- •1 Механическое движение. Элементы кинематики материальной точки: радиус-вектор, перемещение, скорость.
- •2. Ускорение точки. Нормальное и тангенциальное ускорение. Проекции ускорения на координатной оси.
- •3. Кинематика вращательного движения. Угловая скорость и ускорение.
- •Задачи динамики для свободной и несвободной мате риальной точки.
- •5. Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея. Преобразование Галилея.
- •Формула преобразования скоростей
- •6.Силы внутренние и внешние. Замкнутая система отсчета. Закон сохранения импульса.
- •[Править]Центры масс однородных фигур
- •[Править]в механике
- •[Править]Центр масс в релятивистской механике
- •[Править]Центр масс системы материальных точек
- •8. Работа. Работа переменной силы. Мощность
- •Энергия. Кинетическая энергия материальной точки и тела, движущегося поступательно. Связь между изменением кинетической энергии и работой, действующих на тело сил.
- •10 Понятие силового поля. Силы консервативные и неконсервативные. Потенциальная энергия и ее связь с силой, действующей на материальную точку.
- •11. Полная механическая энергия системы. Закон сохранения механической энергии
- •§5.6 Вычисление момента инерции.
- •13. Работа, совершаемая при вращении твердого тела. Момент силы, относительно точки и оси вращения. Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела.
- •Основное уравнение динамики вращательного движения.
- •14. Момент импульса материальной точки и твердого тела относительно неподвижной оси вращения. Закон сохранения момента импульса
- •15. Предмет молекулярной физики и термодинамики. Термодинамические параметры системы. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа.
- •16. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа для давления. Следствие из основного уравнения молекулярно-кинетической теории.
- •17. Скорости газовых молекул. Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям. Наиболее вероятная ,средняя квадратичная и средняя арифметическая скорости молекул.
- •18. Барометрическая формула. Распределение молекул в поле силы тяжести. Распределение Больцмана
- •19. Внутренняя энергия системы. Работа газа при изменениях его объема. Количество теплоты. Первое начало термодинамики.
- •20. Число степеней свободной молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул. Внутренняя энергия идеально газа.
- •21. Теплоемкость. Зависимость теплоемкости идеального газа от вида процесса. Классическая теория теплоемкости идеального газа и ее ограниченность
- •22. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам в газах.
- •23. Применение первого начала термодинамики к адиабатическому процессу. Политропический процесс.
- •[Править]Первое начало термодинамики
- •[Править]Уравнение Пуассона
- •[Править]Показатель адиабаты
- •24. Поверхностный слой жидкости. Поверхностное натяжение. Коэффициент поверхностного натяжения и его зависимость от температуры и примесей пав
- •25. Давление под изогнутой поверхностью жидкости. Формула Лапласа. Капиллярные явления
- •Формула Лапласа
- •26. Явления смачивания. Краевой угол. Свойства тонких пленок.
20. Число степеней свободной молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул. Внутренняя энергия идеально газа.
Число степней свободы-минимальное кол-во независимых величин про помощи к-х однозначно опред-ся его положение в пр-ве. Для мат т-ки=3. Благодаря трехмерности пр-ва любое вращательно движение ТВ тела можно разложить на 3 независ вращения вокруг 3 взаимно ⊥ осей,проходящих ч\з центр инерции ТВ тела. Тв тело обладает 6 степенями(3 поступательные,3 вращательные),двухатомная молекула с жесткой связью имеет 5(3 поступ,2 вращ),если связь не жесткая то добавится еще одна степень-колебательная. При взаимных сталкиваниях молекулы обмениваются энергиями поступ,вращ и колеб движений,при этом происходит превращение кин эн одного вида движения в энергию др вида движения.В результате чего происходит выравнивание средней кин энергии, приходящей на степени свободы молекул. U=imRT\2μ. Вн эн зависит от рода газа,т-ры массы, μ
Распределение энергии по степеням свободы
Молекулы можно рассматривать как системы материальных точек (атомов) совершающих как поступательное, так и вращательное движения. При исследовании движения тела необходимо знать его положение относительно выбранной системы координат. Для этого вводится понятие о степенях свободы тела. Число независимых координат, которые полностью определяют положение тела в пространстве, называется числом степеней свободы тела.
При движении точки по прямой линии для оценки ее положения необходимо знать одну координату, т.е. точка имеет одну степень свободы. Если точка движения по плоскости, ее положение характеризуется двумя координатами; при этом точка обладает двумя степенями свободы. Положение точки в пространстве определяется 3 координатами. Число степеней свободы обычно обозначают буквой i. Молекулы, которые состоят из обычного атома, считаются материальными точками и имеют три степени свободы (аргон, гелий).
Двухатомные жесткие молекулы, например молекулы водорода, азота и др., обладают пятью степенями свободы: они имеют 3 степени свободы поступательного движения и 2 степени свободы вращения вокруг осей ОХ и OZ. Вращением вокруг оси OY можно пренебречь, т.к. момент инерции ее относительно этой оси пренебрежимо мал. Поэтому вклад энергии вращательного движения вокруг оси OY в суммарную энергию двухатомной молекулы можно не учитывать.
Молекулы, состоящие из трех и более жестко связанных атомов, не лежащих на одной прямой, имеют число степеней свободы i = 6: три степени свободы поступательного движения и 3 степени свободы вращения вокруг осей ОХ, OY и OZ.
В этом случае, если расстояние между атомами может изменяться (нежесткие молекулы), появляются дополнительные степени свободы .
Согласно молекулярно-кинетической теории газов движение молекул носит беспорядочный характер; эта беспорядочность относится ко всем видам движения молекулы. Ни один из видов движения не имеет преимущества перед другим. При статистическом равновесии движений энергия в среднем распределяется равномерно между всеми видами движения. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул можно сформулировать следующим образом: статистически в среднем на каждую степень свободы молекул приходится одинаковая энергия. Поступательное движение молекул характеризуется средней кинетической энергией, равной . Так как поступательному движению соответствует 3 степени свободы, то в среднем на одну степень свободы движения молекул приходится энергия
В однородном газе, молекулы которого имеют любое число степеней свободы i, каждая молекула в среднем обладает энергией движения, равной
Вну́тренняя эне́ргия тела (обозначается как E или U) — полная энергия этого тела за вычетом кинетической энергии тела как целого и потенциальной энергии тела во внешнем поле сил. Следовательно, внутренняя энергия складывается из кинетической энергии хаотического движения молекул, потенциальной энергии взаимодействия между ними и внутримолекулярной энергии.
Внутренняя энергия является однозначной функцией состояния системы. Это означает, что всякий раз, когда система оказывается в данном состоянии, её внутренняя энергия принимает присущее этому состоянию значение, независимо от предыстории системы. Следовательно, изменение внутренней энергии при переходе из одного состояния в другое будет всегда равно разности между ее значениями в конечном и начальном состояниях, независимо от пути, по которому совершался переход.
Внутреннюю энергию тела нельзя измерить напрямую. Можно определить только изменение внутренней энергии: