Вопрос 6.

Галиле́о Галиле́й — итальянский физик, механик, астроном, философ и математик, оказавший значительное влияние на науку своего времени. Он первым использовал телескоп для наблюдения небесных тел и сделал ряд выдающихся астрономических открытий. Галилей — основатель экспериментальной физики. Своими экспериментами он убедительно опроверг умозрительную метафизику Аристотеля и заложил фундамент классической механики.

В конце XIX века ньютоновское понятие абсолютного пространства подверглось уничтожающей критике, а в начале XX века Анри Пуанкаре и Альберт Эйнштейн провозгласили всеобщий принцип относительности: нет смысла утверждать, что тело покоится или движется, если дополнительно не уточнить, относительно чего оно покоится или движется. При обосновании этого фундаментального положения оба автора использовали полемически острые формулировки. Так, Пуанкаре в книге «Наука и гипотеза» (1900 год) писал, что утверждение «Земля вращается» не имеет никакого смысла, а Эйнштейн в книге «Эволюция физики» указал, что системы Птолемея и Коперника — это просто два разных соглашения о системах координат, и их борьба бессмысленна.

Вопрос 7.

Ио́ганн Ке́плер— немецкий математик, астроном, оптик и астролог, первооткрыватель законов движения планет Солнечной системы.

Зако́ны Ке́плера — три эмпирических соотношения, интуитивно подобранных Иоганном Кеплером на основе анализа астрономических наблюдений Тихо Браге. Описывают идеализированную гелиоцентрическую орбиту планеты.

Первый закон:

Каждая планета Солнечной системы обращается по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.

Второй закон:

Каждая планета движется в плоскости, проходящей через центр Солнца, причём за равные промежутки времени радиус-вектор, соединяющий Солнце и планету, описывает равные площади.

Третий закон:

Квадраты периодов обращения планет вокруг Солнца относятся как кубы больших полуосей орбит планет. Справедливо не только для планет, но и для их спутников.

ответ на вопрос № 8 по КСЕ.  Механическая картина мира была первой в обозримой истории человечества научной картиной, свободной от мифических наслоений и поддающейся строгому описанию. Она давала человеку веру в силу его разума и тем самым определяла развитие его самосознания в направлении обретения им чувства независимости от природной стихии; служила духовной эмансипации личности и подготавливала приход атеистического сознания. В области философии, этики, педагогики и в других областях гуманитарного знания она породила «эпоху разума». Многие ее положения легли в основу технической науки, т.е. стали теоретическим фундаментом техники и технологии "эпохи машин" (ХVIII-ХIХ вв.), они остаются таковыми и в настоящее время.  Механика Ньютона описывала движение макротел, таким образом, они оказались в центре картины мира. В первом законе Ньютона сила выступает в качестве причины ускорения; процессы изменения в мире сводятся к ускорениям, а ускорение вызывается воздействием одного тела на другое. Второй закон гласит, что под влиянием силы, действующее на тело в данный момент и в данной точке, скорость меняется, и это мгновенное изменение скорости можно определить. Третий закон говорит, что действия тел друг на друга равны и противоположно направлены, т.е. указывает на взаимный характер воздействия тел друг на друга. Ньютон вывел закон тяготения, ставший основой физики.

