare njetrajtesisht ne sfera.
Forcat veprojne ne drejtimin qe bashkon dy ngarkesat dhe kane karakter vektorial. Koeficenti k eshte I dhene me vleren : k= 9 x 109 Nm2/C2
Pavarsisht si eshte krijuar fusha ajo percaktohet ne cdo pike te hapesires me ane te forces F qe ushtrohet mbi nje ngakese pikesore prove te vendosur ne piken ne fjale, pjestuar me madhesine e ngakeses:
Njesia e fushes ne SI eshte N/C,
Vija e forces se fushes elektrostatike eshe ajo vije ( pergjithsisht e lakuar) tangjentja ne cdo pike te se ciles perputhet me drejtimin dhe kahun e fushes ne ate pike.
Puna e forcave elektrostatike gjate zhvendosjes se ngarkeses nga nje pike e fushes ne nje tjeter varet nga pozicioni I ketyre pikave dhe jo nga trajta e rruges qe zgjidhet per te bere zhvendosjen. Puna e bre nga forcat elektrostatike gjate zhvendosjes se ngarkeses ne nej lakore te mbyllure shte zero.
Puna per zhvendosjen e ngarkeses nga nje pike ne nje pike tjeter eshte e barabarte me diferencen e energjise potenciale te ngarkeses ne keto pika.
Potenciali elektrik ne nej pike cfaredo te fushes eshte I barabarte me energjine potenciale ten je ngarkese prove positive 1C te vendosur ne piken ne fjale. NJesia e potencialit eshte 1 Volt=1V=1J/C=1JC-1
Diferenca e potencialeve Vab ndermjet dy pikave a dhe b te fushes eshte e barabarte numerikisht me punen qe kryejne forcat e fushes gjate zhvendosjes se ngarkese +1C nga a ne b
Potenciali I nje ngarkese pikesore q-burim I fushes ne nje pike r larg saj.Kur potenciali ne pambarim,merret zero (V›→0 per r → ∞)
Ne rastin e fushes se njetrajtshme fusha elektrike jepet me diferencen e potencialeve ted y pllakave paralele qe formojne fushen me formulen:
Ku d eshte largesia e pllakave. Qe ketej kemi edhe kete njesi te njevlefshme te fushes : 1V/m=1 Vm-1
Fusha elektrike afer nje percuesi te ngarkuar eshte proporcionale me dendesine e ngarkese siperfaqsore ne ate pike te percuesit
Raporti I ngarkeses me diferencen e potencialeve ndermjet dy percuesve quhet kapacitet I kondensatorit : njesia ne SI e kapacitetit eshte Faradi 1F=1CV-1
Kapaciteti I kondensatorit eshte I percaktuar vetem nga vetite e tij gjeometrike dhe jo nga ngarkesa. Per kondensatoret e rrafshet(plan) kapaciteti jepet me formulen: ku S eshte siperfaqja e pllakave percuese dhe d-largesine e tyre. Qe ketej dalin edhe njesite e tjera te kapacitet: 1F=1C2N-1m-1
Kondensatoret lidhen ne seri dhe ne parallel. Kapaciteti i njevlefshem per lidhjen ne seri ose parallel ted y kondensatoreve me kapacitet C1 dhe C2 jepet me formulat C paralel = C1 + C2
Ku Q- eshte ngarkesa e tij dhe V potenciali I tij. Edhe ky kapacitet varet gna vetite gjeometrike te percuesit. Energjia e njevlefshme me te paren I atributohet fushes elektrike te kondensatorit. Dendesia e energjise se fushes eshte:
Dielektriket e futura ne hapesire ndermjet armaturave te kondensatorit permirsojne punen e tij dhe rritin kapacitetin elektrik-aftesine per te grumbulluar sa me shume ngarkesa konstantja dielektrike e mjedisit te perdorur perkufizohet me raportin e kapacitetit te tij me dielektrik-C me ate ne zbrazetire-C0. Per nje kondensator te fiksuar :
Per nje ngarkese te dhene ne kondensator fusha dhe potenciali dielektrik zvogelohen e here.
