[Править]Теория

Работа, совершаемая двигателем, равна:

, где:

•  — количество теплоты, полученное от нагревателя,

•  — количество теплоты, отданное охладителю.

Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя рассчитывается как отношение работы, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя: 

Часть теплоты при передаче неизбежно теряется, поэтому КПД двигателя менее 1. Максимально возможным КПД обладает двигатель Карно. КПД двигателя Карно зависит только от абсолютных температур нагревателя( ) и холодильника( ):

Коэффициент полезного действия теплового двигателя

Назначение теплового двигателя — производить механическую работу. Мы уже указывали (§ 314), что только часть теплоты, полученной двигателем, затрачивается на совершение работы. Отношение механической работы, совершаемой двигателем, к израсходованной энергии называется коэффициентом полезного действия двигателя (к. п. д.). Рассмотрим вопрос об учете энергии, расходуемой в двигателе. Обычно это энергия смеси: топливо — кислород воздуха, Ее легко оценить, если известны количество топлива и его удельная теплота сгорания, т. е. количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании 1 кг топлива. Удельную теплоту сгорания различных сортов топлива определяют, сжигая небольшую порцию топлива в закрытом сосуде, помещенном в калориметр. Удельная теплота сгорания некоторых сортов топлива приведена в табл. 25 (цифры округлены). Таблица 25. Удельная теплота сгорания некоторых сортов топлива Рассмотрим пример. Пусть в двигателе сожжено 3 кг бензина. Выделившаяся при этом энергия равна 46МДж/кг´3 кг=138 МДж. Если при израсходовании 3 кг бензина двигатель произвел работу 29 МДж, то его к. п. д.=29:138=0,21,. т. е. равен 21 %.

Билет 18:

Электрический ток в жидкостях

Жидкости по степени электропроводности делятся на: диэлектрики (дистиллированная вода), проводники (электролиты), полупроводники (расплавленный селен).

Электролит - это проводящая жидкость (растворы кислот , щелочей, солей и расплавленные соли).

Электролитическая диссоциация (разъединение)  - при растворении в результате теплового движения происходят столкновения молекул растворителя и нейтральных молекул электролита. Молекулы распадаются на положительные и отрицательные ионы. Например, растворение медного купороса в воде.

Ион - атом или молекула, потерявшая или присоединившая к себе один или несколько электронов; - существуют положительные ( катионы ) и отрицательные ( анионы ) ионы.

Рекомбинация ионов Наряду с диссоциацией в электролите одновременно может происходить процесс восстановления ионов в нейтральные молекулы.

Между процессами электролитической диссоциации и рекомбинации при неизменных условиях устанавливаетсядинамическое равновесие.

Степень диссоциации - доля молекул, распавшихся на ионы; - возрастает с увеличением температуры; - еще зависит от концентрации раствора и от электрических свойств растворителя.

Электропроводимость электролитов Ионная проводимость - упорядоченное движение ионов под действием внешнего эл.поля; существует в электролитах; прохождение эл.тока связано с переносом вещества.

Электронная проводимость - также в небольшой мере присутствует в электролитах , но в основном характеризует электропроводимость жидких металлов. Ионы в электролите движутся хаотически до тех пор, пока в жидкость не опускаются электроды, между которыми существует разность потенциалов. Тогда на хаотическое движение ионов накладывается их упорядоченное движение к соответствующим электродам и в электролите возникает эл. ток.

Зависимость сопротивления электролита от температуры Температурная зависимость сопротивления электролита объясняется в основном изменением удельного сопротивления.  , где альфа - температурный коэффициент сопротивления. Для электролитов всегда 

Поэтому   Сопротивление электролита можно рассчитать по формуле:

Явление электролиза - сопровождает прохождение эл.тока через жидкость; - это выделение на электродах веществ, входящих в электролиты; Положительно заряженные анионы под действием электрического поля стремятся к отрицательному катоду, а отрицательно заряженные катионы - к положительному аноду. На аноде отрицательные ионы отдают лишние электроны ( окислительная реакция ) На катоде положительные ионы получают недостающие электроны ( восстановительная реакция ).

