Komplette noter til Fysik C + B

Tryk og temepratur s. 90

Tryk:

Trykket p på en flade er givet ved forholdet mellem kraften F vinkelret på fladen og fladens areal a.

SI-enheden er N/m², som også betegnes [pa] pascal.

Eks.

• skiløber
• tegnestift
• ligger på søm

Tryk i væsker

Trykket afhænger af dybden i væsken, ikke af placering, men af højden. Tre lodrette kræfter

• den nedadrettede kraft, F₀, fra den omgivne luft på den øverste overflade af væsken
• tyngdekraften, F_t, på væskesøjlen
• den opadrettede kraft, F_op, fra den underliggende væske på den nederste flade i dybden, h.

Væskesøjlen følger Newtons 2. lov;

Hvis den samlede kraft på en genstand er forskellig fra 0, vil genstanden enten øge eller formindske sin far, eller den vil skifte bevægelsesretning – eller evt. begge dele.

Søjlen er i hvile, altså ingen øgning eller formindskelse af farten. Den resulterende kraft er bevaret; F_res=0.

Samlet op = samlet ned

Også:

: Luftens try

: væskens densitet

g: tyngdeaccelerationen

p: trykket

h: højden

Archimedes' lov

Opdrift: Gælder under nedsænkning af legeme i væske. Opdriften er konstant, når først legemet er helt nedsænket. Under nedsænket vil trykket fra opdriften stige.

Se eksempel med LOD i newtonmeter. Loddets nedadrettede kraft ophæves mere eller mindre af opdriften.

m_væske: den fortrængte mængde væske

F_opdrift: opdriftens kraft¨

g: tyngdeaccelerationen

Gælder også for gasser.

Luftens tryk

1 bar = 10⁵ Pa

luftmolekylers bevægelse forårsager trykket: Den resulterende kraft vinkelret på fladen divideret med fladens areal er lig med (luft)trykket. (det vil altså sige jo mere luft du putter ind i en beholder jo flere molekyler er der, og jo mere presser de på siderne, og derfor stiger trykket.)

Lufttryksappart: barometer

Temperatur

Et alm kviksøvlstermometer er lavet af et meget tyndt glasrør, knækker man det er hullet i røret kun så lille at man kan få et hår derned i. men i og med at det er lavet af glas, virker det som et forstørrelses glas, og man kan derved se at når temperaturen udvider sig, stiger kviksølv op i røret, og indikerer samtidig den givne temperatur.

Det absolutte nulpunkt er ved -273,15 celsius og det svarer til 0 kelvin. Har du derimod 0 celsius, har du 273,15 Kelvin

Tryk og temperatur

Luftens normaltryk – ca. 100 kPa

1 atm = 101,3 kPa

1 bar = 10⁵ Pa = 100 kPa

Enheder for tryk

1 Pa =

Termisk energi og varme                     kap 9   side 177           bog 1

Varme og arbejde

I fysik anvendes ordet varme udelukkende om overførsel af termisk energi fra 1 system til et andet. Varme er altså tilførsel eller afgivelse af energi. Et system kan ikke indeholde varme men tilførsel af en positiv varmemængde giver systemet en større termisk energi. Omvendt giver afgivelse systemet mindre termisk energi. Ligeledes hvis man udfører et positivt arbejde på systemet stiger dets energi mens energien falder hvis systemet udfører et arbejde på omgivelserne. Tilførsel og afgivelse af varme kan enten ske ved varmeledning eller varmestråling. Et eksempel på varmeledning er når der overføres energi ved direkte kontakt mellem atomerne i en kogeplade og atomerne i en gryde. Et eksempel på varmestråling er elektromagnetisk stråling.

Varmelærens 1. hovedsætning.

Varmeteoriens 1. hovedsætning udtrykker at man kun kan ændre den termiske energi af et system på 2 måder.

1. et fysisk system gennemgår en proces hvor der udføres et arbejde A på systemet og tilføres varmen Q. Ifølge varmelærens 1. hovedsætning vil

Her er den termiske energi før processen, og den termiske energi efter processen.

Både A og Q kan være både positive og negative. Hvis A er større end 0, udfører omgivelserne et arbejde på systemet.

Hvis A er mindre end 0, udfører systemet et arbejde på omgivelserne.