RRYMA ELEKTRIKE KONSTANTE
Qarku elektrik perbehet nga burimi I rrymes dhe konumatoret te cilet jane dy llojesh: termike dhe jotermike
Cdo burim rryme karakterizohet nga f.e.m. dhe rezistenca e brendshme r. kahu I f.e.m. eshe nga poli(-) tek poli (+) Brenda burimit.
F.e.m. e nje burimi eshte numerikisht e barabarte me punen qe kryejne forcat anesore te burimit kur neper te zhvendoset njesia e ngarkeses positive
Meqense Ab=EaL,del =EaL,ku L-jane permasat gjatesore. Te zones Brenda burimit ku veprojne forcat anesore.
Rezistenca elektrike e mjediseve percjellese lineare(omike) varet vetem nga lloji dhe permasat e percjellesit si dhe nga temperature kurse permjediset percjellese lineare(jo-omike) varet dehe nga diferenca e potencialeve ne skajet e percjellesit. Kur mjedisi linear ka forme cilindrike me gjatesi L dhe seksion terthor S rezistenca e tij eshte:
Per percjellesit metalike dhe lektrolite varesia e rezistences nga temperature jepet me:
Ku R0 eshte rezistenca ne nje temperature referuse , e cila zakonisht merret 200C. per metalet α>0,kurse per elektrolitet α<0.
Ligji I omit per rrymen konstante per nje pjese homogjene te qarkut eshte: Per pjesen heterogjene te qarkut,ku vepron ligji I omit eshte: per qarkun e plote Ligji I Omit eshte: ku r-eshte rezistenca e brendshme e burimit dhe R-eshte rezistenca e pjeses se jashtme te qarkut.
Per efektin termik te rrymes ka vend ligji I Xhaul-Lencit ne perputhje me tecilin nxehtesia qe cliron rryma gjate kohes t,ne percjellesin me rezistence R,homogjene ose heterogjene eshte: Q=I2RT
Fuqia termike eshte: N=I2R
Energjia e burimit εIt
Energji termike I2(R+r)t
Energji jotermike εkIt
Ne perputhje me ligjin e shnderrimit dhe te ruajtjes se energjise: εIt=εkIt+I2(R+r)t Prej nga merret shprehja per caktimin e rrymes ne qark ne pranine e nje konumatori jotermik: Ku R-eshte rezistenca e qarkut te jashtem dhe rezistenca e burimit.
Konsumatori jotermik eshte heterogjen dhe karakterizohet ne femk qe vepron kur kalon rryma elektrike> miresine e konsumatorit jotermik p.sh. te nje elektromotori qe punon ne tensionin U, e tregon rendimenti.
Per nje grup elementesh te njejte te lidhur ne parallel fem e baterise eshte e njejte me ate te nje elementi d.m.th ε=ε0
Per te llogaritur intensitetet e rrymave ne deget e nje qarku te nderlikuar perdoren dy rregullat Kirkofit.
Per nyjet ku IS - jane rrymat qe hyjne dhe IK- jane rrymat qe dalin nga e njejta nyje.
Per sythet
Kur zbatohet rregulli I sytheve duhet bere kujdes ne percaktimin e shenjave te fem dhe te rrymave .
FUSHA MAGNETIKE KONSTANTE ELEKTROMAGNETIZMI
Dy ngarkesa elektrike ne levizje pervecse bashkeveprojne me forca elektrike sipas ligjit te Kulonit,bashkeveprojne edhe me forca magnetike,duke krijuar secila fushen e saj magnetike.
Por ne natyre kemi dhe magnete te perhershem qe jane copa celiku ne forma shufre te drejte ose patkoi. Cdo magnet ka dy pole: ne polin very(N) dhe jug(J) sado I vogel qofte ai
Polet e njejte shtyhen ndersa te kunderta te rhiqen. Pra forcat magnetike jane here shtytese here terheqese.
Bashkeveprimi magnetic realizohet nepermjet fushes magnetike
Toka eshte nje magnet gjigand qe ka polin veri (N) je jugun gjeografik dhe polin jug ne veriun gjeografik(ato jane pak te spostuara)
Magnetizmi me induksion eshte magnetizmi I trupave metalike kur ato ndodhen ne nej fushe magnetike: a) kemi magnetizimi I perhershem dhe b)perkohshem.
