ΣΤΕΡΓΙΟΣ ΠΕΛΛΗΣ | 4:05 μ.μ. | | | | | Best Blogger Tips

ΤΑΧΥΤΗΤΕΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ

|
ΤΑΧΥΤΗΤΕΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ
ΤΑΧΥΤΗΤΕΣ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ
ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Σ' ένα αυτοκίνητο,ανάμεσα στον κινητήρα και τους κινητήριους τροχούς υπάρχουν μηχανισμοί που επιτρέπουν ή εμποδίζουν να μεταδίδεται η στροφική κίνηση του κινητήρα στους τροχούς. 
Σύστημα μετάδοσης του αυτοκινήτου
 Οι μηχανισμοί αυτοί επιτυγχάνουν επίσης διαφορετικές συχνότητες περιστροφής ανάμεσα στον κινητήρα και τις ρόδες.Το σύνολο των διατάξεων αυτών συνιστούν το σύστημα μετάδοσης του αυτοκινήτου.

ΑΜΠΡΑΓΙΑΖ (ΣΥΜΠΛΕΚΤΗΣ)

 Το αμπραγιάζ είναι τοποθετημένο ανάμεσα στον κινητήρα και το κιβώτιο των ταχυτήτων.
Ηλεκτρομαγνητικός συμπλέκτης
 Το αμπραγιάζ επιτρέπει:
α) να συμπλέκουμε,δηλαδή να πραγματοποιούμε μια προοδευτική σύνδεση ανάμεσα στον πρωτεύοντα άξονα περιστροφής του κινητήρα(στροφαλοφόρο) και το υπόλοιπο σύστημα μετάδοσης.
β) να αποσυμπλέκουμε,δηλαδή να καταργούμε παροδικά αυτή τη σύνδεση κατά τη διάρκεια των αλλαγών ταχυτήτων.

ΚΙΒΩΤΙΟ ΤΑΧΥΤΗΤΩΝ   
           
 Στην περίπτωση ενός κλασικού αυτοκινήτου εάν εφαρμόζαμε απ' ευθείας τη στροφική κίνηση του στροφαλοφόρου στους τροχούς, τότε, για συνηθισμένες συνθήκες λειτουργίας του κινητήρα (4000 στροφές/min),το αυτοκίνητο θα έπρεπε να κινείται με ταχύτητα 450 km/h.Οι τροχοί πρέπει να περιστρέφονται πιο αργά από το στροφαλοφόρο.
Η λειτουργία του κιβωτίου ταχυτήτων
 Το κιβώτιο ταχυτήτων πετυχαίνει ακριβώς αυτόν τον υποπολλαπλασιασμό των στροφών.
 Το κιβώτιο ταχυτήτων δίνει τη δυνατότητα:
α) στους τροχούς να στρέφονται πιο αργά από τον κινητήρα,
β) να μεταβάλλουμε,ανάλογα με τις ανάγκες της στιγμής,τη ροπή του ζεύγους δυνάμεων που ασκείται στους κινητήριους τροχούς.
 Το κιβώτιο ταχυτήτων περιλαμβάνει ένα σύστημα γραναζιών διαφορετικών  διαμέτρων.
Το κιβώτιο ταχυτήτων περιλαμβάνει ένα σύστημα γραναζιών διαφορετικών  διαμέτρων
 Δύο αντίθετες δυνάμεις με ίσα μέτρα και διαφορετικούς φορείς αποτελούν ζεύγος.Το μέτρο της ροπή του ζεύγους είναι ίσο με το γινόμενο του μέτρου των δυνάμεων επί την κάθετη απόσταση μεταξύ  των φορέων τους:

                                                                               τ=F·l

  Η ροπή ενός ζεύγους είναι ίδια ως προς οποιοδήποτε σημείο αναφοράς.
Με το μοχλό των ταχυτήτων  φέρνουμε σε επαφή ένα γρανάζι του δευτερεύοντος άξονα (έξοδος του κιβωτίου) με ένα του ενδιαμέσου άξονα
 Αποσυμπλέκουμε πατώντας το αμπραγιάζ.Με το μοχλό των ταχυτήτων φέρνουμε σε επαφή ένα γρανάζι του δευτερεύοντος άξονα (έξοδος του κιβωτίου) με ένα του ενδιαμέσου άξονα.
Αφήνουμε το αμπραγιάζ,ο στροφαλοφόρος θέτει σε περιστροφή τον ενδιάμεσο άξονα (είσοδος του κιβωτίου) κι αυτός με τη σειρά του το δευτερεύοντα άξονα
 Αφήνουμε το αμπραγιάζ,ο στροφαλοφόρος θέτει σε περιστροφή τον ενδιάμεσο άξονα (είσοδος του κιβωτίου) κι αυτός με τη σειρά του το δευτερεύοντα άξονα.

