Коэффициенты расширения некоторых жидкостей

 

Эфир – 0,00166

Спирт – 0,00110

Керосин – 0,00100

Вода (от 20° С и выше) – 0,00020

Вода (от 5 и до 8° С) – 0,00002

Ртуть – 0,00018

 

Расширение воды при нагревании отличается от расширения других жидкостей. Если нагревать воду от 0° С, то можно заметить, что при нагревании до 4° С её объём не увеличивается, а уменьшается. При нагревании же выше 4° С объём воды увеличивается.

  Наибольшую плотность, равную 1 ^г/см³, вода имеет при 4° С. Изменение плотности воды в зависимости от температуры изображено графически на рисунке.

  Особенностью расширения воды объясняется то, что вода в прудах и озёрах не промерзает зимой до дна. При охлаждении воды осенью верхние остывшие слои опускаются на дно, а на их место снизу поступают более тёплые слои. Так слои перемещаются только до тех пор, пока примет температуру 4° С. При дальнейшем охлаждении слои не опускаются вниз, а, постепенно охлаждаясь, наверху и наконец, замерзают.

Твёрдое тело при данной температуре имеет определённую форму и определённые линейные размеры. Увеличение линейных размеров тела при нагревании называется тепловым линейным расширением.

  Измерения показывают, что одно и то же тело расширяется при различных температурах по-разному: при высоких температурах обычно сильнее, чем при низких. Но это различие в расширении столь невелико, что при сравнительно небольших изменениях температуры им можно пренебречь и считать, что изменение размеров тела пропорционально изменению температуры.

 

№62

При фазовых переходах первого рода скачком изменяются плотность веществ и энергия тела; очевидно, при фазовых переходах первого рода всегда выделяется или поглощается конечное количество тепловой энергии. При фазовых переходах второго рода плотность и энергия меняются непрерывно, а скачок испытывает такие величины, как теплоемкость, теплопроводность; фазовые переходы второго рода не сопровождаются поглощением или выделением энергии. Примером фазового перехода второго рода может служить переход жидкого гелия в сверхтекучее состояние, переход форромагнетика в парамагнетик при точке Кюри, переупорядочение кристаллов сплавов и др.

Характерным примером фазового перехода первого рода может служить переход вещества из одного агрегатного состояния в другое.

В физике рассматривают четыре агрегатных состояния: твердое, жидкое, газообразное и плазменное.

При переходах из одного агрегатного состояния в другое, как уже отмечено выше, обязательно выделяется или поглощается тепло. Переход от более упорядоченных структур к менее упорядоченным требуют притока тепла извне, при обратных переходах выделяется такое же количество тепла, которое поглощается при прямом переходе. Отметим, что, как правило, переход из одного агрегатного состояния в другое обычно имеет место при постоянной температуре, таким образом, фазовый переход является источником или поглотителем тепла, работающим практически при постоянной температуре.

№63

Электрическое поле – это часть фундаментального электромагнитного поля, это особый вид материи, который существует вокруг заряженных тел или частиц. Оно может существовать и в свободном виде, когда происходят изменения магнитного поля, так как они напрямую зависят друг от друга и взаимодействуют между собой. Примером такого изменения могут быть электромагнитные волны. Итак, электрическое поле возникает в пространстве вокруг заряженных тел и представляет собой вид материи, невидимой для обычного зрения человека. Но и его можно зафиксировать и измерить, благодаря тем характеристикам, которыми оно обладает.  На находящиеся в поле тела постоянно действуют электрические силы, они определяют запас энергии, которым обладает данное электрическое поле. На схемах электрическое поле изображают в виде непрерывных силовых линий – это традиционное представление, которое принято во всём мире.

Силовые линии не являются вымыслом, они фактически существуют на самом деле. Если в электрическое поле поместить частички гипса, предварительно взвешенные в масле, то они будут поворачиваться вдоль линий, так можно определить направление.

№64

Для графического изображения электрических полей используют силовые линии.

Силовые линии напряженности электрического поля – линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с вектором Е, т.е. по их направлению можно судить, где расположены положительные (+) и отрицательные (–) заряды, создающие электрическое поле.

а) Ломаная линия, показывающая направление поля только в четырех точках. б) Ломаная линия, показывающая направление поля в шести точках. в) Линия, показывающая направление поля во всех точках. Штриховая линия показывает направление поля в точке О

№65

Электрический ток - упорядоченное движение заряженных частиц под действием сил электрического поля или сторонних сил. За направление тока выбрано направление движения положительно заряженных частиц. Электрический ток называют постоянным, если сила тока и его направление не меняются с течением времени. Для существования постоянного электрического тока необходимо наличие свободных заряженных частиц и наличие источника тока. в котором осуществляется преобразование какого-либо вида энергии в энергию электрического поля. Постоянный электрический ток может быть создан только в замкнутой цепи, в которой свободные носители заряда циркулируют по замкнутым траекториям.

№66

Если источники тока преобразуют различные виды энергии в электрическую, то обратное преобразование представляет действие тока. Оно показывает невидимое движение зарядов и включает биологическое действие на человека и животных разряд и искры – световое и тепловое действие, нагрев проводников. При электролизе и прохождении тока в электролитах, ток проявляет химическое действие, как и в аккумуляторах при зарядке, электроэнергия превращается в химическую энергию веществ. Магнитное действие тока – на магнитную стрелку, обнаруженное Эрстедом в 1820 г., лежит в основе механического действия тока и множества современных применений электричества, его генераторов и электродвигателей. Гибридные двигатели работают как генераторы, при торможении трамвая или электрички. Действие и применение тока зависят, во-первых, от вида проводника и носителей заряда. Наиболее общее действие тока – тепловое проявляется в сопротивлении, реостатах, нагревательных приборах (электрочайниках, утюгах), лампах накаливания, со световым действием - в лампах другого типа, светодиодах.

№67

Электрическое сопротивление проводника прямо пропорционально его длине, обратно пропорционально его площади поперечного сечения и зависит от удельного сопротивления материала, из которого он сделан. Рассеяние электронов на кристаллической решетке металла приводит к переходу направленной вдоль поля компоненты скорости в хаотическое, тепловое движение - выделяется Джоулевое тепло и возникает сопротивление. Удельное сопротивление проводников и непроводников зависит от температуры. Сопротивление металлических проводников увеличивается с повышением температуры. У полупроводников сопротивление сильно уменьшается при повышении температуры. У некоторых металлов при температуре, близкой к абсолютному нулю, сопротивление скачком уменьшается до нуля (явление сверхпроводимости).

№68

Сопротивление проводника характеризует его способность препятствовать прохождения тока. Для того чтобы при расчетах учесть способность разных проводников проводить ток вводится понятие удельное сопротивление. Удельное сопротивление это сопротивление проводника длиной 1м и поперечное сечение 1 мм. Сопротивление проводника зависит не только от материала, из которого он изготовлен, оно зависит и от его размеров длины и поперечного сечения.

№69

При параллельном соединении проводники соединяются между двумя точками.

Для параллельного соединения проводников характерны Основные закономерности:

I1 = I2 =...= I

U1 + U2 + ... + Un = U

I1*R1 + I2*R2 +... + In*Rn = I*R

R = R1 + R2 + ... + Rn

№70

Основные закономерности последовательного соединения стариков:

U₁ = U₂ = ... = U_AB

I = I₁ + I₂ + ... + I_n

U/R = U₁/R₁ + U₂/R₂ + ... + U_n/R_n

1/R = 1/R₁ + 1/R₂ + ... + 1/R_n

71. Закон Ома для участка цепи. Сила тока. Напряжение. Сопротивление

№72

Коэффициентом полезного действия (КПД)   источника называется отношение полезной мощности  к полной мощности источника:

Таким образом, КПД источника равен отношению напряжения во внешней цепи к величине ЭДС.

Если в качестве потребителя электрической энергии  во внешней цепи служит проводник, то вся энергия источника выделяется в виде джоулева тепла. В этом случае, с учётом

получаем:

( 9 )

Из формулы ( 9 ) видно, что КПД  стремится к единице, когда отношение внутреннего сопротивления участка цепи к сопротивлению внешнего участка стремится к нулю. Поэтому для увеличения КПД необходимо по возможности уменьшить внутреннее сопротивление источника. В случае короткого замыкания   и КПД равен нулю, а вся электрическая энергия выделяется внутри источника. Это может привести к перегреву внутренней части источника и выходу его из строя. По этой причине короткое замыкание недопустимо.

№73

Работа и мощность постоянного тока.

РАБОТА ПОСТОЯННОГО ТОКА

Работа тока - это работа электрического поля по переносу электрических зарядов вдоль проводника; Работа тока на участке цепи равна произведению силы тока, напряжения и времени, в течение которого работа совершалась.

Применяя формулу закона Ома для участка цепи, можно записать несколько вариантов формулы для расчета работы тока:

По закону сохранения энергии:

работа равна изменению энергии участка цепи, поэтому выделяемая проводником энергия равна работе тока.

В системе СИ:

ЗАКОН ДЖОУЛЯ -ЛЕНЦА

При прохождениии тока по проводнику проводник нагревается, и происходит теплообмен с окружающей средой, т.е. проводник отдает теплоту окружающим его телам.

Количество теплоты, выделяемое проводником с током в окружающую среду, равно произведению квадрата силы тока, сопротивления проводника и времени прохождения тока по проводнику.

По закону сохранения энергии количество теплоты, выделяемое проводником численно равно работе, которую совершает протекающий по проводнику ток за это же время.

В системе СИ:

[Q] = 1 Дж

МОЩНОСТЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

- отношение работы тока за время t к этому интервалу времени.

В системе СИ: