Physics

РАЗМЕРЫ МОЛЕКУЛ

V = Sd – толщина слоя, где d – диаметр молекулы

Vкапли = 1 мм3

[pic] (молекула)

10-8 см (атома)

ЧИСЛО МОЛЕКУЛ

[pic]

МАССА МОЛЕКУЛЫ ВОДЫ

[pic], где N – число молекул.

[pic] - относительная молекулярная масса

Количество вещества

и постоянная Авогадро
Один моль – это кол-во в-ва, в котором содержится столько же молекул или атомов, сколько атомов содержится в углероде массой 0,012 кг.

[pic]

[pic] - кол-во в-ва

МОЛЯРНАЯ МАССА

Молярной массой М в-ва называют в-во, взятое в кол-ве одного моля.

[pic] [pic] молярная масса

[pic]. [pic] - кол-во в-ва.

[pic][pic] - число молекул

МАССА В-ВА, СОДЕРЖАЩЕГОСЯ

В ЛЮБОМ КОЛ-ВЕ В-ВА

[pic] [pic] [pic]

БРОУНОВСКОЕ ДВИЖЕНИЕ

Броуновское движение – это тепловое движение взвешенных в жидкости (или газе) частиц.

Причина Броуновского движения закл-ся в том, что удары молекул жидкости о частицу не компенсируют друг друга, хаотичное, беспорядочное движение самой жидкости.

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ МОЛЕКУЛ

На расстояниях, превышающих 2-3 диаметра молекул, действуют силы притяжения. По мере уменьшения расстояния между молекулами сила притяжения сначала увеличивается, а затем начинает убывать и убывает до нуля, когда расстояние между двумя молекулами становится равным сумме радиусов молекул.

ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ

Ид. газ – это газ, взаимодействие между молекулами которого пренебрежимо мало. В нем:
1. Отсутствуют силы межмолекулярного взаимодействия;
2. Взаимодействие молекул происходит только при их соударении и является упругим;
3. Молекулы идеального газа не имеют объема, представляют собой материальные точки.
Давление (ид. газа) создается ударами молекул о стенки сосуда [pic]~n, где n – концентрация молекул.
[pic] [pic]~ [pic] [pic]

СРЕДНЕЕ ЗНАЧЕНИЕ КВАДРАТА

СКОРОСТИ МОЛЕКУЛ

[pic] средн.значен. кв. скорости где N – число молекул в газе.

[pic] квадрат модуля любого вектора

[pic] среднее значение [pic]

[pic] сред. значен. квадр. проекций скорости

[pic] средн. квадрат проекции скорости

ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКОЙ ТЕОРИИ ГАЗА

[pic]; [pic];

[pic] - основн. уравнен. МКТ газов.

[pic]; [pic] .

Давление идеального газа пропорционально произведению концентрации молекул на среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ

[pic]

АБСОЛЮТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА

[pic] ~T , где Т – абсолютная температура

[pic]= kТ , где k- коэф. пропорциональности

[pic]

Предельн. тем-ру, при котор. давление идеал. газа обращается в нуль при пост. объеме или объем ид. газа стремится к нулю при неизменном давлении, называют абсолютным нулем температуры

ПОСТОЯННАЯ БОЛЬЦМАНА

[pic] [pic] постоянная Больцмана

Постоянная Больцмана связывает температуру [pic] в энергетических единицах с температурой Т в кельвинах.

T = t+273

ТЕМПЕРАТУРА

МЕРА СРЕДНЕЙ КИНЕТИЧЕСКОЙ

ЭНЕРГИИ МОЛЕКУЛ.

Абсолютная температура есть мера средней кинетической энергии движения молекул.

[pic] и [pic]; [pic] p = nkT, где n – концентрация молекул [[pic]

В равных объемах газов при одинаковых температурах и давлениях содержится одинаковое число молекул.

СРЕДНЯЯ СКОРОСТЬ ТЕПЛОВОГО

ДВИЖЕНИЯ МОЛЕКУЛ

[pic]; [pic], где [pic]- масса молекул тела

[pic] - средняя квадратичная скорость

УРАВНЕНИЯ СОСТОЯНИЯ ИДЕАЛ. ГАЗА

Идеальный газ – это газ, взаимодействие между молекулами которого пренебрежимо мало.