ΠΡΩΤΗ

 Στην πρώτη το γρανάζι Δ1 του δευτερεύοντος άξονα συναρμόζει με το γρανάζι Ε1 του εν διάμεσου.Η ακτίνα του γραναζιού Δ1 (RΔ1) είναι περίπου τέσσερις φορές μεγαλύτερη από την ακτίνα του γραναζιού Ε1 (RΕ1).
 Ανάμεσα στις γωνιακές ταχύτητες περιστροφής των γραναζιών ισχύει η σχέση:

                                                                               ωΔ1Ε1=RΕ1/RΔ1

 από την οποία προκύπτει ότι η συχνότητα περιστροφής του Δ1 είναι τέσσερις φορές μικρότερη από αυτήν του Ε1.Ταυτόχρονα η ροπή του ζεύγους που στρέφει τα γρανάζια θα είναι τέσσερις φορές μεγαλύτερη για το Δ1 σε σχέση με το Ε1 γιατί ενώ οι δυνάμεις είναι ίσες η απόσταση μεταξύ των φορέων τους τετραπλασιάζεται στο Δ1.
Ταυτόχρονα η ροπή του ζεύγους που στρέφει τα γρανάζια θα είναι τέσσερις φορές μεγαλύτερη για το Δ1 σε σχέση με το Ε1 γιατί ενώ οι δυνάμεις είναι ίσες η απόσταση μεταξύ των φορέων τους τετραπλασιάζεται στο Δ1
 Το αυτοκίνητο δε μπορεί να αναπτύξει μεγάλες ταχύτητες,όμως προέκυψε ένα άλλο όφελος.Το κινητήριο ζεύγος δυνάμεων μετασχηματίσθηκε σ' ένα ζεύγος,που σε τελική ανάλυση ασκείται στους τροχούς,με μια πολύ σημαντικότερη ροπή.
Πρωτεύοντας και δευτερεύοντας άξονας
 Είναι ικανό να ξεκινήσει το αυτοκίνητο ή να το ανεβάσει σε ανηφοριές με μεγάλη κλίση.
Το επικυκλικό (πλανητικό) σύστημα μετάδοσης αποτελείται βασικά από τέσσερα στοιχεία:Το κεντρικό γρανάζι (ήλιος),τα γρανάζια που περιστρέφονται γύρω από τον ήλιο (δορυφόροι),τον πλανητικό φορέα και το γρανάζι δακτύλιο με την εσωτερική οδόντωση (κορόνα).Στα σχήματα βλέπουμε πώς λειτουργεί επικυκλικό σύστημα μετάδοσης τεσσάρων σχέσεων,το οποίο αποτελείται από δύο συνδεδεμένα στη σειρά στοιχειώδη πλανητικά συστήματα.Ανάλογα με το ποια γρανάζια είναι σταματημένα (με άσπρο χρώμα) επιτυγχάνεται διαφορετική σχέση μετάδοσης.Η κίνηση μεταδίδεται από τον κινητήρα στην αριστερή κορόνα.Για να επιλεγεί η πρώτη στο κιβώτιο ακινητοποιούνται ο αριστερός ήλιος και η δεξιά κορόνα.Οι περιστρεφόμενοι γύρω από τον ακινητοποιημένο ήλιο δορυφόροι (αριστερά) περιστρέφουν το συνδεδεμένο με τον ήλιο (δεξιά) πλανητικό φορέα.Ο ήλιος με τη σειρά του θέτει σε κίνηση τους δορυφόρους για να περιστραφεί ο δεύτερος πλανητικός φορέας που είναι συνδεδεμένος με τον άξονα μετάδοσης της κίνησης στο διαφορικό (άξονας εξόδου)
 Πατώντας το αμπραγιάζ αποσυμπλέκουμε το στροφαλοφόρο από το κιβώτιο ταχυτήτων και με το μοχλό των ταχυτήτων μετακινούμε το δευτερεύοντα άξονα σε σχέση με τον ενδιάμεσο.

ΔΕΥΤΕΡΑ

Στη δευτέρα,το γρανάζι Δ2 συναρμόζει με το γρανάζι Ε2.
Στη δευτέρα,το γρανάζι Δ2 συναρμόζει με το γρανάζι Ε2
 Η σχέση των ακτίνων τώρα είναι:

                                                                               RΔ2/RΕ2=2/1

 Η συχνότητα περιστροφής του Δ2 είναι η μισή αυτής του Ε2 και η ροπή του κινητήριου ζεύγους διπλάσια.

ΤΡΙΤΗ

  Στην τρίτη ο δευτερεύων άξονας στρέφεται με συχνότητα ίση με τα 2/3 αυτής του ενδιαμέσου.
 Στην τρίτη ο δευτερεύων άξονας στρέφεται με συχνότητα ίση με τα 2/3 αυτής του ενδιαμέσου
  Για να επιλεγεί η τρίτη ακινητοποιείται ο αριστερός ήλιος,οι δορυφόροι αρχίζουν ξανά να περιστρέφονται γύρω από αυτόν,ενώ όλο το δεξιό σύστημα περιστρέφεται σαν ένα σώμα.

ΤΕΤΑΡΤΗ

 Στην τετάρτη οι συχνότητες είναι περίπου ίσες και στην πέμπτη η περιστροφή είναι γρηγορότερη στην έξοδο του κιβωτίου ταχυτήτων απ' ότι στην είσοδο.

