Пункт №5. Колебания

Колебаниями называют процессы, многократно повторяющиеся через определенный промежуток времени.

Чaстота́ — физическая величина, характеристика периодического процесса, равная числу полных циклов процесса, совершённых за единицу времени.

период колебаний (Т) - время одного полного колебания.

Гармоническое колебание — колебания, при которых физическая (или любая другая) величина изменяется с течением времени по синусоидальному или косинусоидальному закону. Кинематическое уравнение гармонических колебаний имеет вид:

Или .

Гармоническим осциллятором называется система, которая совершает колебания, описываемые выражением вида d²s/dt² + ω₀²s = 0.

Затухающие колебания — колебания, энергия которых уменьшается с течением времени. Декремент затухания - величина, обратная числу колебаний, по истечении которых амплитуда убывает в е раз. Например, если d = 0,01, то амплитуда уменьшится в е раз после 100 колебаний.

Вынужденные колебания — колебания, происходящие под воздействием внешних сил, меняющихся во времени.

Резона́нс — явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям (резонансным частотам), определяемым свойствами системы.

Пункт №6. Волны

Волна — распространяющиеся колебания.

Волнами называются всякие возмущения состояния вещества или поля, распространяющиеся в пространстве с течением времени.

Гармоническая волна — волна, при которой все точки среды совершают гармонические колебания.

Длина волны - это расстояние между ближайшими точками, колеблющимися в одинаковых фазах. .

АМПЛИТУДА ВОЛНЫ - максимальный размах значений периодически изменяющейся величины. Сама величина может принимать значения либо больше, либо меньше нуля.

ЧАСТОТА ВОЛНЫ - число полных колебаний или циклов волны, совершенных в единицу времени; если за 1 секунду, то измеряется в ГЕРЦАХ. Ее можно вычислить, разделив скорость распространения волны на длину волны.

ВОЛНОВОЕ ЧИСЛО - модуль волнового вектора; связан с круговой частотой (о, фазовой скоростью волны vф и её пространств. периодом (длиной волны l) соотношением: k=2p/l=w/vф. Уравнение волны в дифференциальной форме обычно называют волновым уравнением; вид этого уравнения следующий: .

Волны, рассматриваемый параметр которых (смещение молекул, механическое напряжение, и т.д.) изменяется периодически вдоль оси распространения, называются продольными волнами. Если колебания происходят перпендикулярно оси распространения волны (как у электромагнитных волн, например), то такие волны называются поперечными.

Скорость, с которой распространяется возмущение в упругой среде, называют скоростью волны. Она определяется упругими свойствами среды. Расстояние, на которое распространяется волна за время, равное периоду колебаний в ней (Г), называется длиной волны (лямда). .

Пункт №7. Законы газового состояния.

давление, оказываемое газом на стенки сосуда, в котором он заключен, рассматривается как суммарный результат многочисленных соударений быстро движущихся молекул со стенкой, в результате которых они передают стенке свой импульс. На основе этого представления о давлении газа непосредственная связь давления с тепловым движением молекул выражается следующим уравнением:

,средняя кинетическая энергия теплового движения молекул газа пропорциональна его абсолютной температуре.

Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева — Клапейрона) — формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом и абсолютной температурой идеального газа. Уравнение имеет вид:

Где : — давление, — молярный объём, — универсальная газовая постоянная, — абсолютная температура,К.

Два закона Дальтона:

Давление смеси химически не взаимодействующих идеальных газов равно сумме парциальных давлений При постоянной температуре растворимость в данной жидкости каждого из компонентов газовой смеси, находящейся над жидкостью, пропорциональна их парциальному давлению: .

Закон Авога́дро — одно из важных основных положений химии, гласящее, что «в равных объёмах различных газов, взятых при одинаковых температуре и давлении, содержится одно и то же число молекул». Было сформулировано ещё в 1811 году Амедео Авогадро (1776—1856), профессором физики в Турине.

Температура является мерой интенсивности теплового движения молекул и характеризует состояние теплового равновесия системы макроскопических тел.

Измерение давления необходимо для управления технологическими процессами и обеспечения безопасности производства. В системе СИ за единицу давления принят паскаль (Па). Для измерения давления используют манометры, вакуумметры, мановакуумметры, напоромеры, тягомеры, тягонапоромеры, датчики давления, дифманометры. Абсолютный ноль определён как 0 K, что равно −273.15 °C.

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

В газах расстояния между молекулами в несколько раз превышают размеры самих молекул. Вследствие этого силы взаимодействия между молекулами газа малы и кинетическая энергия теплового движения молекул намного превышает потенциальную энергию их взаимодействия. Каждая молекула движется свободно от других молекул с огромными скоростями (сотни метров в секунду), меняя направление и модуль скорости при столкновениях с другими молекулами. Длина свободного пробега λ молекул газа зависит от давления и температуры газа.

Ван-дер-ваальсовы силы — силы межмолекулярного (и межатомного) взаимодействия с энергией 10 — 20 кДж/моль. Этим термином первоначально обозначались все такие силы, в современной науке он обычно применяется к силам, возникающим при поляризации молекул и образовании диполей.

Уравнение состояния газа Ван-дер-Ваальса — уравнение, связывающее основные термодинамические величины в модели газа Ван-дер-Ваальса:

Графики зависимости давления от объема при разных, но постоянных температурах – изотермы Ван-дер-Ваальса — кривые зависимости р от V_m при заданных Т, определяемые уравнением Ван-дер-Ваальса для моля газа.