Билет № 21

1. Работа при изобарном расширении газа. Графический смысл работы.

Изобарный процесс – процесс изменения состояния газа при постоянном давлении

(p = const).

Вычислим работу газа при изобарном расширении. Допустим, газ находится в цилиндрическом сосуде под поршнем, давление газа p, газ действует на поршень с силой F, площадь поршня S, под действием силы поршень перемещается на расстояние ∆h.

Работа , выполненная при перемещении поршня А= F·∆h, F =p·S, значит А= pS∆h.

Произведение площади поршня на его перемещение численно равно изменению объёма

газа при его расширении p·S=∆V, тогда А=p·∆V или А=p(V₂ –V₁) , где V₁ – первоначальный объём газа, V₂ – конечный объём газа.

Если газ расширяется V₂>V₁, то работа газа положительная, если газ сжимается V₂<V₁, то работа газа отрицательная, т.е. работу выполняют внешние силы.

Работу при изобарном изменении объёма можно выразить через изменение температуры. Для этого воспользуемся уравнением Менделеева –Клапейрона:

pV₁ = RT₁ для температуры Т₁

pV₂ = RT₂ для температуры Т_2. Вычтем из первого уравнения второе, получим

p(V₂-V₁) = R(T₂-T₁). В левой части равенства работа А при изобарном изменении объёма, значит А = R(T₂-T₁) или А = R∆Т.

p --------------------- --------------------- --------------------- --------------------- V1 V2 V

Из графика изобарного процесса ( p=const) в координатах p,V и формулы работы А = R∆Т следует: работа при изобарном изменении объёма равна площади фигуры, ограниченной графиком процесса в координатах p, V, проекциями начальной и конечной точек графика на ось объёма и осью объёма. Легко доказать, что данное утверждение справедливо не только для изобарного процесса, но и для любого процесса, что позволяет по диаграммам процессов сравнивать работу, выполненную при различных циклах.

2. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции, Правило Ленца.

Явление возникновения индукционного тока в замкнутом контуре при любом изменении магнитного потока, пронизывающего этот контур называют явлением электромагнитной индукции. Явление электромагнитной индукции открыл в 1831г. М. Фарадей.

Закон Фарадея для электромагнитной индукции сформулирован не для силы тока, а для электродвижущей силы индукции. Сила тока зависит от сопротивления контура, а эдс индукции зависит только от изменения магнитного потока.

Э.Д.С индукции, возникающая в контуре, численно равна скорости изменения магнитного потока и противоположна ему по знаку.

, так записывается закон электромагнитной индукции в случае равномерного изменения магнитного потока.

Знак «минус» в законе электромагнитной индукции учитывает направление, возникающего индукционного тока. В 1833г. Э. Ленц, обобщив результаты опытов пришел к выводу: Индукционный ток всегда направлен так, что созданное им магнитное поле препятствует изменению магнитного потока, вызывающего этот индукционный ток. Т_.

ЭДС индукции возникает не только в замкнутом контуре, но и в прямом проводнике, который пересекает однородное магнитное поле под некоторым углом к линиям магнитной индукции. ЭДС индукции, возникающая при движении проводника в магнитном поле, пропорциональна индукции магнитного поля В, скорости движения проводника V, длине проводника l и синусу угла α, образованного векторами В и V.