Q er større end 0 hvis der tilføres varme fra omgivelserne til systemet.

Q er mindre end 0 hvis systemet afgiver varme til omgivelserne.

Tilvæksten i den termiske energi kan være både positiv og negativ. Den termiske energi vokser hvis

er positiv og omvendt aftager den termiske energi hvis er negativ.

Hvis Q = 0, kaldes det en adiabatisk proces, hvor der altså hverken tilføres eller afgives varme.

Hvis vi har et isoleret system er både A og Q = 0. Og den termiske energi er derfor bevaret.

Varmekapacitet

Forskellige stoffer har forskellige evner til at optage og afgive varme. Den varmemængde der afgives pr. grads afkøling eller som skal tilføres pr. grads opvarmning afhænger altså af genstanden.

Den tilførte varmemængde Q, hænger sammen med stoffets temperatur. Q er propotional med temperatur stigningen. Det kan udtrykkes ved

Her er C en konstant kaldet varme kapaciteten. Og T₁ og T ₂ er temperaturen ved henholdsvis start og slut.

Varmekapaciteten C er givet ved

Varmekapaciteten er altså den energi mængde der skal tilføres for at opvarme stoffet 1 Kelvin eller 1 Celsius.

Varmekapaciteten af mængden af et stof er proportional med stofmængdens masse. Det kan udtrykkes ved

M er massen og c er en konstant kaldet stoffets specifikke varmekapacitet.

Den specifikke varme kapacitet er den tilførte varmemængde pr. grads opvarmning pr. masse, og givet ved.

Smeltevarme og fordampningsvarme

Smeltet punktet er ved den konstante temperatur hvor et stof går fra at være fast til flydende. Kogepunktet er ved den konstante temperatur hvor et stof går fra være flydende til at være en gas. Forskellige stoffer har forskellige værdier og kogepunkt og disse værdier afhænger af luftens tryk. Et stofs specifikke smeltevarme er den varmemængde der skal tilføres pr. masse. For at smelte et stof ved smelte punktet.

Q er den varmemængde der skal til for at smelte hele stofmængden.

Stoffets specifikke smeltevarme L_s er altså givet ved

Et stofs specifikke fordampningsvarme er den varmemængde der skal tilføres pr. masse for at fordampe et stof ved kogepunktet. Den varmemængde Q, der skal tilføres for at fordampe hele stofmængden er givet ved

Stoffets specifikke fordampnings varme L_f er givet ved

Stof og form kap. 2 – bog 1

3 partikelfamilier og 4 naturkræfter

Se billede side 30

Atomets opbygning

• Atomkerne – uden om den er der elektroner

Kernen er opbygget af Neutroner (neutral) og Protoner (positiv).

Neutroner og Protoner er opbygget af kvarker. (up og downkvarker)

• Elektroner er udelelige, ikke opbyggede af mere grundlæggende bestanddele. Det er elektriske kræfter der binder elektroner til atomkernen.

Elementarpartikler

Se tabel 3,2 side 30

1. partikelfamilie

Elektron + up- og downkvarker.

2. partikelfamilie

Består af tungere udgaver af de samme partikler.

3. partikelfamilie

Består af tungere udgaver af de samme partikler.

Til hver familie hører en neutrino som er en partikel med meget lille masse, og som ikke vekselvirker med andet stof. (dvs. når de ramler ind i hinanden sker der ikke noget.)

De 4 grundlæggende naturkræfter

Side 31

De forklarer alle veksel virkninger mellem stof i universet.

1. Tyngdekraften – virker mellem alt stof i universet, den svageste af de 4 kræfter.
2. Elektromagnetisk kraft – virker mellem alle elektrisk ladet partikler.
3. den stærke kernekraft – virker mellem kvarker og holder sammen på atomkerner. Den stærkeste af de 4 kræfter, men virker på afstande under . Spiller en afgørende rolle i de processor der foregår i solens indre.
4. Den svage kernekraft – virker kun på kortafstand den er afgørende for processor hvor der sker omdannelse af neutroner og protoner i atomkernen. Eksempel dannelse af grundstoffer der er tungere end jern i supernova eksplosioner.

Tilstandsformer

alle stoffer kan findes på 3 former.

• Fast form – atomer og molekyler er bundet sammen i et mikroskopisk gitter som gør overfladen hård og uforanderlig.

• Flydende form – atomer og molekyler er stadig bundet til hinanden men ikke i et fast gitter. Atomer og molekyler kan bevæge sig i forhold til hinanden og stoffet former sig derfor efter beholderen.

• Dampform – atomer og molekyler er ikke bundet til hinanden og kan derfor bevæge sig frit mellem hinanden. Derfor er densiteten lavere en for faste og flydende stoffer.

• Plasmaform – hvis temperaturen bliver tilstrækkelig stor kan stoffet overgå til plasma form. Her bevæger stoffets atomer sig med så stor hastighed at elektroner ved sammenstød med atomer, bliver frigjort så kerner og elektroner bevæger sig uafhængigt af hinanden. Stort set alt synligt stof i universet er på plasma form.

Den temperatur hvor et stof går fra at være fast til flydende kaldes smeltepunktet og den temperatur hvor de går fra flydende til damp kaldes kogepunktet. Stofovergangene gælder for alle stoffer, men ved meget forskellige temperaturer.

Mekanisk energi og arbejde     kap. 8 side 151           bog 1

Arbejde

Arbejde beskriver overførsel af energi til en genstand eller et system. Hvis en genstands energi ændres er der udsat for en ydre påvirkning. Dvs. en kraft fra omgivelserne. Det er kraften der udfører arbejdet. Kraften kan kun udføre et arbejde på genstanden, hvis genstanden flytter sig, da ændringen af genstandens mekaniske energi er en følge af ændring i dens position eller hastighed. Kraften udfører et arbejde på det fysiske system, og man siger at kraften er en ydre kraft på genstanden. Hvis kraften og bevægelsen er ensrettet er kraftens arbejde defineret ved

Arbejdet er altså proportional både F og vejlængden s.

Hvis man har to lige store og modsat rettede kræfter vil det samlede arbejde være 0.

Hvis kraften F er modsat rettet bevægelsen, er kraftens arbejde givet

Hvis kraftens retning er skrå i forhold til bevægelsen opløser man kraften i to kræfter, hvor den ene er parallel med bevægelsen, og den anden er vinkelret derpå. (side 155). Den resulterende kraft af de to kræfter, er så lig med den skrå kraft.

I en sådan situation er kraften givet ved.

hvor F₁ er den skrå krafts komposant i bevægelses retningen.

Hvis F₁ er ensrettet med bevægelsen er fortegnet +, og hvis F₁ er modsat rettet er fortegnet -.

Potentiel energi

Hvis en genstand i tyngdefeltet påvirkes med kraften F og hæves lodret med konstant hastighed til højden h vil F ifølge Newtons 2. lov have samme størrelse som tyngdekraften på genstanden.

F er ensrettet med bevægelsen og kraftens arbejde er derfor givet ved.

Da arbejdet går til en forøgelse af den potentielle energi gælder.

Kinetisk energi

Den kinetiske energi afhænger af hastigheden og hvis den potentielle energi ikke ændres går kraftens arbejde kun til at øge den kinetiske energi.

Bevarelse af den mekaniske energi

I et isoleret system er den mekaniske energi konstant, da der ikke udføres noget arbejde på systemet, af ydre kræfter. Et isoleret system er altså hvor genstanden ikke er påvirket af andre kræfter end tyngdekraften, som er en indre kraft i systemet. Selvom genstanden er påvirket af ydre kræfter kan den mekaniske energi være bevaret, da det samlede arbejde udført af de ydre kræfter er 0. Der udføres derfor ikke noget ydre arbejde på genstanden, og den mekaniske energi er bevaret.

Hvis den mekaniske energi er bevaret får vi samme værdi for i forskellige højder.(h₁ og h₂)

Der gælder derfor at

Hvis vi indsætter det i formlen for den mekaniske energi får vi

Ændring af den mekaniske energi

Hvis ydre kræfter udfører et arbejde på genstanden sker der en ændring af den mekaniske energi. Den resulterende ydre kraft i vejens retning kaldes F_ydre. Hvis F_ydre er forskellig fra 0, og genstanden bevæger sig stykket s, udfører den ydre kraft arbejdet, A_ydre.

Her går arbejdet til at ændre genstadens mekaniske energi. Hvis den mekaniske energi ved begyndelsesstedet er og ved slut, gælder at

Hvis vi indsætter formlerne for kinetisk og potentiel energi i formlen ovenfor får vi

Den ydre krafts arbejde kan være både positiv og negativ. Hvis A_ydre er større end 0, stiger den mekaniske energi, og hvis A_ydre er mindre end 0, falder den mekaniske energi.

Kræfter kap 4            bog 1   s. 69

Newtons love beskriver den præcise sammenhæng mellem kræfterne på en genstand, og genstandens bevægelse.

Newtons 1. lov (kaldes også inertiens)

Hvis den resulterende kraft på en genstand er 0 vil genstanden enten forblive i hvile eller bevæge sig med konstant hastighed og retning. Dvs. bevæge sig med en konstant hastighed på en ret linje.

Newtons 2. lov

Hvis den samlede kraft på en genstand er forskellig fra 0, vil genstanden enten øge eller formindske sin fart. Eller den vil skifte bevægelses retning, eller begge dele.

Newtons 3. lov (loven om aktion og reaktion)

To genstanden påvirker altid hinanden med lige store og modsat rettede kræfter.

Eks. På de 3 love, side 71 – 73

Kræfter virker også på ting i ro

Fjernkraft – tyngdekraften, fjernkraften virker mellem jorden og en genstand. Den tegnes fra genstandens massemidtpunkt. Som kaldes kraftens angrebspunkt.

Kontaktkraft – virker lokalt dvs. på kontakt stedet. Kontakt kraft skyldes elektriske kræfter der virker mellem molekylerne i kontaktpunkterne. Kontaktkræfter tegnes ud fra de punkter de virker. Fx hænderne.

En kraft på en genstand kommer altid fra en eller flere genstande.

En kraft har både en retning og en størrelse, den illustreres med en pil. Pilen peger i kraftens retning, og dens længde repræsenterer dens retning og størrelse.

Måling af kraft

Si enheden for kraft [F] = N

En newton defineres ud fra masse og acceleration. En kraft på en newton kan altså give et lod på 1 Kg en acceleration på 1m/sek², dvs. at hastigheden vokser med 1 m/s pr. sek.

Tyngdekraft og masse

Man taler både om en genstands masse og vægt. Massen er et mål for genstandens stofmængde og afhænger ikke af hvor stofmålingen foretages. Vægten derimod er defineret som tyngdekraften på genstanden og den afhænger derfor af hvor målingen foretages.

Tyngdekraften ved jordoverfladen afhænger genstandens masse. Masse og tyngdekraft er derfor proportionale og kan derfor skrives følgende.

Proportionalitets konstanten betegnes med g, og kaldes tyngdeaccelerationen. Vi kan derfor omskrive den ovenstående formel til:

Vi finder g ved at dividere på begge sider af lighedstegnet

Sammensætning af kræfter s. 83

Hvis 2 kræfter F₁ og F₂ er ensrettede, er den resulterende kraft, summen af de to kræfter.

Hvis kræfterne er modsat rettede har den resulterende kraft samme retning som den største af kræfterne.

Hvis ikke kræfterne er parallelle, men har samme angrebspunkt, finder man den resulterende kraft ved hjælp af kræfternes parallelogram.

Ved hjælp af geometri kan man beregne ukendte sider og vinkler.

