3. Изобарный процесс, . ( Закон Гей -Люссака)

Он реализуется при нагревании газа в цилиндре с подвижным поршнем, на который действует постоянное внешнее давление.

На рис. изображены процессы изобарного расширения газа при его нагревании (1-2) и изобарного сжатия при его охлаждении (2-3).

Элементарная теплота, сообщенная газу в изобарном процессе:

(5), где - молярная теплоемкость при постоянном давлении.

Элементарная работа, совершенная идеальным газом при этом:

(6), учитывая уравнение Менделеева –Клапейрона.

Из последнего уравнения можно выяснить смысл :

, т.е. универсальная газовая постоянная численно равна работе, совершенной одним молем идеального газа при его изобарном нагревании на 1К.

Подставим в первый закон выражения для и и найдем связь между и :

, откуда: (7) – уравнение Майера для молярных теплоемкостей. Отсюда видно, что при изобарном нагревании газа к нему должна быть подведена большая теплота, чем для такого же изохорного нагревания, разность их равна работе, совершенной газом при изобарном расширении.

Работа газа при изобарном расширении при переходе из состояния 1 в состояние 2 , рис.

(8).

Если постоянная, то теплота, сообщенная газу в изобарном процессе:

(9), а изменение внутренней энергии в процессе:

(10).

Б-10

1. Преобразования Галилея.

2. Вынужденные колебания.

3. Изопроцессы идеального газа: изотермический.

3. Изотермический процесс, Т=const. (закон Бойля – Мариотта)

Может происходить в условиях, когда теплообмен между газом и внешней средой осуществляется при постоянной (конечной) разности температур. Для этого теплоемкость внешней среды должна быть велика и процесс расширения или сжатия должен идти весьма медленно (для квазиравновесия). Изотермическими являются процессы кипения, конденсации, плавления и кристаллизации химически чистых веществ, происходящих при постоянном давлении.

Для идеального газа в этом процессе выполняется закон Бойля – Мариотта: , графиком которого является гипербола, рис. . Внутренняя энергия газа постоянна в процессе, значит:

(11) , а ,

т.е., вся теплота, сообщенная системе, идет на совершение газом работы против внешних сил:

(12)

При изотермическом расширении , к нему подводится теплота , газ совершает положительную работу, , рис. , процесс 1-2. При сжатии газа, процесс 1-3, работа, совершенная газом отрицательна, положительную работу при этом выполняют внешние силы, От газа отводится теплота .

Теплоемкость газа в изотермическом процессе , т.к., .

Б-11

1. Закон сохранения импульса системы.

2. Резонанс.

3. Изопроцессы идеального газа: адиабатный.

1. . Закон сохранения импульса системы.

Импульсом тела или материальной точки является произведение, т.е. вектор. Если взять замкнуть или изолировать систему тел или точек, то импульс такой системы будет равен геометрической сумме импульсов точек, составляющих систему

.

Импульс является одной из важнейших физических категорий (величин) по той причине, что в замкнутой системе он (вектор ) не изменяется, какие бы движения не происходили внутри системы. Это положение носит название закона сохранения импульса.

Закон сохранения импульса следует непосредственно из законов Ньютона. Для каждого из тел замкнутой системы можно записать основной закон

или ;

Если записать это уравнение для первого тела, то в правой части будет стоять сумма сил, действующих на него со стороны остальных тел: ; для второго

;

И так далее или в общей форме т.е. для тела

( ),

а для всех тел

( ).

По третьему закону Ньютона силы взаимодействия и тел равны по величине и противоположны по направления так, что . Эти силы являются внутренними в системе и их сумма равна .

Левую часть по известному правилу дифференцирования суммы можно записать

.

Т.о.

; т.е. .

Т.е. величина и направление импульсов отдельных тел могут меняться, но их геометрическая сумма в замкнутой системе сохраняется. Если действуют внешние силы то

.

Т.е. можно сказать, что причина изменения импульса системы — действие внешних сил. Это справедливо. Разумеется, только по отношению к инерциальным системам отсчета.

Импульс может сохраняться и не у замкнутой системы, если результирующая внешних сил равна 0.

У незамкнутой системы может сохраняться не сам импульс , а его проекция на некоторое направление . Это бывает, если проекция результирующей силы на это направление т.е. . Например, при движении системы в однородном поле сил тяжести сохраняется , что бы в системе не происходило.

Подчеркнем, что закон сохранения импульса возможен только в инерциальной системе. Это не исключает случаев, когда сохранялся бы и в неинерциальной системе отсчета. Для этого достаточно в уравнении . , которая включает и силы инерции была равна 0. это может выполняться при специальных условиях.