Закон электролиза 1833г. - Фарадей Закон электролиза определяет массу вещества, выделяемого на электроде при электролизе за время прохождения эл.тока .   k - электрохимический эквивалент вещества, численно равный массе вещества, выделившегося на электроде при прохождении через электролит заряда в 1 Кл. Зная массу выделившегося вещества, можно определить заряд электрона.  

Применение электролиза  получение чистых металлов (очистка от примесей); гальваностегия, т.е. получение покрытий на металле ( никелирование, хромирование и т.д. ); гальванопластика, т.е. получение отслаиваемых покрытий ( рельефных копий).

Билет 19:

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В ГАЗАХ

В обычных условиях газ - это диэлектрик, т.е. состоит из нейтральных атомов и молекул и не содержит свободных носителей эл.тока. Газ-проводник - это ионизированный газ. Ионизированный газ обладает электронно-ионной проводимостью.

Воздух является диэлектриком в линиях электропередач, в воздушных конденсаторах, в контактных выключателях.

Воздух является проводником при возникновении молнии, электрической искры, при возникновении сварочной дуги.

Ионизация газа

- это распад нейтральных атомов или молекул на положительные ионы и электроны путем отрыва электронов от атомов. Ионизация происходит при нагревании газа или воздействия излучений (УФ, рентген, радиоактивное) и объясняется распадом атомов и молекул при столкновениях на высоких скоростях.

Газовый разряд - это эл.ток в ионизированных газах. Носителями зарядов являются положительные ионы и электроны. Газовый разряд наблюдается в газоразрядных трубках (лампах) при воздействии электрического или магнитного поля.

Рекомбинация заряженных частиц

- газ перестает быть проводником, если ионизация прекращается, это происходит в следствие рекомбинации ( воссоединения противоположно заряженных частиц).

Существует самостоятельный и несамостоятельный газовый разряд.

Несамостоятельный газовый разряд - если действие ионизатора прекратить , то прекратится и разряд.

Когда разряд достигает насыщения - график становится горизонтальным. Здесь электропроводность газа вызвана лишь действием ионизатора.

Самостоятельный газовый разряд  - в этом случае газовый разряд продолжается и после прекращения действия внешнего ионизатора за счет ионов и электронов, возникших в результате ударной ионизации ( = ионизации эл. удара); возникает при увеличении разности потенциалов между электродами ( возникает электронная лавина). Несамостоятельный газовый разряд может переходить в самостоятельный газовый разряд при Ua = Uзажигания.

Электрический пробой газа - процесс перехода несамостоятельного газового разряда в самостоятельный.

Самостоятельный газовый разряд бывает 4-х типов:

1. тлеющий - при низких давлениях(до нескольких мм рт.ст.) -наблюдается в газосветных трубках и газовых лазерах. 2. искровой - при нормальном давлении и высокой напряженности электрического поля (молния - сила тока до сотен тысяч ампер). 3. коронный - при нормальном давлении в неоднородном электрическом поле ( на острие ). 4. дуговой - большая плотность тока, малое напряжение между электродами ( температура газа в канале дуги -5000-6000 градусов Цельсия); наблюдается в прожекторах, проекционной киноаппаратуре.

Эти разряды наблюдаются:

тлеющий - в лампах дневного света; искровой - в молниях; коронный - в электрофильтрах, при утечке энергии; дуговой - при сварке, в ртутных лампах.

Плазма

- это четвертое агрегатное состояние вещества с высокой степенью ионизации за счет столкновения молекул на большой скорости при высокой температуре; встречается в природе: ионосфера - слабо ионизированная плазма, Солнце - полностью ионизированная плазма; искусственная плазма - в газоразрядных лампах.

Плазма бывает:

Низкотемпературная - при температурах меньше 100 000К; высокотемпературная - при температурах больше 100 000К.

Основные свойства плазмы: - высокая электропроводность - сильное взаимодействие с внешними электрическими и магнитными полями.

При температуре любое вещество находится в состоянии плазмы.

Интересно, что 99% вещества во Вселенной - плазма.

Билет 20:

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ

Электрическая проводимость ( электропроводность) - - это физическая величина , обратная сопротивлению, характеризует свойство вещества проводить электрический ток. R - сопротивление 1/ R - электрическая проводимость