ΚΛΗΘΗΚΕ ΣΕ ΑΠΟΛΟΓΙΑ ΚΑΙ ΔΕΝ ΠΡΟΠΟΝΗΘΗΚΕ

2.3.4 Θερμότητα και διατήρηση της ολικής ενέργειας

Σε τεντωμένο σχοινί με Κούβελα

Παρόλο που πολλές φορές μέχρι τώρα σε προηγούμενα κεφάλαια αναφερθήκαμε στην αρχή διατήρησης της ενέργειας, σε καμία περίπτωση δε λάβαμε υπόψη μας την εσωτερική ενέργεια του αερίου.

Ενώπιον των διοικούντων της ΚΑΕ απολογήθηκε χθες το βράδυ ο Νίκος Κούβελας (φωτογραφία).

Στην εικόνα 2.3.10 φαίνονται δυο ίσες ποσότητες αερίου σε διαφορετικά δοχεία.

Ο 33χρονος παίκτης κλήθηκε σε απολογία για τρεις λόγους: 1) για την αποχή του από την προπόνηση της Παρασκευής, στην οποία πάντως δεν πήρε μέρος κανείς, 2) για την απόφασή του να απέχει από τον αγώνα με το Μαρούσι και 3) για τις δηλώσεις του εναντίον του προέδρου της ΚΑΕ, Ηρακλή Τσιλόπουλου, στη διάρκεια της συνέντευξης Τύπου που παραχώρησαν οι παίκτες την προηγούμενη βδομάδα.

Εάν θερμάνουμε και τα δύο αέρια εξίσου, δηλαδή προσφέρουμε και στα δύο την ίδια ποσότητα θερμότητας θα έχουμε το ίδιο αποτέλεσμα;

Η ΑΠΟΦΑΣΗ αναμένεται τις επόμενες μέρες.

Στο πρώτο δοχείο και με την προϋπόθεση πως αυτό διατηρεί τον όγκο του σταθερό, το αέριο θερμαίνεται χωρίς καμία μεταβολή στον όγκο του.

Ο Κούβελας πάντως, που δεν προπονήθηκε χθες το απόγευμα, για προσωπικούς και τυπικούς λόγους (σ.σ. έδωσε το παρών στο γήπεδο και περιμένει τις αποφάσεις της διοίκησης) δήλωσε πως "για μένα δεν τίθεται θέμα απολογίας.

Αυτό σημαίνει πως η προσφερόμενη θερμότητα απορροφήθηκε εξολοκλήρου από τα μόρια του αερίου, τα οποία αύξησαν έτσι την κινητική τους ενέργεια, δηλαδή ότι αυξήθηκε η εσωτερική ενέργεια του αερίου.

Δεν μπορεί να με καλέσει κανένας σε απολογία από τη στιγμή που έχω καταθέσει προσφυγή".

Μπορούμε λοιπόν να διατυπώσουμε την αρχή διατήρησης της ενέργειας με την απλή εξίσωση:

Θα πρέπει να αναφερθεί ότι ο Κούβελας έχει αποκλειστεί από το θέμα των εγγυήσεων που παρέχει ο Ερασιτέχνης.

Προσφερόμενη θερμότητα = αύξηση εσωτερικής ενέργειας αερίου ή Q = ΔU (2.3.2)

Ο ΓΙΟΥΡΙ ΖΝΤΟΒΤΣ που εντός των ημερών θα αποφασίσει ποιους παίκτες θα φέρει στην ομάδα (έχει "σταντ μπάι" τους Ντράγκσιτς και Κάντιτς, ενώ εξετάζει και κάποιες άλλες περιπτώσεις) έχοντας πάρει και τη συγκατάθεση του Νίκου Παναγόπουλου μετά από συνάντηση που είχαν χθες, προγραμμάτισε για σήμερα φιλικό αγώνα με το ICBS στο Ιβανώφειο.

Στο δεύτερο δοχείο η θερμοκρασία του αερίου αυξάνεται λιγότερο και διαστελλόμενο ανυψώνει σιγά - σιγά το έμβολο, βάρους Β και εμβαδού S, κατά μικρό ύψος x. Το γεγονός πως το έμβολο ισορροπεί και μετά τη διαστολή, σημαίνει πως η πίεση Ρ του αερίου περέμεινε σταθερή, ώστε να ικανοποιείται η συνθήκη ισορροπίας: P S = Patm.S+B Αντίθετα λοιπόν με ότι συμβαίνει στο πρώτο δοχείο όπου η προσφερόμενη θερμότητα μετατράπηκε εξ’ ολοκλήρου σε εσωτερική ενέργεια του αερίου, στο δεύτερο δοχείο η εξέλιξη είναι διαφορετική. Συγκεκριμένα η ανύψωση του εμβόλου κατά x, σημαίνει πως το αέριο διαστελλόμενο πρόσφερε ενέργεια ίση με το έργο της σταθερής δύναμης PS, το οποίο είναι W = PSx και επειδή Sx = ΔV, προκύπτει: W = PΔV (2.3.3) Στη σχέση (2.3.3), ΔV είναι η αύξηση του όγκου του αερίου κατά τη θέρμανσή του. Αν λοιπόν αγνοήσουμε κάθε άλλη ενεργειακή μεταβολή, εκτός από τη θέρμανση του αερίου και την ανύψωση του εμβόλου, η διατήρηση της ενέργειας περιγράφεται από την εξίσωση: Προσφερόμενη θερμότητα = αύξηση της εσωτερικής ενέργειας αερίου και ενέργεια απαιτούμενη για την ανύψωση του εμβόλου, εικόνα 2.3.11.

Ένας μαθητής υποστηρίζει την παρακάτω άποψη: Αν ένα αντικείμενο έχει υψηλή θερμοκρασία έχει και μεγάλη θερμότητα. Ποια είναι η δική σας άποψη;

Η θερμότητα που απορροφήθηκε προκάλεσε αύξηση της εσωτερικής ενέργειας και παραγωγή έργου.

Η μαθηματική έκφραση της εξίσωσης αυτής είναι: Q = ΔU + W (2.3.4) Μέχρι τώρα κάθε φορά που αναφερόμαστε στη θερμότητα Q, θεωρούμε πως αυτή είναι μια μορφή ενέργειας όπως τόσες άλλες. Ωστόσο η άποψη αυτή μπορεί να εξυπηρετεί τη μελέτη μιας σειράς φαινομένων (και για το λόγο αυτό παραμένει σε χρήση) δε φαίνεται όμως πως είναι και ορθή. Πράγματι αυτό που σήμερα αποδεχόμαστε για τη θερμότητα είναι πως αυτή ως φυσικό μέγεθος χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της ποσότητας της ενέργειας που μεταφέρεται από ένα σώμα σε κάποιο άλλο. Συγκεκριμένα, όπως το έργο μετράει την ενέργεια που μεταφέρεται από ένα σώμα σε κάποιο άλλο λόγω άσκησης δύναμης χωρίς αυτό (το έργο) να είναι ενέργεια, έτσι και η θερμότητα Q: μετράει την ενέργεια που μεταφέρεται από ένα σώμα σε κάποιο άλλο, λόγω διαφοράς θερμοκρασίας, χωρίς η ίδια να είναι μια μορφή ενέργειας.

Παραδείγματος χάρη, καθώς ανυψώνουμε με το χέρι μας μια μεταλλική σφαίρα έχουμε μεταφορά ενέργειας W λόγω της δύναμης που της ασκούμε και μεταφορά ενέργειας Q λόγω διαφοράς θερμοκρασίας ανάμεσα στο χέρι μας και στη σφαίρα. Η ενέργεια W εμφανίζεται ως μηχανική ενέργεια της σφαίρας, ενώ η ενέργεια Q ως αύξηση της εσωτερικής της ενέργειας, δηλαδή ως αύξηση της θερμοκρασίας της.

Benjamin Thompson, Count Rumford (1753-1814). Γεννήθηκε στην Αμερική αλλά εργάστηκε στην Ευρώπη. Ασχολήθηκε με την κατασκευή πολεμικών όπλων (κανονιών).

Julius Robert Mayer (1814-1878). Ιατρός γερμανικής καταγωγής, με μεγάλο ενδιαφέρον για τη φυσιολογία των οργανισμών. Κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η θερμότητα του σώματος των ζωντανών οργανισμών σχετίζεται με τη χημική ενέργεια των τροφών που αυτοί καταναλώνουν.