Στην τετάρτη οι συχνότητες είναι περίπου ίσες και στην πέμπτη η περιστροφή είναι γρηγορότερη στην έξοδο του κιβωτίου ταχυτήτων απ' ότι στην είσοδο
 Τέλος για την επιλογή της τετάρτης και τα δύο πλανητικά συστήματα «μπλοκάρουν» και περιστρέφονται σαν ένα σώμα,οπότε επιτυγχάνεται απ' ευθείας μετάδοση j της κίνησης από τον άξονα εισόδου στον άξονα εξόδου.

ΠΕΜΠΤΗ

Η πέμπτη ταχύτητα επιτρέπει να πετυχαίνουμε μεγάλες ταχύτητες καταναλώνοντας σχετικά λιγότερο καύσιμο.Όταν έχουμε πέμπτη ταχύτητα,όμως,η ροπή του ζεύγους έχει μειωθεί πολύ και είναι δύσκολο να επιταχύνουμε το αυτοκίνητο αν χρειαστεί,π.χ. σ' ένα προσπέρασμα.

ΟΠΙΣΘΕΝ

 Στην όπισθεν,ο δευτερεύων άξονας γυρνάει με ανάποδη φορά από αυτήν που γυρνούσε στις άλλες ταχύτητες.Αυτό επιτυγχάνεται με τη μεσολάβηση ενός τρίτου γραναζιού ανάμεσα στο δευτερεύοντα άξονα και τον ενδιάμεσο.
 Οι σχέσεις ακτίνων των γραναζιών ποικίλουν από αυτοκίνητο σε αυτοκίνητο.

ΑΞΟΝΑΣ ΜΕΤΑΔΟΣΗΣ ΚΑΙ ΔΙΑΦΟΡΙΚΟ

 Ανάμεσα στην έξοδο από το κιβώτιο ταχυτήτων και τους κινητήριους τροχούς βρίσκουμε έναν ή περισσότερους άξονες μετάδοσης και το διαφορικό.
 Όταν το αυτοκίνητο στρίβει ο τροχός που βρίσκεται στο εσωτερικό της στροφής διανύει μικρότερο διάστημα από τον εξωτερικό τροχό.Εφόσον το τόξο της στροφής για τον εσωτερικό τροχό είναι μικρότερο θα πρέπει να στρέφεται εκείνη την ώρα με μικρότερη συχνότητα από τον εξωτερικό.
Διαφορικό είναι εκείνος ο μηχανισμός που βρίσκεται στο μέσον του άξονα κίνησης και μοιράζει τις στροφές στους δυο τροχούς ώστε να γυρίζει ο καθένας με την κατάλληλη συχνότητα
 Διαφορικό είναι εκείνος ο μηχανισμός που βρίσκεται στο μέσον του άξονα κίνησης και μοιράζει τις στροφές στους δυο τροχούς ώστε να γυρίζει ο καθένας με την κατάλληλη συχνότητα.Το διαφορικό επίσης μοιράζει στους τροχούς την ισχύ που φτάνει από τον κινητήρα.
Η λειτουργία του διαφορικού
 Αν ο άξονας κίνησης ήταν μονοκόμματος το αυτοκίνητο θα είχε πολύ βαρύ τιμόνι,θα ήταν πολύ δύσκολο στην οδήγηση και θα έφθειρε πολύ γρήγορα τα ελαστικά του.




Παρακαλώ αναρτήστε:

author

ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ τμήμα ΦΥΣΙΚΗΣ τομέαs ΑΣΤΡΟΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ μέλοs τηs ΕΝΩΣΗΣ ΕΛΛΗΝΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

Αποκτήστε δωρεάν ενημερώσεις!!!

ΣΤΕΡΓΙΟΣ ΠΕΛΛΗΣ | 3:45 μ.μ. | | | | | | Best Blogger Tips

ΔΙΑΣΤΗΜΑ ΠΕΔΗΣΗΣ

|

ΔΙΑΣΤΗΜΑ ΠΕΔΗΣΗΣ
ΔΙΑΣΤΗΜΑ ΠΕΔΗΣΗΣ
ΕΙΣΑΓΩΓΗ

  Σύμφωνα με τον κώδικα οδικής κυκλοφορίας,οι οδηγοί πρέπει να διατηρούν απόσταση ασφαλείας από το προπορευόμενο όχημα.
Σύμφωνα με τον κώδικα οδικής κυκλοφορίας,οι οδηγοί πρέπει να διατηρούν απόσταση ασφαλείας από το προπορευόμενο όχημα
 H απόσταση αυτή εξαρτάται από την ταχύτητα με την οποία κινούνται τα οχήματα.

ΑΠΟΣΤΑΣΗ ΑΣΦΑΛΕΙΑΣ

 H απόσταση ασφαλείας είναι το άθροισμα δύο διαδοχικών διαστημάτων: 
α) αυτού που διανύει το όχημα στο χρονικό διάστημα μεταξύ της αισθητοποίησης του εμποδίου και της έναρξης της πέδησης (φρεναρίσματος) και 
β) του διαστήματος το οποίο διανύει έως ότου ακινητοποιηθεί.To πρώτο ονομάζεται διάστημα αντίδρασης και το άλλο διάστημα πέδησης.

ΧΡΟΝΟΣ ΑΝΤΙΔΡΑΣΗΣ

 To διάστημα αντίδρασης δεν οφείλεται στην αργοπορία του οδηγού να ενεργοποιήσει αλλά στο βιολογικό χαρακτηριστικό του χρόνου αντίδρασης,δηλαδή το χρονικό διάστημα που απαιτείται για να επεξεργαστεί ο εγκέφαλος το οπτικό ή το ακουστικό ερέθισμα,να σταλεί το νευρικό ερέθισμα στους αντίστοιχους μύες και αυτοί με τη σειρά τους να ολοκληρώσουν την αντίδρασή τους.
To διάστημα αντίδρασης δεν οφείλεται στην αργοπορία του οδηγού να ενεργοποιήσει τα φρένα πατώντας το αντίστοιχο πεντάλ,αλλά στο βιολογικό χαρακτηριστικό του χρόνου αντίδρασης
 O χρόνος αντίδρασης εξαρτάται από την καλή φυσική κατάσταση του οργανισμού και αυξάνεται σε περιπτώσεις κατανάλωσης αλκοόλ,λήψης φαρμάκων και υπνηλίας.Στο διάστημα αντίδρασης το όχημα κινείται με την ταχύτητα την οποία είχε τη στιγμή που δημιουργήθηκε το ερέθισμα στο νευρικό σύστημα του οδηγού,δηλαδή την αρχική ταχύτητα υ0. 
Τυπική απόσταση που απαιτείται για το σταμάτημα αυτοκινήτων που κινούνται με διάφορες ταχύτητες.Σημειώστε ότι οι αποστάσεις θα είναι ακόμα μεγαλύτερες,αν ληφθεί υπόψη ο χρόνος αντίδρασης του οδηγού.Οι οδηγοί και μελλοντικοί οδηγοί θα πρέπει να είναι ενημερωμένοι ώστε να αποφύγουν δυσάρεστες εκπλήξεις 
  Έτσι για το διάστημα αυτό ισχύει η σχέση:

sα0·tα

όπου: 

tα ο χρόνος αντίδρασης.

ΔΙΑΣΤΗΜΑ ΠΕΔΗΣΗΣ

  To διάστημα πέδησης (φρεναρίσματος) διανύεται από το όχημα με σταθερή επιβράδυνση,εφόσον ο οδηγός ασκεί σταθερή δύναμη στο πεντάλ.Για το διάστημα αυτό,όπως μπορεί να αποδειχθεί από τις εξισώσεις της επιβραδυνόμενης κίνησης,ισχύει η σχέση:


s=υ02

όπου:
α η επιβράδυνση του οχήματος.
   To διάστημα πέδησης είναι:
α) Αντιστρόφως ανάλογο προς την τιμή της επιβράδυνσης α η οποία εξαρτάται από την κατάσταση του οδοστρώματος (στεγνό ή βρεγμένο),την κατάσταση των ελαστικών (βαθμός φθοράς της επιφάνειας που εφάπτεται με το οδόστρωμα) και την αποτελεσματικότητα του συστήματος πέδησης, 
β) ανάλογο του τετραγώνου της αρχικής ταχύτητας υ0.
To διάστημα πέδησης είναι αντιστρόφως ανάλογο προς την τιμή της επιβράδυνσης α η οποία εξαρτάται από την κατάσταση του οδοστρώματος,την κατάσταση των ελαστικών και την αποτελεσματικότητα του συστήματος πέδησης.Είναι ανάλογο του τετραγώνου της αρχικής ταχύτητας υ0
  Συνεπώς ένα όχημα που κινείται με αρχική ταχύτητα υ0 θα ακινητοποιηθεί σε απόσταση:


s=υ0t+υ02


  Επειδή οι παράγοντες οι οποίοι καθορίζουν το διάστημα ακινητοποίησης ενός οχήματος μεταβάλλονται ανάλογα με τις καιρικές συνθήκες,την κατάσταση του οχήματος, τη φυσική κατάσταση του οδηγού,κ.α. η απόσταση ασφαλείας που προτείνεται από την Τροχαία είναι μεγαλύτερη από την  απόσταση ακινητοποίησης.

O χρόνος αντίδρασης για έναν οδηγό σε καλή φυσική κατάσταση είναι περίπου 1s και έστω ότι η επιβράδυνση είναι α=5 m/s2
  O χρόνος αντίδρασης για έναν οδηγό σε καλή φυσική κατάσταση είναι περίπου 1 s και έστω ότι η επιβράδυνση είναι α=5 m/s2.Με τη βοήθεια της προηγούμενης σχέσης μπορούμε να υπολογίσουμε την απόσταση ακινητοποίησης ενός οχήματος που κινείται με ταχύτητα υ0=72 km/h.
  Av μετατρέψουμε την ταχύτητα αυτή σε μονάδες του συστήματος S.I.,δηλαδή σε m/s έχουμε:

υ072·1000 m3600 s=20 m/s


  Αντικαθιστώντας στη σχέση προκύπτει ότι:


s=20 m+40 m=60 m

  Από τα αριθμητικά αυτά αποτελέσματα προκύπτει ότι το διάστημα της πέδησης ήταν διπλάσιο από το διάστημα αντίδρασης.To συμπέρασμα αυτό δεν ισχύει για άλλες ταχύτητες.Av επαναλάβουμε τη διαδικασία για άλλες τιμές ταχύτητας η σχέση μεταξύ των διαστημάτων αλλάζουν. 
Στην εικόνα φαίνονται οι γραφικές παραστάσεις των αποστάσεων αντίδρασης και των αποστάσεων πέδησης για οδηγό με φυσιολογικά αντανακλαστικά και στεγνό οδόστρωμα
  Στην εικόνα φαίνονται οι γραφικές παραστάσεις των αποστάσεων αντίδρασης και των αποστάσεων πέδησης για οδηγό με φυσιολογικά αντανακλαστικά και στεγνό οδόστρωμα (επιβράδυνση 6,75 m/s2).Από τη γραφική παράσταση προκύπτει ότι η απόσταση πέδησης είναι ανάλογη του τετραγώνου της αρχικής ταχύτητας του οχήματος.
Στην εικόνα έχουν παρασταθεί τα διαστήματα αντίδρασης και πέδησης για τρεις τιμές ταχύτητας

  Στην εικόνα έχουν παρασταθεί τα διαστήματα αντίδρασης και πέδησης για τρεις τιμές ταχύτητας, με δεδομένο ότι ο οδηγός έχει φυσιολογικά αντανακλαστικά,ο δρόμος είναι στεγνός,το σύστημα πέδησης και τα λάστιχα του αυτοκινήτου είναι εντός των προδιαγραφών του κατασκευαστή ενός οχήματος.




Παρακαλώ αναρτήστε:

author

ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ τμήμα ΦΥΣΙΚΗΣ τομέαs ΑΣΤΡΟΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ μέλοs τηs ΕΝΩΣΗΣ ΕΛΛΗΝΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

Αποκτήστε δωρεάν ενημερώσεις!!!

ΣΤΕΡΓΙΟΣ ΠΕΛΛΗΣ | 9:39 μ.μ. | | | | | Best Blogger Tips

ΜΗ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗ ΜΕΤΑΒΟΛΗ

|
ΜΗ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗ ΜΕΤΑΒΟΛΗ
ΜΗ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗ ΜΕΤΑΒΟΛΗ
ΕΙΣΑΓΩΓΗ

 Σ' ένα θερμοδυναμικό σύστημα πραγματοποιείται μια μεταβολή.Τότε αλλάζουν τόσο το σύστημα όσο και το περιβάλλον του συστήματος.Σε ορισμένες περιπτώσεις υπάρχει η δυνατότητα επαναφοράς του συστήματος και του περιβάλλοντος στην αρχική τους κατάσταση.
Αντιστρεπτή μεταβολή ονομάζεται εκείνη η μεταβολή κατά την οποία υπάρχει η δυνατότητα επαναφοράς του συστήματος και του περιβάλλοντος στην αρχική τους κατάσταση
 Αντιστρεπτή μεταβολή ονομάζεται εκείνη η μεταβολή κατά την οποία υπάρχει η δυνατότητα επαναφοράς του συστήματος και του περιβάλλοντος στην αρχική τους κατάσταση.
Ένα κερί που καίγεται δεν μπορεί να ακολουθήσει την αντίστροφη πορεία,δηλαδή το μήκος του να αυξάνεται
 Γενικά οι μεταβολές στη φύση δεν είναι αντιστρεπτές.Ένα κερί που καίγεται δεν μπορεί να ακολουθήσει την αντίστροφη πορεία,δηλαδή το μήκος του να αυξάνεται.
H ανάπτυξη ενός φυτού.Είναι αδύνατον το φυτό να μικραίνει μέχρι να ξαναγίνει σπόρος
 Το ίδιο συμβαίνει και στα φυτά.Η αντίστροφη πορεία στην ανάπτυξη ενός φυτού θα ήταν το φυτό να μικραίνει μέχρι να ξαναγίνει σπόρος.Αυτό είναι αδύνατον.
Η αντίστροφη πορεία ενός φαινομένου φαίνεται να παραβιάζει την κοινή λογική
 Η αντίστροφη πορεία ενός φαινομένου φαίνεται να παραβιάζει την κοινή λογική.

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ ΓΙΑ ΤΗΝ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ

 Ας θεωρήσουμε μια ποσότητα αερίου,που περιέχεται μέσα στο θερμικά μονωμένο κύλινδρο,όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα.
Μια ποσότητα αερίου περιέχεται μέσα στο θερμικά μονωμένο κύλινδρο
 Το ανοικτό άκρο του κυλίνδρου κλείνεται με έμβολο το οποίο μπορεί να κινείται χωρίς τριβές.Το αέριο μέσα στο δοχείο βρίσκεται σε ισορροπία.Η θερμοκρασία του είναι ΤΑο όγκος  που καταλαμβάνει VA και η πίεση που ασκεί pA.
 Αν υποθέσουμε ότι σπρώχνουμε το έμβολο σιγά-σιγά είναι δυνατόν για κάθε θέση του,να επιτυγχάνεται κατάσταση ισορροπίας του αερίου.Μεταβάλουμε την κατάσταση του αερίου ώστε ο όγκος του να μειωθεί σε VB και η πίεση και η θερμοκρασία να πάρουν τελικά τις τιμές pB και TB.
Προσθέτουμε στο έμβολο αργά κόκκους άμμου μέχρι το αέριο να φτάσει στην τελική κατάσταση Β.Το αέριο μεταβαίνει από την κατάσταση Α στη Β μέσω διαδοχικών καταστάσεων που μπορούν να θεωρηθούν καταστάσεις ισορροπίας.Η μεταβολή αυτή είναι αντιστρεπτή και παριστάνεται με μια γραμμή που οδηγεί από την αρχική στην τελική κατάσταση
 Για να καταφέρουμε την συνεχή κατάσταση ισορροπίας του αερίου ένας τρόπος είναι ο εξής:
 Ρίχνουμε πρώτα λίγους κόκκους άμμου πάνω στο έμβολο.Αυτό θα μειώσει ελάχιστα τον όγκο του αερίου. Περιμένουμε λίγο ώστε να ισορροπήσει το αέριο.Η νέα κατάσταση ισορροπίας βρίσκεται πολύ κοντά στη αρχική.Αν απεικονίζαμε γραφικά τη νέα κατάσταση ισορροπίας θα προέκυπτε ένα σημείο πολύ κοντά στο σημείο που απεικονίζει την αρχική κατάσταση ισορροπίας.Στη συνέχεια ρίχνουμε πάλι λίγους κόκκους άμμου πάνω στο έμβολο,μειώνοντας ακόμα λίγο τον όγκο,περιμένουμε πάλι να αποκατασταθεί κατάσταση ισορροπίας,κ.ο.κ.Επαναλαμβάνοντας συνεχώς αυτή τη διαδικασία φέρνουμε το σύστημα στην τελική κατάσταση.
Κατά τη διάρκεια της αντιστρεπτής μεταβολής το σύστημα περνάει από διαδοχικές καταστάσεις που μπορούμε να τις θεωρήσουμε καταστάσεις ισορροπία
 Κατά τη διάρκεια αυτής της μεταβολής το σύστημα περνάει από διαδοχικές καταστάσεις που μπορούμε να τις θεωρήσουμε καταστάσεις ισορροπίας.
 Οι τιμές της πίεσης,του όγκου και της θερμοκρασίας του αερίου,που αντιστοιχούν σε κάθε θέση του εμβόλου,δηλαδή σε κάθε κατάσταση ισορροπίας,συνδέονται με την σχέση:

                                                                                         P=f(V,T)

 Μετακινώντας το έμβολο σιγά-σιγά κατά την αντίθετη φορά μπορούμε να διαγράψουμε την ίδια μεταβολή κατά την αντίθετη κατεύθυνση.Αυτό μπορεί να πραγματοποιηθεί με αντίστροφους χειρισμούς, αφαιρώντας δηλαδή άμμο από το έμβολο,ώστε το σύστημα θα οδηγηθεί πάλι στην αρχική του κατάσταση.

ΟΡΙΣΜΟΣ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ

 Μια τέτοια μεταβολή που αποτελείται από μια σειρά διαδοχικών καταστάσεων ισορροπίας λέγεται αντιστρεπτή.
Αντιστρεπτή μεταβολή ενός συστήματος ονομάζεται η μεταβολή που αποτελείται από μια σειρά διαδοχικών καταστάσεων ισορροπίας και μπορεί να διαγραφεί και κατά τις δυο φορές με αντίστροφους χειρισμούς
 Άρα:
 Αντιστρεπτή μεταβολή ενός συστήματος ονομάζεται η μεταβολή που αποτελείται από μια σειρά διαδοχικών καταστάσεων ισορροπίας και μπορεί να διαγραφεί και κατά τις δυο φορές με αντίστροφους χειρισμούς.
 Κάθε μεταβολή που σύμφωνα με τον ορισμό της αντιστρεπτής μεταβολής ενός συστήματος,δεν είναι αντιστρεπτή την ονομάζουμε μη αντιστρεπτή μεταβολή.
Μια μεταβολή είναι αντιστρεπτή,όταν πραγματοποιείται πάρα πολύ αργά και δεν υπάρχουν δυνάμεις τριβής
 Μια μεταβολή είναι αντιστρεπτή,όταν:
α) Πραγματοποιείται πάρα πολύ αργά (θεωρητικά σε άπειρο χρόνο).Με αυτόν τον τρόπο εξασφαλίζεται ότι:
1) Το σύστημα βρίσκεται διαρκώς σε κατάσταση ισορροπίας.
2) Η ροή θερμότητας από το περιβάλλον προς το σύστημα και αντίστροφα οφείλεται σε απειροστές διαφορές θερμοκρασίας.
β) Δεν υπάρχουν δυνάμεις τριβής.
Το αέριο κατά την αντιστρεπτή μεταβολή περνάει από μια διαδοχική σειρά σχεδόν καταστάσεων ισορροπίας και όσο πιο αργά γίνεται η μεταβολή τόσο προσεγγίζεται καλύτερα η κατάσταση ισορροπίας
 Είναι βέβαια δύσκολο να φανταστούμε πως ένα αέριο σε ισορροπία μπορεί να μεταβάλλεται και να παραμένει σε ισορροπία ενώ μεταβάλλεται.Γι' αυτό το σωστό είναι να λέμε ότι το αέριο κατά την αντιστρεπτή μεταβολή περνάει από μια διαδοχική σειρά σχεδόν καταστάσεων ισορροπίας και όσο πιο αργά γίνεται η μεταβολή τόσο προσεγγίζεται καλύτερα η κατάσταση ισορροπίας.