ответ на вопрос №9 пл КСЕ. Законы сохранения в механики: Закон Сохранения Импульса Система, на которую не действуют внешние силы (или действие сил скомпенсировано), называется замкнутой. В ней имеется несколько величин, которые при движении тел  не изменяются со временем. К таким величинам относятся импульс тел и энергия.  Импульсом называют векторную величину, равную произведению массы тела на ее  скорость: При взаимодействии тел замкнутой системы полный импульс системы остается  неизменным: Закон сохранения импульса есть следствие второго и третьего законов Ньютона.  (1) 20-Окт-2006 Закон Сохранения Механической Энергии Если в замкнутой системе не действуют силы, трения и силы сопротивления, то  сумма кинетической и потенциальной энергии всех тел системы остается величиной  постоянной. (0) 20-Окт-2006 Работа и Энергия Термин "работа" в механике имеет два смысла: работа как процесс, при котором сила  перемещает тело, действуя под углом, отличном от 90°; работа – физическая величина, равная произведению силы, перемещения и косинуса угла между направлением действия силы и перемещением: А = Fs cos a. Работа равна нулю, когда тело движется по инерции (F = 0), когда нет  перемещения (s = 0) или когда угол между перемещением и силой равен 90° (cos а = 0). Единицей работы в СИ служит джоуль (Дж). Во всей истории развития физики законы сохранения оказались чуть ли не единственными  законами, сохранившими свое значение при замене одних теорий другими. Эти законы тесно связаны с основными свойствами пространства и времени.  • В основе закона сохранения энергии лежит однородность времени, т. е. равнозначность всех моментов времени (симметрия по отношению к сдвигу начала отсчета времени). Равнозначность следует понимать в том смысле, что замена момента времени t1 на момент времени t2, без  изменения значений координат и скорости частиц, не изменяет механические свойства системы. Это означает то, что после указанной замены, координаты и скорости частиц имеют в любой момент времени t2 + t такие же значения, какие имели до замены, в момент времени t1 + t.  • В основе закона сохранения импульса лежит однородность пространства, т. е. одинаковость  свойств пространства во всех точках (симметрия по отношению к сдвигу начала координат).  Одинаковость следует понимать в том смысле, что параллельный перенос замкнутой системы из одного места пространства в другое, без изменения взаимного расположения и скоростей частиц, не изменяет механические свойства системы.  • В основе закона сохранения момента импульса лежит изотропия пространства, т. е. одинаковость свойств пространства по всем направлениям (симметрия по отношению к повороту осей координат). Одинаковость следует понимать в том смысле, что поворот замкнутой системы, как целого, не отражается на её механических свойствах.

Ответ на вопрос 10

Агрегатные состояния вещества.

Агрега́тное состоя́ние — состояние вещества, характеризующееся определёнными качественными свойствами: способностью или неспособностью сохранять объём и форму, наличием или отсутствием дальнего и ближнего порядка и другими. Изменение агрегатного состояния может сопровождаться скачкообразным изменением свободной энергии,энтропии, плотности и других основных физических свойств.

Выделяют три основных агрегатных состояния: твёрдое тело, жидкость и газ. Иногда не совсем корректно к агрегатным состояниям причисляют плазму. Существуют и другие агрегатные состояния, например, жидкие кристаллы или конденсат Бозе — Эйнштейна.

Газы.

*частицы газа неупорядочены

*молекулы газа не имеют не дальнего не ближнего порядка

*большое расстояние между частицами

Жидкости.

*переход из газового состояния в жидкое называется конденсация

*переход из жидкого состояния в газ называется парообразование(испарение)

*расстояние между частицами меньше или равно размеру частицы

*у жидкости есть ближний порядок

*у жидкости нет постоянного положения

*у жидкости постоянный объем, но нет постоянной формы

Твердое тело.

*переход из жидкого состояния в твердое.

*переход из твердого состояния в жидкое называется плавление.

*имеет постоянное тело и постоянный объем.

*у твердого тела есть ближний и дальний порядок. все монокристаллы похожи друг на друга.

ОМОРФНЫЕ -ближний порядок КРИСТАЛИЧЕСКИЕ -дальний порядок ,ближний порядок

Поликристалл — агрегат мелких кристаллов какого-либо вещества, иногда называемых из-за неправильной формы кристаллитами или кристаллическими зёрнами. Многие материалы естественного и искусственного происхождения (минералы, металлы, сплавы, керамики и т. д.) являются поликристаллами. 

Монокристалл — отдельный однородный кристалл, имеющий непрерывную кристаллическую решётку и характеризующийся анизотропией свойств. Внешняя форма монокристалла обусловлена его атомно-кристаллической структурой и условиями кристаллизации.