[pic] , где
NA – постоянная Авогадро m – масса газа
М – его молярная масса

[pic]

Произведение постоянной Больцмана k и постоянной Авогадро NA называют универсальной (молярной) газовой постоянной и обозначают буквой R.

R = [pic]

[pic] - уравнение Менделеева-Клапейрона

[pic] и [pic] начальное состояние газа конечное состояние

[pic] - уравнение Клапейрона.

ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ
1. Изотермический процесс («изос» - от греч. равный)

Закон Бойля-Мариотта
Процесс изменения состояния термодинамической системы макроскопических тел при постоянной температуре называют изотермическим.

PV = const при T = const

[pic] [pic]~ [pic]

I

II

Графиком является изотерма (гипербола)

Т1>T2, т.к. R1>R2

R1V1 = R2V2

2. Изобарный процесс («барос» - вес, тяжесть) закон Гей- Люссака

Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении называется изобарным

[pic] при P=const

V = T const; V ~ T; [pic] .

V P1

V1
P2

V2

O T

Графиком является изобара (прямая)

V1>V2 , P10, а при сжатии А'0.

[pic][pic]

p

p

V2-V1

V1 V2

V

[pic]

[pic]

[pic]

КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛОТЫ

1.Нагревание и охлаждение

[pic] [pic]
Q- количество теплоты [Дж] c- удельная теплоемкость вещества [pic] m-масса тела [кг]
[pic]-средняя температура
При нагреванииQ>0
При охлажденииQ0

При конденсации Q0; ?U>0 увеличивается

2. Изотермический процесс

T = const ?T = 0

?U=0; Q= - A ; Q = A(

3. Изобарный процесс
P = const; ?U = Q+A; Q = ?U = A'

4. Адиабатный процесс

Процесс, протекающий в системе (теплоизолированной), которая не обменивается теплом с окружающими телами.

Q = 0 ; ?U = A.

Q1 + Q2 + Q3 + … = 0 – уравнение теплового баланса где Q1, Q2, Q3, … - кол-ва теплоты, полученные или отданные телами.

ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Второй закон термодинамики указывает направление возможных энергетических превращений и тем самым выражает необратимость процессов в природе.

Принципы действия тепловых двигателей

Температуру Т1 называют температурой нагревателя.

Температуру Т2 называют температурой холодильника

A' =|Q1|-|Q2|, где
Q1 – кол-во тепла, полученное от нагревателя, а
Q2 – кол-во теплоты отданное холодильнику.
Коэф. полезного действия теплового двигателя называют отношение работы А', совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя:

[pic].
Так как у всех двигателей некоторое количество теплоты передается холодильнику, то ( < 1.

Максимальное значение КПД тепловых двигателей.

[pic]
Реальная тепловая машина, работающая с нагревателем, имеющим температуру
Т1, и холодильником с температурой Т2, не может иметь КПД, превышающий КПД идеальной тепловой машины.

Закон сохранения электрического заряда.

При электризации тел выполняется закон сохранения электрического заряда. Этот закон справедлив для замкнутой системы. В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов всех частиц остается неизменной. Если заряды частиц обозначить через q1, q2 и т.д., то q1 + q2 + q3 + … + qn = const.

Основной закон электростатики – закон КУЛОНА

Если расстояние между телами во много раз больше их размеров, то ни форма, ни размеры заряженных тел существенно не влияют на взаимодействия между ними. В таком случае эти тела можно рассматривать как точечные.

Сила взаимодействия заряженных тел зависит от свойств среды между заряженными телами.

Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей заряда и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Эту силу называют кулоновской.

[pic], где

|q1| и |q2| - модули зарядов тел, r – расстояние между ними, k – коэффициент пропорциональности.
F- сила взаимодействия

[pic]

Силы взаимодействия двух неподвижных точечных заряженных тел направлены вдоль прямой, соединяющей эти тела.

[pic]

Единица электрического заряда

Единица силы тока – ампер.
Один кулон (1 Кл) – это заряд, проходящий за 1 с через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А g [Кулон=Кл]

[pic] е=1,6(10-19 Кл [pic]
[pic]-электрическая постоянная

[pic]

БЛИЗКОДЕЙСТВИЕ И ДЕЙСТВИЕ НА РАССТОЯНИИ

Предположение о том, что взаимодействие между удаленными друг от друга телами всегда осуществляется с помощью промежуточных звеньев (или среды), передающих взаимодействие от точки к точке, составляет сущность теории близкодействия.Распр. с конечной скоростью.

