Шпаргалка по "Физике"

модуль  скорости  ее  движения  (при  этом,  разумеется,  изменяя   и   свое

направление и скорость). Чем меньше  размеры  частицы  тем  более  заметными

становятся изменение импульса. Любое вещество  состоит  из  частиц,  поэтому

количество вещества  принято  считать  пропорциональным  количеству  частиц.

Единица  количества  вещества  называется  моль.   Моль   равен   количеству

вещества, содержащей столько  атомов,  сколько  содержится  их  в  0.012  кг

углерода  12С.  Отношение  числа  молекул  к  количеству  вещества  называют

постоянной Авогадро: NA = 6,022 141 29(27)·1023 моль−1.

Количество вещества можно  найти  как  отношение числа молекул к постоянной Авогадро.

 Моля́рная ма́сса вещества М — масса одного моль вещества. Молярная

масса выражается в килограммах на моль.

 

 Идеальный  газ.  Основное  уравнение  молекулярно-кинетической   теории

идеального газа.

Для  объяснения  свойств  вещества  в  газообразном  состоянии  используется

модель идеального газа. В этой  модели  предполагается  следующее:  молекулы

газа обладают пренебрежимо малыми размера по  сравнению  с  объемом  сосуда,

между молекулами не действуют силы притяжения, при соударении друг с  другом

и стенками  сосуда  действуют  силы  отталкивания.  Качественное  объяснение

явления давления газа заключается в том, что молекулы  идеального  газа  при

столкновениях со стенками сосуда взаимодействуют с ними  как  упругие  тела.

При столкновении молекулы со стенкой сосуда  проекция  вектора  скорости  на

ось, перпендикулярную  стенке,  меняется  на  противоположную.  Поэтому  при

столкновении  проекция  скорости  меняется  от  –mvx  до  mvx.

Во время столкновения молекула действует на  стенку  с силой,  равной 

по  третьему  закону  Ньютона   силе,   противоположной   по

направлению. Молекул очень много, и среднее  значение  геометрической  суммы

сил, действующих со стороны отдельных  молекул,  и  образует  силу  давления

газа на стенки сосуда. Давление газа равно отношению модуля силы давления  к

площади стенки сосуда: p=F/S

основное уравнение МКТ: 

 
  

Р-давлениегазанастенкисосуда(Па) 
n - концентрация молекул, т.е. число молекул в единице объема ( 1/м3)

ρ - плотность газа (кг/м3)

Давление идеального газа на стенки сосуда зависит от концентрации молекул и

пропорционально средней кинетической энергии молекул.

 

 Температура, ее  измерение.  Абсолютная  температурная  шкала.  Скорость

молекул газа.

Основное уравнение МКТ для идеального газа устанавливает связь между  микро-

и  макроскопическими  параметрами.  При  контакте  двух  тел  изменяются  их

макроскопические параметры. Когда это изменение прекратилось,  говорят,  что

наступило тепловое  равновесие.  Физический  параметр,  одинаковый  во  всех

частях системы тел, находящихся в состоянии теплового  равновесия,  называют

температурой тела

температура  газа  при  котором   его

давление  при  постоянном  объеме  равно  нулю,  называют  абсолютным  нулем

температуры.

 

 Уравнение состояния идеального газа  (уравнение  Менделеева-Клапейрона).

Изотермический, изохорный и изобарный процессы.

Используя зависимость давления от концентрации и  температуры,  можно  найти

связь между  макроскопическими  параметрами  газа  –  объемом,  давлением  и

температурой. [pic]. Это уравнение называют уравнением состояния  идеального

газа (уравнение Менделеева-Клапейрона).

Изотермическим процессом  называется  процесс,  протекающий  при  постоянной

температуре.  Из  уравнения  состояния  идеального  газа  следует,  что  при

постоянной температуре, массе и составе газа произведение давления на  объем

должно оставаться  постоянным.  Графиком  изотермы  (кривой  изотермического

процесса)  является  гипербола.

Изохорным процессом называется процесс, протекающий при  неизменном  объеме,

массе и составе газа.

График уравнения изохорного процесса называется изохорой, и  представляет  из  себя

прямую, проходящую через начало координат.

Изобарным  процессом  называется   процесс,   протекающий   при   неизменном

давлении, массе и составе газа. График  уравнения изобарного процесса называется изобарой,

 и  представляет  из  себя  прямую, проходящую через начало координат.

 

Закон  сохранения энергии в тепловых процессах (первый закон термодинамики).

Адиабатный процесс.

Первый закон термодинамики:

Первый закон термодинамики является законом сохранения энергии, распространенным на тепловые явления. Закон сохранения энергии: энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает: количество энергии неизменно, она только переходит из одной формы в другую.

Первое начало термодинамики:

при изобарном процессе

при изохорном процессе ( )

при изотермическом процессе 

Здесь   — масса газа,   — молярная масса газа,   — молярная теплоёмкость при постоянном объёме,   — давление, объём и температура газа соответственно, причём последнее равенство верно только для идеального газа.

В термодинамике рассматриваются тела, положение центра тяжести которых практически не меняется. Механическая энергия таких тел остается постоянной, а изменяться может лишь внутренняя энергия.

Применение первого закона термодинамики к изопроцессам:

При изохорном процессе объем газа не меняется и поэтому работа газа равна нулю. Изменение внутренней энергии равно количеству переданной теплоты:

При изотермическом процессе внутренняя энергия идеального газа не меняется. Все переданное газу количество теплоты идет на совершение работы:

При изобарном процессе передаваемое газу количество теплоты идет на изменение его внутренней энергии и на совершение работы при постоянном давлении.

Адиабатный процесс:

Адиабатный процесс - процесс в теплоизолированной системе. Следовательно, изменение внутренней энергии при адиабатном процессе происходит только за счет совершении работы:

Так как работа внешних сил при сжатии положительна, внутренняя энергия газа при адиабатном сжатии увеличивается, а его температура повышается.

При адиабатном расширении газ совершает работу за счет уменьшения своей внутренней энергии, поэтому температура газа при адиабатном расширении понижается.

 

 

Принцип действия тепловых двигателей. КПД теплового двигателя.

Обычно в тепловых  машинах  работа  совершается  расширяющимся  газом.  Газ,

совершающий работу при  расширении,  называется  рабочим  телом.  Расширение

газа происходит в  результате  повышения  его  температуры  и  давления  при

нагревании.  Устройство,  от  которого  рабочее  тело  получает   количество

теплоты Q   называется  нагревателем.  Устройство,  которому  машина  отдает

тепло после совершения  рабочего  хода,  называется  холодильником.  Сначала

изохорически  растет  давление,  изобарически   расширяется,    изохорически

охлаждается, изобарически сжимается.  В  результате

совершения рабочего  цикла  газ  возвращается  в  начальное  состояние,  его

внутренняя энергия принимает  исходное  значение.

Согласно первому закону термодинамики, .   Работа, совершаемая  телом  за цикл, равна Q. Количество теплоты, полученное телом за цикл, равно  разности полученного от нагревателя  и  отданного  холодильнику. 

Коэффициентом полезного действия машины называется отношение  полезно

использованной к затраченной энергии

 

 Испарение  и  конденсация.  Насыщенные  и  ненасыщенные  пары.  Влажность

воздуха.

Неравномерное  распределение   кинетической   энергии   теплового   движения

приводит к тому. Что при любой температуре  кинетическая  энергия  некоторой

части молекул может превысить  потенциальную  энергию  связи  с  остальными.

Испарением называется  процесс,  при  котором  с  поверхности  жидкости  или

твердого тела вылетают молекулы. Испарение сопровождается охлаждением,  т.к.

более быстрые молекулы покидают  жидкость.  Испарение  жидкости  в  закрытом

сосуда  при  неизменной  температуре  приводит  к  увеличению   концентрации

молекул  в  газообразном  состоянии.   Через   некоторое   время   наступает

равновесие  между  количеством  испаряющихся  молекул  и  возвращающихся   в

жидкость. Газообразное вещество, находящееся в  динамическом  равновесии  со

своей жидкостью, называется насыщенным паром. Пар, находящийся при  давлении

ниже  давления   насыщенного   пара,   называется   ненасыщенным.   Давление

насыщенного пара  не  зависит  при  постоянной  температуре  от  объема 

 При  постоянной  концентрации  молекул  давление  насыщенного  пара

растет  быстрее,  чем  давление  идеального   газа,   т.к.   под   действием

температуры количество молекул увеличивается.  Отношение  давления  водяного

пара  при  данной  температуре  к  давлению  насыщенного  пара  при  той  же

температуре, выраженное в  процентах,  называется  относительной  влажностью

воздуха . Чем ниже температура, тем меньше давление  насыщенного  пара,

таким  образом  при  охлаждении  до  некоторой  температуры  пар  становится

насыщенным. Эта температура называется точкой росы tp.

 

Кристаллические и аморфные  тела.  Механические  свойства  твердых  тел.

Аморфными называются тела, физические свойства  которых  одинаковы  по  всем

направлениям   (изотропные   тела).    Изотропность    физических    свойств

объясняется хаотичностью  расположения  молекул.  Твердые  тела,  в  которых

молекулы   упорядочены,   называются   кристаллами.   Физические    свойства

кристаллических тел  неодинаковы   в  различных  направлениях  (анизотропные

тела).   Анизотропия   свойств   кристаллов   объясняется   тем,   что   при

упорядоченной  структуре  силы  взаимодействия  неодинаковы   по   различным

направлениям. Внешнее механическое воздействие  на  тело  вызывает  смещение

атомов из положения равновесия, что приводит  к  изменению  формы  и  объема

тела – деформации. Деформацию можно охарактеризовать абсолютным  удлинением,

равным  разности длин  до  и  после  деформации,   или   относительным

удлинением . При  деформации тела возникают силы упругости.  Физическая

величина, равная отношению модуля силы  упругости  к  площади  сечения  тела

называется механическим напряжением

 

Свойства жидкостей. Поверхностное натяжение. Капиллярные явления.

Возможность  свободного  перемещения  молекул   в   жидкости   обуславливает

текучесть жидкости. Тело в  жидком  состоянии  не  имеет  постоянной  формы.

Форма  жидкости  определяется  формой   сосуда   и   силами   поверхностного

натяжения. Внутри  жидкости силы  притяжения  молекул  компенсируются,  а  у

поверхности – нет. Любая молекула, находящаяся у поверхности,  притягивается

молекулами внутри жидкости. Под действием этих сил  молекулы  в  поверхность

втягиваются  внутрь  до  тех  пор,  пока  свободная  поверхность  не  станет

минимальной из всех  возможных.  Т.к.  минимальную  поверхность  при  данном

объеме имеет шар, то при малом действии  других  сил  поверхность  принимает

форму сферического сегмента. Поверхность жидкости у края  сосуда  называется

мениском.   Явление   смачивания   характеризуется   краевым   углом   между