*Десублимация (Депозиция) — физический процесс перехода вещества из газообразного состояния в твёрдое, минуя жидкое.

*Сублимация или возгонка — переход вещества из твёрдого состояния в газообразное без пребывания в жидком состоянии;

Плазма- ионизированные или высокоионизирующие атомы или молекулы приходящиеся при высоких температурах .плазма плотная.

Ответ 11

Экспериментальные законы, лежащие в основе термодинамики.

Начала термодинамики — совокупность постулатов, лежащих в основе термодинамики. Эти положения были установлены в результате научных исследований и были доказаны экспериментально. В качестве постулатов они принимаются для того, чтобы термодинамику можно было построить аксиоматически.

Необходимость начал термодинамики связана с тем, что термодинамика описывает макроскопические параметры систем без конкретных предположений относительно их микроскопического устройства. Вопросами внутреннего устройства занимается статистическая физика.

Начала термодинамики независимы, то есть ни одно из них не может быть выведено из других начал

Перечень начал термодинамики

• Первое начало термодинамики представляет собой закон сохранения энергии в применении к термодинамическим системам.

• Второе начало термодинамики накладывает ограничения на направление термодинамических процессов, запрещая самопроизвольную передачу тепла от менее нагретых тел к более нагретым. Также формулируется как закон возрастания энтропии.

• Третье начало термодинамики говорит о том, как энтропия ведет себя вблизи абсолютного нуля температур.

• Нулевым (или общим) началом термодинамики иногда называют принцип, согласно которому замкнутая система независимо от начального состояния в конце концов приходит к состоянию термодинамического равновесия и самостоятельно выйти из него не может.

Ответ 12

Понятие температуры.

В Международной системе единиц (СИ) термодинамическая температура входит в состав семи основных единиц и выражается в кельвинах. В состав производных величин СИ, имеющих специальное название, входит температура Цельсия, измеряемая в градусах Цельсия^[1]. На практике часто применяют градусы Цельсия из-за исторической привязки к важным характеристикам воды — температуре таяния льда (0 °C) и температуре кипения (100 °C). Это удобно, так как большинство климатических процессов, процессов в живой природе и т. д. связаны с этим диапазоном. Изменение температуры на один градус Цельсия тождественно изменению температуры на один Кельвин. Поэтому после введения в 1967 г. нового определения Кельвина, температура кипения воды перестала играть роль неизменной реперной точки и, как показывают точные измерения, она уже не равна 100 °C, а близка к 99,975 °C^[2].

Существуют также шкалы Фаренгейта и некоторые другие.

В статистической физике температура определяется по формуле

,

где S — энтропия, E — энергия термодинамической системы. Введённая таким образом величина T является одинаковой для различных тел при термодинамическом равновесии. При контакте двух тел тело с большим значением T будет отдавать энергию другому.

Температура – это мера нагретости тела.

Измерение температуры: Для измерения термодинамической температуры выбирается некоторый термодинамический параметр термометрического вещества. Изменение этого параметра однозначно связывается с изменением температуры. Классическим примером термодинамического термометра может служить газовый термометр, в котором температуру определяют методом измерения давления газа в баллоне постоянного объёма. Известны также термометры абсолютные радиационные, шумовые, акустические.

Термодинамические термометры — это очень сложные установки, которые невозможно использовать для практических целей. Поэтому большинство измерений производится с помощью практических термометров, которые являются вторичными, так как не могут непосредственно связывать какое-то свойство вещества с температурой. Для получения функции интерполяции они должны быть отградуированы в реперных точках международной температурной шкалы.

Чтобы измерить температуру какого-либо тела, его необходимо привести в тепловой контакт с «пробным» телом — термометром. Термометр не должен иметь большую массу, в противном случае, массивный термометр изменит температуру того тела, с которым он приведён в тепловой контакт. Термометр фиксирует свою собственную температуру, равную температуре тела, с которым он находится в термодинамическом равновесии[4].

Средства измерения температуры часто проградуированы по относительным шкалам — Цельсия или Фаренгейта.

На практике для измерения температуры также используют

жидкостные и механические термометры,

термопару,

термометр сопротивления,

газовый термометр,

пирометр.

Самым точным практическим термометром является платиновый термометр сопротивления[5]. Разработаны новейшие методы измерения температуры, основанные на измерении параметров лазерного излучения[6].

Единицы и шкала измерения температуры

Из того, что температура — это кинетическая энергия молекул, ясно, что наиболее естественно измерять её в энергетических единицах (то есть в системе СИ в джоулях). Однако измерение температуры началось задолго до создания молекулярно-кинетической теории, поэтому практические шкалы измеряют температуру в условных единицах — градусах.

[править]Шкала температур Кельвина

Понятие абсолютной температуры было введено У. Томсоном (Кельвином), в связи с чем шкалу абсолютной температуры называют шкалой Кельвина или термодинамической температурной шкалой. Единица абсолютной температуры — кельвин (К).

Абсолютная шкала температуры называется так, потому что мера основного состояния нижнего предела температуры — абсолютный ноль, то есть наиболее низкая возможная температура, при которой в принципе невозможно извлечь из вещества тепловую энергию.

Абсолютный ноль определён как 0 K, что равно −273.15 °C (точно).

Шкала температур Кельвина — это шкала, в которой начало отсчёта ведётся от абсолютного нуля.

Важное значение имеет разработка на основе термодинамической шкалы Кельвина Международных практических шкал, основанных на реперных точках — фазовых переходах чистых веществ, определенных методами первичной термометрии. Первой международной температурной шкалой являлась принятая в 1927 г. МТШ-27. С 1927 г. шкала несколько раз переопределялась (МТШ-48, МПТШ-68, МТШ-90): менялись реперные температуры, методы интерполяции, но принцип остался тот же — основой шкалы является набор фазовых переходов чистых веществ с определенными значениями термодинамических температур и интерполяционные приборы, градуированные в этих точках. В настоящее время действует шкала МТШ-90. Основной документ (Положение о шкале) устанавливает определение Кельвина, значения температур фазовых переходов (реперных точек)[7] и методы интерполяции.

Используемые в быту температурные шкалы — как Цельсия, так и Фаренгейта (используемая, в основном, в США), — не являются абсолютными и поэтому неудобны при проведении экспериментов в условиях, когда температура опускается ниже точки замерзания воды, из-за чего температуру приходится выражать отрицательным числом. Для таких случаев были введены абсолютные шкалы температур.

Одна из них называется шкалой Ранкина, а другая — абсолютной термодинамической шкалой (шкалой Кельвина); температуры по ним измеряются, соответственно, в градусах Ранкина (°Ra) и кельвинах (К). Обе шкалы начинаются при температуре абсолютного нуля. Различаются они тем, что цена одного деления по шкале Кельвина равна цене деления шкалы Цельсия, а цена деления шкалы Ранкина эквивалентна цене деления термометров со шкалой Фаренгейта. Температуре замерзания воды при стандартном атмосферном давлении соответствуют 273,15 K, 0 °C, 32 °F.

Масштаб шкалы Кельвина привязан к тройной точке воды (273,16 К), при этом от неё зависит постоянная Больцмана. Это создаёт проблемы с точностью интерпретации измерений высоких температур. Сейчас МБМВ рассматривает возможность перехода к новому определению кельвина и фиксированию постоянной Больцмана, вместо привязки к температуре тройной точки.[8].

[править]Шкала Цельсия

В технике, медицине, метеорологии и в быту используется шкала Цельсия, в которой температура тройной точки воды равна 0,008 °C,[9] и, следовательно, точка замерзания воды при давлении в 1 атм равна 0 °C. В настоящее время шкалу Цельсия определяют через шкалу Кельвина: цена одного деления в шкале Цельсия равна цене деления шкалы Кельвина, t(°С) = Т(К) — 273,15. Таким образом, точка кипения воды, изначально выбранная Цельсием, как реперная точка, равная 100 °C, утратила свое значение, и по современным оценкам температура кипения воды при нормальном атмосферном давлении составляет около 99,975 °C.Шкала Цельсия практически очень удобна, поскольку вода очень распространена на нашей планете и на ней основана наша жизнь. Ноль Цельсия — особая точка для метеорологии, поскольку связана с замерзанием атмосферной воды. Шкала предложена Андерсом Цельсием в 1742 г.