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ

 Όπως είναι φανερό,όλες οι μεταβολές στη φύση είναι μη αντιστρεπτές. Υπάρχουν,όμως,παραδείγματα στα οποία προσεγγίζεται η αντιστρεπτή διαδικασία.Τέτοια παραδείγματα είναι:
α) Η βραδεία συμπίεση ενός αερίου με τη βοήθεια εμβόλου που κινείται χωρίς τριβές.
Η βραδεία συμπίεση ενός αερίου με τη βοήθεια εμβόλου που κινείται χωρίς τριβές
β) Η βραδεία προσφορά μικρών ποσών θερμότητας σ' ένα δοχείο που περιέχει νερό και πάγο σε θερμοκρασία 0 °C.
Η βραδεία προσφορά μικρών ποσών θερμότητας σ' ένα δοχείο που περιέχει νερό και πάγο σε θερμοκρασία 0 °C
 Προσφέροντας σιγά-σιγά μικρά ποσά θερμότητας σ' ένα δοχείο που περιέχει νερό και πάγο σε θερμοκρασία 0 °C,είναι δυνατόν να προκαλέσουμε τήξη μέρους του πάγου σε νερό.Αφαιρώντας από το ίδιο δοχείο θερμότητα μπορούμε να προκαλέσουμε πήξη του νερού σε πάγο και να επαναφέρουμε το σύστημα νερό-πάγος στην αρχική του κατάσταση.

ΓΡΑΦΙΚΗ ΠΑΡΑΣΤΑΣΗ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ

 Εφόσον η μια κατάσταση ισορροπίας διαδέχεται την άλλη,τα σημεία στο διάγραμμα θα βρίσκονται το ένα δίπλα στο άλλο με αποτέλεσμα να δημιουργείται μια γραμμή που ξεκινάει από την αρχική κατάσταση και οδηγεί στην τελική.
Διάγραμμα P-V για τη μεταβολή του αερίου σε μια αντιστρεπτή μεταβολή από την αρχική κατάσταση ισορροπίας Α(pA,VA,TAστην τελική κατάσταση ισορροπίας B(pB,VB,TB
 Σ' ένα διάγραμμα P-V η μεταβολή του αερίου σε μια αντιστρεπτή μεταβολή από την αρχική κατάσταση ισορροπίας Α(pA,VA,TAστην τελική κατάσταση ισορροπίας B(pB,VB,TB), μπορεί να παρασταθεί γραφικά από την συνεχή καμπύλη του παραπάνω σχήματος.Η καμπύλη είναι συνεχή γιατί όλες οι ενδιάμεσες καταστάσεις είναι καταστάσεις ισορροπίας του αερίου.

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ ΓΙΑ ΤΗΝ ΜΕΛΕΤΗ ΤΗΣ ΜΗ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ

 Αντίθετα αν,στην περίπτωση του αερίου που μελετήσαμε,για να πάμε από την αρχική κατάσταση ισορροπίας Α(pA,VA,TA) στην τελική κατάσταση ισορροπίας B(pB,VB,TB),μετακινήσουμε απότομα το έμβολο,κτυπώντας το π.χ. με ένα σφυρί,τότε οι ενδιάμεσες καταστάσεις από τις οποίες περνάει το αέριο δεν είναι καταστάσεις ισορροπίας  και επομένως δεν περιγράφονται από την εξίσωση P=f(V,T).
Μετακινούμε απότομα το έμβολο για να πάμε από την αρχική κατάσταση ισορροπίας Α(pA,VA,TA) στην τελική κατάσταση ισορροπίας B(pB,VB,TB).Η μεταβολή αυτή δεν είναι αντιστρεπτή.Σ ' ένα διάγραμμα P-V,η μεταβολή ΑΒ του αερίου παριστάνεται γραφικά με τα δύο σημεία Α και Β,αφού μόνο οι καταστάσεις Α και Β είναι καταστάσεις ισορροπίας του αερίου
 Ο όγκος του αερίου να μειωθεί στην επιθυμητή τιμή και περιμένουμε μέχρι να αποκατασταθεί ισορροπία στο αέριο.Στη διάρκεια της μεταβολής αυτής το αέριο βρίσκεται σε αναταραχή,η πίεση και η θερμοκρασία του δεν είναι ίδιες σε όλη την έκτασή του. 

ΟΡΙΣΜΟΣ ΜΗ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ

 Μια τέτοια μεταβολή παριστάνεται από δυο σημεία και λέγεται μη αντιστρεπτή μεταβολή.
Μη Αντιστρεπτή μεταβολή ενός συστήματος ονομάζεται η μεταβολή που δεν αποτελείται από μια σειρά διαδοχικών καταστάσεων ισορροπίας και δεν μπορεί να διαγραφεί και κατά τις δυο φορές
 Μη Αντιστρεπτή μεταβολή ενός συστήματος ονομάζεται η μεταβολή που δεν αποτελείται από μια σειρά διαδοχικών καταστάσεων ισορροπίας και δεν μπορεί να διαγραφεί και κατά τις δυο φορές.

ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ ΜΗ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ

 Ένα άλλο παράδειγμα μη αντιστρεπτής μεταβολής είναι το εξής.Αν φέρουμε σε επαφή δυο σώματα που είναι αγωγοί της θερμότητας και έχουν διαφορετικές θερμοκρασίες,τότε θερμότητα θα μετακινηθεί από το θερμότερο προς το ψυχρότερο σώμα μέχρις ότου οι θερμοκρασίες των δύο σωμάτων εξισωθούν.Η αντίθετης φοράς μεταβολή δεν έχει ποτέ παρατηρηθεί.
Αν φέρουμε σε επαφή δυο σώματα που είναι αγωγοί της θερμότητας και έχουν διαφορετικές θερμοκρασίες,τότε θερμότητα θα μετακινηθεί από το θερμότερο προς το ψυχρότερο σώμα μέχρις ότου οι θερμοκρασίες των δύο σωμάτων εξισωθούν
 Όλες οι μεταβολές στη φύση είναι μη αντιστρεπτές και συμβαίνουν με ανταλλαγή θερμότητας ή ενέργειας μέσω έργου μεταξύ του συστήματος που υφίσταται τη μεταβολή και του περιβάλλοντος.
Στην πράξη οι διαδικασίες που γίνονται πολύ αργά και στις οποίες οι τριβές μπορεί να θεωρηθούν αμελητέες,είναι συχνά καλές προσεγγίσεις αντιστρεπτών διαδικασιών
 Στην πράξη οι διαδικασίες που γίνονται πολύ αργά και στις οποίες οι τριβές μπορεί να θεωρηθούν αμελητέες,είναι συχνά καλές προσεγγίσεις αντιστρεπτών διαδικασιών και σαν τέτοιες θεωρούνται στη συνέχεια οι μεταβολές των αερίων που αναφέρονται.

ΓΡΑΦΙΚΗ ΠΑΡΑΣΤΑΣΗ ΜΗ ΑΝΤΙΣΤΡΕΠΤΗΣ ΜΕΤΑΒΟΛΗΣ

 Θεωρούμε τη μεταβολή μιας ποσότητας αερίου από την αρχική κατάσταση Α(pA,VA,TA στην τελική κατάσταση B(pB,VB,TB).
Σ ' ένα διάγραμμα P-V,η μη αντιστρεπτή μεταβολή ΑΒ του αερίου παριστάνεται γραφικά με τα δύο σημεία Α και Β,αφού μόνο οι καταστάσεις Α και Β είναι καταστάσεις ισορροπίας του αερίου
 Σ ' ένα διάγραμμα P-V,η μεταβολή ΑΒ του αερίου παριστάνεται γραφικά με τα δύο σημεία Α και Β,όταν η μεταβολή είναι μη αντιστρεπτή,όπως φαίνεται στο παραπάνω σχήμα,αφού μόνο οι καταστάσεις Α και Β είναι καταστάσεις ισορροπίας του αερίου.




Παρακαλώ αναρτήστε:

author

ΣΥΓΓΡΑΦΕΑΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ τμήμα ΦΥΣΙΚΗΣ τομέαs ΑΣΤΡΟΓΕΩΦΥΣΙΚΗΣ μέλοs τηs ΕΝΩΣΗΣ ΕΛΛΗΝΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

Αποκτήστε δωρεάν ενημερώσεις!!!

ΠΑΡΑΔΙΔΟΝΤΑΙ ΙΔΙΑΙΤΕΡΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ,ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΧΗΜΕΙΑΣ ΓΙΑ ΟΛΕΣ ΤΙΣ ΤΑΞΕΙΣ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΚΑΙ ΛΥΚΕΙΟΥ------------ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ ΦΟΙΤΗΤΩΝ ΚΑΙ ΣΠΟΥΔΑΣΤΩΝ ΓΙΑ ΤΙΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Α.Ε.Ι , Τ.Ε.Ι. ΚΑΙ Ε.Μ.Π.------------ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ------------ Τηλέφωνο κινητό : 6974662001 ------------ Τηλέφωνο οικίας :210 7560725 ------------ Email : sterpellis@gmail.com Εθνική Τράπεζα της Ελλάδος: Αριθμός λογαριασμού 117/946964-81

ΠΑΡΑΔΙΔΟΝΤΑΙ ΙΔΙΑΙΤΕΡΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΦΥΣΙΚΗΣ,ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΧΗΜΕΙΑΣ ΓΙΑ ΟΛΕΣ ΤΙΣ ΤΑΞΕΙΣ ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΚΑΙ ΛΥΚΕΙΟΥ ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ ΦΟΙΤΗΤΩΝ ΚΑΙ ΣΠΟΥΔΑΣΤΩΝ ΓΙΑ ΤΙΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ Α.Ε.Ι , Τ.Ε.Ι. ΚΑΙ Ε.Μ.Π. ------------------------------------ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑ Τηλέφωνο κινητό : 6974662001 Τηλέφωνο οικίας :210 7560725 Email : sterpellis@gmail.com Εθνική Τράπεζα της Ελλάδος: Αριθμός λογαριασμού 117/946964-81