Grafikisht fusha magnetike paraqitet me ane te vijave te forces se kesaj fushe qe shpesh quhet "spektri magnetic". Vijat e fushes magnetike jane gjithnje te mbyllura.
Fushe magnetike krijojne dhe percjellesit me rryme, sepse ne ta levizin ngarkesa elektrike. Drejtimi I vijave te forces te fushes mganetike gjendet me rregullen e dores se djathte.
Madhesia fizike kryesore qe karaterizon fushen magnetike nga pikpamja e forcave te saj eshte induksioni magnetic
Fusha magnetike vepron mbi percjellesin me rryme I dhe gjatesi l me forcen ose si vlere F=I l B sinα Kjo force quhet forca e Amperit dhe drejtimi dhe kahu I saj percaktohen me rregullen e dores se majte.
Dy percjellesit drejtvizore me rryme bashkeveprojne midis tyre me forcen , qe mund te jete terheqese ose shtytese,ne varesi te kahut te rrymave.
Kur nje ngarkese q leviz ne nej fushe magnetike mbi te ushtrohet nej force qe quhet forca e Lorencit qe jepet si vektor ose si vlere
Nje kontur I mbyllur me rryme ne nje fushe magnetike rrotullohet, sepse mbi te vepron cifti I forcave magnetike,me momentin rrotullimi Ose Ku P=IS Quhet moment magnetik I konturit
Vetite magnetike te lendeve shprehen nepermjet madhesise fizike qe quhet pershkueshmeri magnetike e lendes : tregon sa here ndryshon fusha magnetike ne lende ne krahasim me boshllekun. Kjo madhesi s'ka njesi
Lendet persa u perket vetive magnetike ndahen ne tre grupe:
a) Diamagnetike
b) Paramagnetike >1
c) Ferromagnetike >>1 ne keto lende kemi magnetizim mbetes.
INDUKSIONI ELEKTROMAGNETIK
Fluksi magnetic eshte pingule me vijat Neper te kalojne aq vija sa c'eshte vlera e B aty. Puna e forcave te fushes magnetike llogaritet me formulen e Maksuellit
Dukuria e induksionit elektromganetik e zbuluar me 1831 mga Majkell Faradei,eshte nje nga dukurite me te rendesishme te Fizikes. Gjen zbatime te shumta ne praktike. Thelbi I saj eshte: Ne nej kontur te mbyllur percjelles do te shfaqe f.e.m. e induksionit n.q.s fluksi magnetik qe e pershkon ate ndryshon ne varesi te kohes. Vlera e f.e.m. te induksionit eshte ne perpjestim te drejte me shpejtesine e ndryshimit te fluksit: F.e.m e induksionit lind rrymen e induktuar.
Rryma e induktuar ka gjithnje ate kah qe me fluksin e fushes se vete magnetike te kndershtoje ndryshimin e fluksit te induksionit magnetic qe e krijon kete rryme ose sic thuhet ndryshe shkakun e prodhimit te vet. Ky ligj eksperimental mban emrin e Lencit
Ne dukurine e induksionit magnetic konturi percjelles luan rol dytesor dhe sherben si "deshmitar" per te vene ne dukje lindjen e fushes elektrike nga fusha magnetike e ndryshueshme.
Rrymat Fyko lindin sa here kemi te bejme me percjelles massive qe bashkeveprojne me fusha magnetike.
Fusha magnetike e ndryshueshme mund te shoqerohet me lindjen e nej fushe elektrike shtjellore. Vijat e forces se kesaj fushe jane te mbyllura.
Puna e forcave te fushes elekrtike shtjellore sipas nje rruhe te mbyllur nuk eshte zero. Kjo e dallon ate nga fusha elektrostatike
Autoinduksion do te thote veteinduksion. Dukuria eshte e lidhur me ndryshimin e rrymes ne vet konturin percjelles ku rrjedh rryme. F.e.m. e autoinduksionit eshte ne perpjestim te drejte me shpejtesine e ndryshimit te rrymes
Fusha magnetike zoteron mase,impuls dhe energji.