[править]Шкала Фаренгейта

В Англии и, в особенности, в США используется шкала Фаренгейта. Ноль градусов Цельсия — это 32 градуса Фаренгейта, а 100 градусов Цельсия — 212 градуса Фаренгейта.

В настоящее время принято следующее определение шкалы Фаренгейта: это температурная шкала, 1 градус которой (1 °F) равен 1/180 разности температур кипения воды и таяния льда при атмосферном давлении, а точка таяния льда имеет температуру +32 °F. Температура по шкале Фаренгейта связана с температурой по шкале Цельсия (t °С) соотношением t °С = 5/9 (t °F — 32), t °F = 9/5 t °С + 32. Предложена Г. Фаренгейтом в 1724 году.

Абсолю́тный нуль температу́ры (реже — абсолютный ноль температуры) — минимальный предел температуры, которую может иметь физическое тело. Абсолютный нуль служит началом отсчёта абсолютной температурной шкалы, например, шкалы Кельвина. В 1954 X Генеральная конференция по мерам и весам установила термодинамическую температурную шкалу с одной реперной точкой — тройной точкой воды, температура которой принята 273,16 К (точно), что соответствует 0,01 °C, так что по шкале Цельсия абсолютному нулю соответствует температура −273,15 °C [1].

Ответ 13

Первый ,второй, третий закон термодинамики.

Ответ 15

Вещества в электрическом поле.ЛЕКЦИЯ.

( Проводники и диэлектрики. )

Проводниками называют тела, через которые электрические заряды могут переходить от заряженного тела к незаряженному. Способность проводников пропускать через себя электрические заряды объясняется наличием в них свободных носителей заряда. Примерами проводников могут служить металлические тела в твердом и жидком состоянии, жидкие растворы электролитов.

Диэлектриками или изоляторами называются такие тела, через которые электрические заряды не могут переходить от заряженного тела к незаряженному. К диэлектрикам, например, относятся воздух и стекло, плексиглас и эбонит, сухое дерево и бумага.

Проводники.

В металлах носители заряда электроны.

Электроны обладают минимальным по по модулю зарядом L= -1,6*10¹⁹Кл

Электрон самое легкое из заряженных частиц m=0,01*10^-31Кг

Ионная проводимость ниже чем электронная проводимость.

Если между 2мя точками разных потенциалов, то будет течь ток

Потенциал проводника не соединенный в электрическую цепь в каждой точке одинаков.

Если есть ток ,то есть разность потенциалов.

Емкость проводника .

Непроводники.

Разряженные ионизированные газы. Непроводники некоторые твердые вещества.

-Полярные .

-Неполярные.

Полярные непроводники вещ-ва в которых есть разделение заряда.

Водород +

Кислород –

В электрическом поле молекулы поворачиваются.

Эл.поле не в проводнике ослабляется.

Неполярные-положит и отриц заряды совпадают.

В эл поле происходит смещение положит отриц заряда.

Проводники в электрическом поле. Наличие свободных электрических зарядов в проводниках можно обнаружить в следующих опытах. Установим на острие металлическую трубу. Соединив проводником трубу со стержнем электрометра, убедимся в том, что труба не имеет электрического заряда. Теперь наэлектризуем эбонитовую палочку и поднесем к одному концу трубы (рис. 138).

Труба поворачивается на острие, притягиваясь к заряженной палочке. Следовательно, на том конце трубы, который расположен ближе к эбонитовой палочке, появился электрический заряд, противоположный по знаку заряду палочки. Если на одном конце трубы под действием электрического поля заряженной палочки появился положительный электрический заряд, то на другом конце в соответствии с законом сохранения электрического заряда должен появиться равный ему по абсолютному значению отрицательный электрический заряд. Опыт показывает, что действительно две части металлического тела, разделенного в электрическом поле, обладают электрическими зарядами (рис. 139). Эти заряды равны по модулю и противоположны по знаку.

Явление разделения разноименных зарядов в проводнике, помещенном в электрическое поле, называетсяэлектростатической индукцией. При внесении в электрическое поле тела из проводника свободные заряды в нем приходят в движение. Перераспределение зарядов вызывает изменение электрического поля. Движение зарядов прекращается только тогда, когда напряженность электрического поля в проводнике становится равной нулю. Свободные заряды перестают перемещаться вдоль поверхности проводящего тела при достижении такого распределения, при котором вектор напряженности электрического поля в любой точке перпендикулярен поверхности тела. Поэтому в электрическом поле поверхность проводящего тела любой формы является эквипотенциальной поверхностью.

Диэлектрики в электрическом поле. Установим метровую деревянную линейку на подставку, обеспечивающую возможность вращения вокруг вертикальной оси. (Подставкой может быть, например, электрическая лампа накаливания.) Выполним такой же опыт, как с металлической трубой и заряженной палочкой (рис. 140).

Опыт покажет, что деревянная линейка — тело из диэлектрика — притягивается к заряженным телам подобно телу из проводящего материала. Однако, если тело из диэлектрика разделить в электрическом поле на две части, то каждая из частей окажется нейтральной. В диэлектрике, помещенном в электрическое поле, заряды не разделяются,— следовательно, в нем нет свободных зарядов. Притяжение незаряженного тела из диэлектрика к заряженному телу объясняется тем, что в электрическом поле происходит поляризация диэлектрика, т. е. смещение в противоположные стороны разноименных связанных зарядов, входящих в состав атомов и молекул вещества. При отсутствии электрического поля электронное облако расположено симметрично относительно атомного ядра (рис. 141), а в электрическом поле с напряженностью   оно изменяет свою форму и центр отрицательно заряженного электронного облака уже не совпадает с центром положительного атомного ядра (рис. 142).

В результате поляризации на поверхности вещества появляются связанные заряды (рис. 143).

Эти заряды обусловливают взаимодействие нейтральных тел из диэлектрика с заряженными телами. Вектор напряженности электрического поля, создаваемого связанными зарядами на поверхности диэлектрика, направлен внутри диэлектрика противоположно вектору напряженности   внешнего электрического поля, вызывающего поляризацию (рис. 144).

Напряженность электрического поля   внутри диэлектрика оказывается равной

   или    .

Физическая величина, равная отношению модуля напряженности   электрического поля в вакууме к модулю напряженности   электрического поля в однородном диэлектрике, называется диэлектрической проницаемостьювещества:

 .(41.1)

 Взаимодействие электрических зарядов в диэлектрике. Уменьшение напряженности электрического поля в диэлектрике в  раз по сравнению с напряженностью поля в вакууме приводит к такому же уменьшению силы электростатического взаимодействия точечных электрических зарядов в диэлектрике. Поэтому закон Кулона для случая взаимодействия электрических зарядов в диэлектрике имеет вид

. (41.2)

Ответ 16

Постоянный ток .Закон Ома.(ЭТО САМОСТОЯТЕЛЬНЫЕ КОНСПЕКТЫ В ТЕТРАДИ)

Постоя́нный ток, DC (англ. direct current — постоянный ток) — электрический ток, параметры, свойства, и направление которого не изменяются (в различных смыслах) со временем.

Значения термина

Ток, величина которого постоянна во времени.

• Не переменный ток, то есть ток, не меняющий своего направления со временем и не имеющий частоты (то есть для него частота f=0).

• Постоянный ток как характеристика питания устройств — питание от источника с напряжением или током нулевой частоты (пример — двигатель постоянного тока).

Существуют источники постоянного тока, ток на выходе которых не зависит от времени и сопротивления нагрузки.