- •Билет #1
- •Билет #3.
- •Билет #4
- •Билет #5
- •Билет #6
- •1. Абсолютная температура. Температура — мера средней кинетической энергии молекул. Связь между температурой и энергией, средняя квадратичная скорость (определение).
- •Билет #7
- •Билет #8
- •Билет #9
- •Билет #11
- •Билет #12
- •Билет #13
- •Билет #14
- •Билет #15
- •Билет #17
- •Билет #19
- •Билет #20
- •Кипение. Зависимость температуры кипения от давления.
- •2. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Электронно-дырочный переход. Полупроводниковый диод. Транзистор
Билет #11
1. Удельная теплоемкость вещества численно равна тому количеству теплоты, которое необходимо сообщить данному веществу массой 1 кг для ее нагревания на 1 К.
Теплоемкостью тела С называют количество теплоты, которое необходимо сообщить данному телу для его нагревания на 1 К, т.е. .
Процесс передачи энерrии от одноrо тела к друrому без совершения работы называют теплообменом или теплопередачей. Количественную меру изменения внутренней энерrии при теплообмене называют количеством теплоты. Количетвом теплоты называют также энерrию, которую тело отдает в процессе теплообмена. При теплообмене не происходит превращения энерrии из одной формы в друrую: часть внутренней энерrии горячеrо тела передается холодному телу.
Для наrревания тела массой т от температуры t I до температуры t 2 необходимо передать ему количество теплоты: Q = Cm(t2-t1). При остывании тела ero количество теплоты, отдаваемое телом, отрицательно. Коэффициент С называют уделыюй теплоемкостью вещества. Удельная теплоемкость - величина, численно равная количеству теплоты, которое получает/отдает вещество массой 1 Kr при изменении его температуры на 1 К.
Для превращения жидкости в пар в процессе кипения необходима передача ей определенноrо количества теплоты. Температура жидкости при кипении не меняется. Превращение жидкости в пар при постоянноЙ температуре не ведет к увеличению кинетической энерrии молекул, но сопровождается увеличением потенциальной энерrии их взаимодействия. Ведь среднее расстояние между молекулами rаза MHoro больше,
чем между молекулами жидкости. Величину, численно равную количеству теплоты, необходимому для превращения при постоянной температуре жидкости массой 1 Kr в пар, называют удельной теплотой
парообразования. Эту величину обозначают буквой r и выражают в джоулях на килоrрамм (Дж/кr).
Очень велика удельная теплота парообразования воды: r H20 = 2,3*10^6 Дж/кr при температуре 100 С
Для превращения жидкости массой m в пар требуется количество теплоты, равное: Qп = rm. (13.6). Столько-же выделится при конденсации пара.
Удельная теплота плавления. При плавлении кристаллическоrо тела вся подводимая к нему теплота идет на
увеличение потенциальной энерrии молекул. Кинетическая энерrия молекул не меняется, так как плавление
происходит при постоянной температуре.
Величину, численно равную количестну теплоты, необходимому для превращения кристаллическоrо вещества
массой 1 Kr при температуре плавления в жидкость, Haзывают удельной теплотой плавления л. При кристаллизации вещества массой 1 Kr выделяется точно такое же количество теплоты, какое поrлощается
при плавлении.
Для Toro чтобы расплавить кристаллическое тело Macсой т, необходимо количество теплоты, равное: Qпл = Qкр.
При кристализации выделяется то-же кол-во теплоты.
Если тела образуют замкнутую систему и между ними происходит только теплообмен, то алгебраическая сумма полученных Qnи отданных Qо энергий равна нулю: Qп + Qо =0
Полученная Qn и отданная Qо теплоты численно равны, но Qn берется со знаком плюс, a Qo - cо знаком минус: Qп = Qо.
2. Электрический ток — это упорядоченно движущиеся заряженные частицы. Поэтому действие магнитного поля на проводник с током есть результат действия поля на движущиеся заряженные частицы внутри проводника. Наймем силу, действующую на одну частицу.
С илу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля, называют силой Лоренца. Силу Лоренца можно найти с помощью закона Ампера.
Модуль силы Лоренца равен отношению модуля силы F, действующей на участок проводника длиной дl, к числу N заряженных частиц, упорядоченно движущихся в этом участке проводника:
Рассмотрим отрезок тонкого прямого проводника с током. Длина отрезка дI и площадь поперечного сечения проводника S настолько малы, что вектор индукции магнитного поля В можно считать одинаковым в пределах этого отрезка проводника. Сила тока I в проводнике связана с зарядом частиц q, концентрацией заряженных частиц и скоростью их движения v следующей формулой: I - qnvS.
Модуль силы, действующей со стороны магнитного поля на выбранный элемент тока, равен: F = |I|BдI sin а.
Подставляя в эту формулу выражение (1.4) для силы тока, получаем: F = |q| nvSдlB sin а = v | q | NB sin а, где N = nSдl — число заряженных частиц в рассматриваемом объеме. Следовательно, на каждый движущийся заряд со стороны магнитного поля действует сила Лоренца, равная: Fл = F/N =|q|vBsina , где а — угол между вектором скорости и вектором магнитной индукции. Сила Лоренца перпендикулярна векторам В и v. Ее направление определяется с помощью правила левой руки: если левую руку расположить так, чтобы составляющая магнитной индукции В, перпендикулярная скорости заряда, входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по движению положительного заряда (против движения отрицательного), то отогнутый на 90° большой палец укажет направление действующей на заряд силы Лоренца Fn.
Электрическое поле действует на заряд q с силой Fэл = qE. Следовательно, если есть и электрическое поле, и магнитное поле, то суммарная сила F, действующая на заряд, равна:F = Fэл + FЛ.
Так как сила Лоренца перпендикулярна скорости частицы, то она не совершает работы. Согласно теореме о кинетической энергии это означает, что сила Лоренца не меняет кинетическую энергию частицы и, следовательно, модуль ее скорости. Под действием силы Лоренца меняется лишь направление скорости частицы.
Рассмотрим движение частицы с зарядом q в однородном магнитном поле В, направленном перпендикулярно к начальной скорости частицы. Сила Лоренца зависит от модулей векторов скорости частицы
и индукции магнитного поля. Так как магнитное поле не меняет модуль скорости движущейся частицы, то остается неизменным и модуль силы Лоренца. Эта сила перпендикулярна скорости и, следовательно, определяет центростремительное ускорение частицы. Неизменность по модулю центростремительного ускорения частицы, движущейся с постоянной по модулю скоростью, означает, что частица равномерно движется по окружности радиусом г. Определим этот радиус.
Согласно второму закону Ньютона: mv^2/r = qBv, oтсюда r=mvx/q
Время, за которое частица делает полный оборот (период обращения), равно: T=2*Pi*r/vx = 2*Pi*m/qB, а шаг спирали равен h = Vy*T = Vy*2*Pi*m/qB = 2*Pi*V*ctga.
Использование действия магнитного поля на движущийся заряд. Действие магнитного поля на движущийся заряд широко используют в современной технике, например в кинескопах телевизоров.
Сила Лоренца используется в ускорителе заряженных частиц для получения частиц с большими энергиями.
На действии магнитного поля основано также и устройство приборов, позволяющих разделять заряженные частицы по их удельным зарядам, т. е. по отношению заряда частицы к ее массе, и по полученным результатам точно определять массы частиц. Такие приборы получили название масс-спектрографов.