Kap. 3 – bog 1 – verdensbilledet s. 43

Solsystemets dannelse og opbygning

Solsystemet er ca. 4,6 mia. gammelt. Dannet af en stor og kold gassky bestående af hydrogen helium og små mængder andre grundstoffer. Gasskyen begyndte at trække sig sammen højest sansynligt pga. en supernova eksplosion i nærheden af gasskyen. Herved blev der slynget store stof mængder mod gasskyen som derved blev tilført tungere grundstoffer. Ved eksplosionen blev gasskyen presset sammen og tyngdekraften fik den til at presse sig yderligere sammen. Pga. tilfældige bevægelser endte noget af stoffet med at blive en protoplanetarisk skive. Her begyndte stoffet at klumpe sig sammen og planeterne blev langsomt opbygget. 99,9% af stoffet fra gasskyen blev samlet i solsystemets centrum og blev til solen. I solens indre begyndte atomkerne reaktioner at omdanne hydrogen til helium og solen blev til en lysende stjerne. Energi udstrålingen fra solen blæste resterne af gas og støv væk fra solsystemets indre hvorved letfordampelige stoffer forsvandt fra den inderste del af solsystemet. Derfor består de indre planeter (merkur venus jorden og mars) af klipper og metaller.længere fra solen fastholdte planeten de letfordampelige stoffer og de 4 store gasplaneter (jupiter, saturn, uranus og neptun) et tykt lag hydrogen og helium yderst. Udover solen og planeterne blev der også dannet nogle mindre klippestykker omkring hver enkelt planets – måner. Der blev også dannet et stort antal asteroider som er klippestykker der ikke er i bane om en planet. De fleste aestroider ligger i aestroidebæltet mellem mars og jupiter. Hvilket skyldes at planet dannelsen blev forstyrret der.

Afstanden fra jorden til solen kaldes en atronomisk enhed. Det bruges som grundenhed for afstande i solsystemet. 1AE = 149,6

Afstande til opjekter udenfor solsystemet måles i lysår. Et lysår er den strækning lyset bevæger på et år i tomt rum. 1 LY = .

Forudsætninger for livets opståen.

Se tabel side 52 – 3,2 + 3,3

Livet på jorden opstod for 3,5 mia. år siden.

De grundstoffer som levende celler er opbygget af er dannet i stjerner og spredt ud i rummet ved supernova eksplosioner. Lyn i jordens atmosfære tilførte tilstrækkelig energi til at de første organiske forbindelser (methan og amoniak) ku dannes i jorden atmosfære. De organiske forbindelser blev ført ned i havet hvor de dannede proteiner.

Det ku lade sig gøre fordi jordens atmosfære dengang ikke indeholdt oxygen som kunne nedbryde de organiske forbindelser. Omvendt kunne livet ikke opstå på landjorden fordi jorden ikke havde noget ozonlag der kunne beskytte mod UV-stråling.

Verdensbilledets udvikling

Aristoteles 384-322 f. Kr. hævdede at alt var opbygget af de 4 elementer jord, luft, vand og ild. Jordens opbygning og fænomener i naturen forklares ved at de 4 elementer har hver deres naturlige bevægelse. Jord og vand søger mod universets centrum og ild og luft søger bort fra. Der findes kun perfekte kugleformede himmellegemer der bevæger sig i evige cirkelbevægelser med konstant hastighed.

Claudius Ptolemaios 85-165 e. Kr. matematisk beskrivelse der forudså planeters og stjerners bevægelse på himlen. Troede at planeter og stjerner bevægede sig i cirkelbaner om jorden – geocentrisk verdensbillede. Det geocentrisk verdensbilleder var et kompliceret system af cirkelbevægelser. Men matematisk gav det en præcis beskrivelse af himmellegemernes bevægelser.

Kopernikus 1473-1543 e. Kr.

1530 alternativ forklaring på himmellegemernes bevægelse med solen placeret i universets centrum – heliocentrisk verdensbillede. Hans beskrivelse af planetbanerne var et indviklet system af crikelbevægelser med konstant hastighed.

Galilei 1564-1642

Observerede himmel legemerne med kikkert, det gav nye argumenter mod det geocentriske verdensbillede.

Kepler og Newton

Kepler 1571-1630 afgørende skift i den matematiske beskrivelse af planetbanerne. Viste at planetbanerne kunne beskrives som elipse baner med varierende hastighed.

Newton 1642-1727 viste at månens bevægelse om jorden og planeternes bevægelse om solen kan forklares ud fra en universiel tyngdekraft – fysisk forklaring på himmellegemernes bevægelse.

Kapitel 7 energi

Energi = evnen til at udføre et arbejde eller opvarme noget.

Energi former: kinetisk, potentiel, mekanisk, elektrisk, stråling, termisk, kerne, kemisk

Energi omdannelser

Energikæde: kæde af energiomdannelser den samlede energi er bevaret

Energi kvalitet: jo større mikroskopisk orden, des større energikvalitet

I alle energi omdannelsesprocesser falder energikvaliteten

SI-enheden for energi er Joule

Effekt: omdannet energi pr. tid,

Nyttevirkning

Kinetisk energi: afhænger af genstandens hastighed og masse. Den kinetiske energi øges, når hastigheden bliver større

Potentiel energi: eller “beliggenhedsenergi” er en form for “oplagret” energi: Man kan “deponere” en vis mængde energi i et mekanisk system ved at “overvinde” en eller anden kraft, f.eks. tyngdekraften på et tungt legeme, og dermed flytte legemet imod denne kraft. Energien kan senere frigøres, f.eks. ved at lade det løftede legeme falde så det “følger med” trækkraften. F.eks. deponerer man noget energi i en blyant, hvis man bruger sin egen energi på at løfte den op fra bordet, denne energi frigøres når man slipper blyanten og lader den falde til bordet.(wikipedia)

Mekanisk energi: det er summen af mekanisk potential energi og kinetisk energi

Elektrisk energi: er en form for energi som knytter sig til positionen af elektrisk ladning i et elektrisk felt. Elektrisk energi er af høj kvalitet i den forstand at den kan omdannes fuldstændigt til andre energiformer. .(wikipedia)

Stråling energi: er en betegnelse for udsendelse af bølgepartikler eller stofpartikler. En solstråle består fx af fotoner (elektromagnetiske strålepartikler) og radioaktiv stråling består af enten alfastråler (kerner af grundstoffet Helium), betastråler (elektroner) eller gammastråler (elektromagnetiske stråler). Strålingsenergi er som navnet antyder energi fra stråling. Strålingsenergi kommer fra solen, som planterne på jorden udnytter i fotosyntesen og omsætter til kemisk energi. .(wikipedia)

Termisk energi: bliver i daglig tale ofte kaldt varme, varmeenergi eller temperatur. Det er en energiform, som ligger lagret i atomers og molekylers uordnede bevægelse. Den beskrives med SI-enheden joule J. .(wikipedia)

Kerne energi: energi, der er knyttet til bindingerne mellem neutroner og protoner i atomkerner.

Kemisk energi: er den energi der frigives hvis et stof, f.eks. benzin, olie eller mad, forbrændes fuldstændigt. Ved fuldstændig forbrænding (fuldstændig oxidation) ændres de kemiske bindinger mellem atomerne og summen af ændringerne i bindingernes potentielle energi er den kemiske energi. .(wikipedia)

Kapitel 7 energi opsamling fra John

Kapitel 8 mekanisk energi og arbejde

Mekanisk energi = kinetiskenergi + potentielenergi

Ex. Indkøbsvogn skubbes, den er afhængig af hastighed (kinetiskenergi) og masse højde (potentiel)

Mekanisk system: system, hvor position og hastighed ændres

Fx der udføres et arbejde på en genstand mekanisk energi ændres

Genstanden udfører et arbejde på omgivelserne mekanisk energi ændres

(ex. Kranen løftes – og banker en pal i jorden)

Mekanisk system: fysisk system, hvor position og hastighed ændres

Mekanik: en fysik, der beskriver mekaniske systemer

Arbejde: beskriver overførsel af energi til en genstand eller system.

Kraften udfører arbejde. (ex. Hvis man løfter en agurk så er det kraften der løfter)

Kraften udfører et arbejde på det fysiske system, bestående af genstand og Jorden

F er en ydre kraft

N = Newton

Eksempel:

Kapitel 8 mekanisk energi og arbejde, opsamling fra John

Mekaniskenergi og arbejde

Arbejde = overførelse af energi

Kraften udfører arbejde på systemet, dvs. på genstanden og Jorden

Ændring i mekaniskenergi ændring af s eller ændring i hastighed

Ydrekraft

F og s ensrettet , F = kraften, s = strækning

Hvis de er ensrettet så er det arbejdet = kraften gange strækning

Hvis de er modsatrettet så er det arbejdet = minus kraft gange strækning

Skrå kraft (parallegoram)

Energi kap. 7 bog 1   side 127

Energi

Energi er egenskab ved en genstand eller et fysisk system. Tabet i en enegiform følges altid af en tilsvarende tilvækst.

Mekanisk potentiel energi

Beliggenheds energi. Systemet består af flere genstande, og den potentielle energi afhænger af genstandenes beliggenhed i forhold til hinanden.

Kinetisk energi

Bevægelses energi. Afhænger af genstandens hastighed og masse.

Mekanisk energi

Summen af potentiel kinetiskenergi

Elektrisk energi

Knyttet til en genstands eller et systems elektriske ladning. Hvis fordelingen af elektrisk ladning ændres, ændres energien også. En form for potentiel energi da den afhænger af beliggenheden af de elektriske ladninger i forhold til hinanden.

Termisk energi

Kaldes også indre energi, knyttet til den samlede energi af en stofmængdes atomer og molekyler.

Termisk energi er summen af den kinetiske energi af stofmængdens molekyler og molekylernes indbyrdes potentielle energi (Den energi molekylerne er bundet til hinanden med). Denne potentielle energi ændres kun når stoffet overgår fra en tilstandsform til en anden. Molekylernes kinetiske energi hænger sammen med stofmængdens energi.

Kemisk energi

Knyttet til de kemiske bindinger i et stof. En form for elektrisk potentiel energi, da atomerne i et kemisk stof bindes sammen af elektriske kræfter.

Elektromagnetisk stråleenergi

Elektromagnetisk stråling kan beskrives både som bølgeudbredelse og som fotoner. Hvis strålingen er udbredelse af fotoner er energien den samlede energi af fotonerne.

Kerneenergi

Knyttet til bindingerne mellem neutroner og protoner i atomkernen. Hvis atomkerner smelter sammen eller spaltes, ændres den samlede bindings energi mellem nukleonerne.

Energi kæder eks. Side 134

Energi kæder er en hel række af energi omdannelser. Ved alle energi omdannelser sker der en større eller mindre tilvækst i termisk energi. 

Energi bevarelse

Energi bevarelse og energi kvalitet. Når der sker en omdannelse mellem energi former følger det loven om energiens bevarelse. Ifølge den kan energien ikke forsvinde eller opstå af ingenting. Hvis der sker et tab i en energiform, vil der altså ske en tilvækst i en eller andre energiformer.

Energi kvalitet    

Nogen former for energi er af højere kvalitet end andre. Energi kvaliteten i en proces kan altså godt falde selvom den samlede energi er bevaret. Kvaliteten af en energiform afhænger af den mikroskopiske orden i det system som har energien. Jo større den mikroskopiske orden er, jo større er energi kvaliteten.

Den anden grundlæggende lov om energi omdannelser, i alle virkelige processer falder den samlede energi kvalitet. Det betyder at den mikroskopiske orden formindskes.

Energi forbrug

Til at beskrive den hastighed hvor med energien forbruges bruger man effekten P

eller

Nyttevirkning           s. 142

Den brøkdel af den tilførte energi, som omdannes til nyttig energi.

Bølger        Kap. 10       s 201 bog 1

Bølger

Transversal bølger er svingninger på tværs af bevægelses retningen, longitudinal bølger er svingninger på langs af svingningsretningen, de er begge harmoniske bølger. Både transversale og longitudinale bølger kan beskrives med en sinus kurve i et (sted,udsving) koordinatsystem.

Ambituden A er det maksimale udsving fra ligevægtsstillingen.

Si-enheden for A, afhænger af bølgetypen.

Bølgenlængden , er afstanden mellem to bølgetoppe eller bølgedale.

Perioden T, angiver det tidsrum der går fra en bølgetop passerer et bestemt sted til den næste bølgetop passerer stedet.

Frekvensen f er givet ved og angiver antal bølgetoppe der passerer et bestemt sted pr. tid.

Udbredelseshastigheden v, defineres som hastigheden af en bølgetop, v angiver den vejlængde som en bølgetop tilbagelægger pr. tid. Og er givet ved formlen

Hvis vi indsætter formlen for frekvensen i udtrykkende overfor, får vi bølgeformlen.

Interferens (se ilu. Side 220)

Når to bølger mødes danner de en resulterende bølge – de interfererer. Når to bølger forstærker hinanden, er der konstruktiv interferens, det sted hvor de mødes. Og efter mødet fortsætter de to bølger som før. Når to bølger svækker hinanden er der destruktiv interferens, det er altså mellem to bølger hvis udsving er i modsat retning, og ved mødet bliver det samlede udsving lig med summen af deres udsving. Efter mødet fortsætter bølgerne som før.

Den resulterende bølges udsving er lig med summen af bølgerne

Afbøjning

En plan bølge er en harmonisk bølge, hvor bølgetoppene ligger på parallelle linjer, i afstanden en bølgelængde fra hinanden. Når en plan bølge bevæger sig ind mod en spalte og spaltebredden er lille i forhold til vil bølgen fortsætte på den anden side af spalten som ringbølge hvor toppene ligger på cirkler med samme centrum. Afstanden mellem cirklerne er stadig .

Hvis spaltebredden er større end vil bølgen fortsætte som en plan bølge ud for spalten, mens den udbreder sig som ringbølge til siderne. I begge tilfælde siger man at den plane bølge bliver afbøjet.

Huygens' princip s. 225

Ved afbøjningen vil der fra et hvert punkt fra bølgefronten udsendes en ringbølge, bølgetoppene fra ringbølgerne danner hermed en ny bølgefront.

Optisk Gitter

Et optisk gitter er en plade med en række parallelle ridser, med samme afstand fra hinanden. Hvis man løser mod gitteret vil lyset blive afbøjet i spalterne, og fortsætte på bagsiden af gitteret som ringbølger. Et sådan gitter hvor der dannes et interferens mønster kaldes et transmissionsgitter. Et refleksions gitter er et optisk gitter bestående af et spejl med en række parallelle ridser. Afstanden mellem 2 ridser kaldes gitterkonstanten og betegnes med d.

Gitterformlen er givet ved

Hvor n er et helt positivt tal kaldet afbøjningens orden. Antallet af ordner afhænger af bølgelængden og gitterkonstanten. n er begrænset af da der gælder at .

er den vinkel der dannes mellem den plane bølge og retningen af den indkomne bølge.

.

Spejling side 232

Når en lysstråle rammer en glat overflade (fx et spejl.) bliver den spejlet/reflekteret. Den vinkel der er mellem den indkomne lysstråle og den reflekterendes flades normal kaldes indfaldsvinklen i. Udfaldsvinklen u, er den vinkel der er mellem den reflekterede lysstråle og fladens normal. Der gælder at i = u (refleksionsloven)

Brydning

Hvis en bølge går fra et stof til et andet og udbredelses hastighederne i de to stoffer er forskellige ville bølgen blive brudt. Ved brydningen knækker bølgefronterne ved overgangen fra stof 1 til stof 2, da udbredelseshastigheden v₂ er mindre end v_1. Bølgelænderne i de to stoffer betegnes med . Den vinkel der dannes mellem bølgen i stof 2, og grænsefladens normal kaldes brydningsvinklen lille b.

Brydningsloven

Når en plan bølge passerer grænsefladen mellem 2 områder med forskellig udbredelses hastighed er dens brydning bestemt ved brydningsloven.

Udledningen af brydningsloven er på siden 233 til 234.

Lysets brydning

Et stofs brydningsindeks n, angiver forholdet mellem lysets hastighed c, og dets hastighed v i stoffet.

Brydningsindekserne for 2 stoffer er altså givet ved

Hvis vi indsætter det i brydningsloven får vi

Brydningsindekset afhænger af lysets bølgelængde og stoffets tæthed. Jo større tæthed, jo større brydningsindeks.

Hvis en lysstråle bevæger sig fra et stof med 1 brydningsindeks mod grænsefladen til et andet stof med et mindre brydningsindeks, vil lyset kun blive reflekteret hvis indfaldsvinklen er stor nok. Når en lystråle brydes i vand overfladen vil brydningsvinklen b være større end indfaldsvinklen i, da

Brydningsvinklen kan ikke være større end 90 grader, den indfaldsvinkel der svarer til b = 90 grader kaldes grænsevinklen i_grænse. Når i er større end i_grænse er der kun spejling i overfladen og man siger at der er total refleksion. i grænse bestemmes ved.

Da sin90 = 1 får vi

Der gælder altså generelt at man kun kan have total refleksion når man sender en lysstråle fra stof 1 mod stof 2 og n₂ er mindre end n_1.

Her er vi kommet til side 247