Теория прямого действия на расстоянии непосредственно через пустоту.
Согласно этой теории действие передается мгновенно на сколь угодно большие расстояния.

Обе теории являются взаимно противоположными друг другу. Согласно теории действия на расстоянии одно тело действует на другое непосредственно через пустоту и это действие передается мгновенно.

Теория близкодействия утверждает, что любое взаимодействие осуществляется с помощью промежуточных агентов и распространяется с конечной скоростью.

Существования определенного процесса в пространстве между взаимодействующими телами, который длится конечное время, - вот главное, что отличает теорию близкодействия от теории действия на расстоянии.

Согласно идее Фарадея электрические заряды не действуют друг на друга непосредственно. Каждый из них создает в окружающем пространстве электрическое поле. Поле одного заряда действует на другой заряд, и наоборот. По мере удаления от заряда поле ослабевает.

Электромагнитные взаимодействия должны распространятся в пространстве с конечной скоростью.

Электрическое поле существует реально, его свойства можно исследовать опытным путем, но мы не можем сказать из чего это поле состоит.

О природе электрического поля можно сказать, что поле материально; оно сущ. независимо от нас, от наших знаний о нем;

Поле обладает определенными свойствами, которые не позволяют спутать его с чем-либо другим в окружающем мире;

Главное свойство электрического поля – действие его на электрические заряды с некоторой силой;

Электрическое поле неподвижных зарядов называют электростатическим. Оно не меняется со временем. Электростатическое поле создается только электрическими зарядами. Оно существует в пространстве, окружающем эти заряды, и неразрывно с ним связано.

Напряженность электрического поля.

Отношение силы, действующей на помещенный в данную точку поля заряд, к этому заряду для каждой точки поля не зависит от заряда и может рассматриваться как характеристика поля.
[pic] Напряженность поля равна отношению силы, с которой поле действует на точечный заряд, к этому заряду.

[pic][pic]

Напряженность поля точечного заряда.

[pic].

Модуль напряженности поля точечного заряда qo на расстоянии r от него равен:

[pic].

Если в данной точке пространства различные заряженные частицы создают электрические поля, напряженности которых [pic] [pic] [pic]и т. д., то результирующая напряженность поля в этой точке равна:

[pic]

СИЛОВЫЕ ЛИНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛ.

НАПРЯЖЕННОСТЬ ПОЛЯ ЗАРЯЖЕННОГО ШАРА

Электрическое поле, напряженность которого одинакова во всех точках пространства, называется однородным.

Густота силовых линий больше вблизи заряженных тел, где напряженность поля также больше.

[pic]-напряженность поля точечного заряда.

Внутри проводящего шара (r > R) напряженность поля равна нулю.

ПРОВОДНИКИ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ.

В проводниках имеются заряженные частицы, способные перемещаться внутри проводника под влиянием электрического поля. Заряды этих частиц называют свободными зарядами.

Электростатического поля внутри проводника нет. Весь статический заряд проводника сосредоточен на его поверхности. Заряды в проводнике могут располагаться только на его поверхности.

ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ ЭЛЕКТПРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД

[pic]-заряд капельки; е=1,6(10-19Кл

Два вида диэлектриков

Нейтральную систему зарядов называют электрическим диполем.

Полярные, состоящие из молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов не совпадают.

Неполярные, состоящие из атомов или молекул, у которых центры распределения положительных и отрицательных зарядов совпадают.

Поляризация диэлектриков.

Диэлектрическая проницаемость.

Смещение положительных и отрицательных связанных зарядов диэлектрика в противоположные стороны называют поляризацией.

Диэлектрическая проницаемость среды – это физическая величина, показывающая, во сколько раз модуль напряженности электрического поля [pic] внутри однородного диэлектрика меньше модуля напряженности поля [pic]о в вакууме.

[pic], [pic] - физич. вел-на, характ. эл-кие св-ва среды

Данная формула справедлива только для однородной среды.

Е= k[pic] -для точечного заряда и шара

[pic] - закон Кулона для зарядов, находящихся в однородном диэлектрике.

Силы между заряженными телами зависят от свойств среды, в которой эти тела находятся.

Потенциальная энергия заряженного тела в однородном электростатическом поле.

[pic]; [pic]

E

d1-d2 = (d - на этом участке пути электрич. поле совершит положит. работу.
[pic]; [pic] F=qE;
A = qE (d1-d2) = qEd1-qEd2 = -(qEd2-qEd1) = - (Ep2 – Ep1) = - (Ep

Если работа не зависит от формы траектории, то она равна изменению потенциальной энергии, взятому с противоположным знаком.

A = -(Wp2-Wp1) = -(Wp

Потенциальная энергия заряда в однородном электрическом поле равна:

Wp = qEd

Заряд q в отличие от массы может быть как положит., так и отриц. Если A
> 0, то (Wp < 0, (Wk > 0. Если A < 0, то (Wp > 0, (Wk < 0. Потенциальная энергия растет, а кинетическая энергия уменьшается.

A = (Wk

На замкнутой траектории, когда заряд возвращается в начальную точку, А
= 0: А = -(Wp = -(Wp1-Wp1) = 0

Wp = qEd – qEd2

Физический смысл имеет не сама потенциальная энергия, а разность ее значений, определяемая работой поля при перемещении заряда из начального положения в конечное.

[pic] , где
( - диэлектрическая проницаемость среды
Ео – напряженность поля в вакууме
Е – напряженность электрического поля внутри однородного диэлектрика

ПОТЕНЦИАЛ ЭЛЕКТРОПОЛЯ И РАЗНОСТЬ ПОТЕНЦИАЛОВ

На замкнутой траектории работа электростатического поля всегда равна 0.
Поля, обладающие таким свойством, называют потенциальными. Работу потенциального поля можно выразить через изменение потенциальной энергии. А
= - (Wp2 – Wp1).

Wp ~ q. [pic] - потенциал эл. поля

? (фи) – скаляр, энергетическая характеристика электрического поля.
[pic] - потенциал однородного поля.
А = - (Wp2 – Wp1) = - q(?2- ?1)=q(?1- ?2)=qU
U = ?1 - ?2 =[pic] – разность потенциалов (напряжение)

Разность потенциалов между двумя точками равна 1, если при перемещении зарядов в 1 Кл из одной точки в другую эл. поле совершает работу в 1 Дж.
Эту единицу называют вольтом (В); 1В = 1Дж/1 Кл

СВЯЗЬ МЕЖДУ НАПРЯЖЕННОСТЬЮ ЭЛ. ПОЛЯ И РАЗНОСТЬЮ ПОТЕНЦИАЛОВ.

ЭКВИПОТЕНЦИАЛЬНЫЕ ПОВЕРХНОСТИ.
А= qE(d – электрическое поле совершает работу
А = q(?1 – ?2) = qU
[pic] [1В/м] - модуль вектора напряженности поля

Формула показывает: чем меньше меняется потенциал на расстоянии (d, тем меньше напряженность электрического поля; если потенциал не меняется совсем, то напряженность поля равно 0.

При перемещении положительного заряда в направлении напряженности [pic] электрическое поле совершает положительную работу А = q(?1 – ?2), то потенциал ?1 больше потенциала ?2. Напряженность электрического поля направлена в сторону убывания потенциала.

E = 1, если разность потенциалов между двумя точками на расст. 1 м в однородном поле = 1 В.

[pic]
Все точки поверхности, перпендикулярные силовым линиям, имеют один и тот же потенциал. Все точки внутри проводника имеют один и тот же потенциал.
Напряженность поля внутри проводника равна 0.

[pic]

A=0; ?1= ?2

ЭЛЕКТРОЕМКОСТЬ. ЕДИНИЦЫ ЭЛ.ЕМКОСТИ.

В сильном электрическом поле (при большом напряжении) диэлектрик становится проводящим. Чем меньше увеличивается напряжение между проводниками, тем больший заряд можно на них накопить.

Физическую величину, характеризующую способность двух проводников накапливать электрический заряд, называют электроемкостью.

Отношение заряда q одного из проводников к разности потенциалов между этим проводником и соседним не зависит от заряда. Оно определяется геометрическими размерами проводников, их формой и взаимным расположением, а также электрическими св-вами окр. среды.

[pic] - электроемкость

Чем меньше напряжение, тем больше электроемкость проводников.

Электроемкость двух проводников = 1, если при сообщении им зарядов + 1
Кл и – 1Кл между ними возникает разность потенциалов 1В. Эту единицу называют фарад (Ф); 1Ф = 1 Кл / В.

Страницы: 1, 2