Билет № 16

1. Идеальный газ. Изотермический, изобарный и изохорный процессы в идеальном газе.

Идеальный газ – модель реального газа, обладающая свойствами:

1. Размеры молекул пренебрежительно малы, поэтому их не учитывают.

2. Силы отталкивания и притяжения не учитываются.

3. При соударениях молекулы ведут себя как абсолютноупругие шарики.

Уравнение состояния идеального газа – уравнение, связывающее основные макроскопические параметры газа.

;

Газовые процессы, при которых один из параметров р, Т, Vостается постоянным называют изопроцессами.

Изотермический процесс- это процесс изменения состояния газа при постоянной температуре, T=const

Закон Бойля-Мариотта: при постоянной температуре и неизменной массе газа произведение давления на объем есть величина постоянная р₁V₁₌ р₂V₂

p

v

Изобарный процесс- это процесс изменения состояния газа при постоянном давлении, р=const

Закон Шарля: при постоянной давлении и неизменной массе газа отношение объема к температуре есть величина постоянная V₁/T₁= V₂/T₂

V

T

Изохорный процесс- это процесс изменения состояния газа при постоянном объеме, V=const

З аконГей-Люссака : при постоянной объеме и неизменной массе газа отношение давления к температуре есть величина постоянная р₁/T₁= р₂/T₂

Т

Билет № 17 Когерентность. Интерференция света.

Свет – электромагнитная волна оптического диапазона.

Уравнение световой волны:

E=

Скорость света в вакууме - с=3*10⁸м/с, а в любой другой среде находится по формуле Максвелла:

Принцип Гюгенса - Френеля:

Каждая точка фронта волны является источником вторичных сферических когерентных волн. Новый фронт волны образуется в результате интерференции вторичных волн.

Интерференция света – процесс сложения световых когерентных волн, в результате которого наблюдаются устойчивые картины чередования максимума и минимума интенсивности света.

Когерентные волны – волны у которых одинаковые частоты, разность фаз, колебаний постоянна и колебания происходят в одной плоскости.

Условия максимума:

Амплитуда колебаний в данной точке максимальна, если разность хода равна четному числу длин волн:

Условия минимума:

Амплитуда колебаний в данной точке минимальна, если разность хода равна нечетному числу длин полуволн:

Δd=(2k+1 )

Применение:

• Просветление оптики - покрывают объективы оптических приборов тонкой пленкой у которой показатель преломления меньше чем у стекла, для увеличения доли пропущенной энергии.

• Интерферометры – устройства, служащие для измерения длины волны, показателей преломления, коэффициентов объемного и линейного расширения.

• Проверка качества обработки поверхности с точностью 10^-6см.

• Получение высокоотражающей поверхности

Билет №18

1. Внутренняя энергия. Количество теплоты. Работа в термодинамике. Первый закон термодинамики.

Внутренняя энергия – сумма кинетической энергии, поступательного движения, вращательного и колебательного движения атомов и молекул, потенциальной энергии их взаимодействия, внутриядерной энергии и энергии электронных оболочек.

Внутренняя энергия идеального одноатомного газа равна его кинетической энергии.

U=

R=8.31 Дж/К*моль

[М]=кг/моль

[Т]=K

[U]=Дж

Способы изменения внутренней энергии:

• При совершении работы: при деформации, под действием сил трения, при неупругом ударе.

• При теплообмене: конвекция, теплопроводность и излучение.

Работа в термодинамике зависит от изменения объема.

При расширении газ совершает положительную работу, а при сжатии отрицательную;

А=рΔV; A= ;

Количество теплоты – мера изменения внутренней энергии.

Q = ΔU

Количество теплоты при парообразовании:

Q = L*m; Q_k = -L*m;

При плавлении: Qпл = λ*m; При кристаллизации: Q = -λ*m;

Сгорания: Q = q*m;

Нагревание: Q=c*m(t₂-t₁)

Первый закон термодинамики:

Это закон сохранения и превращения энергии, применимый к тепловым процессам.

Когда механическая энергия системы не изменяется, а система не замкнута, между ней и окружающей средой происходит теплообмен, то изменяется внутренняя энергия.

1. ΔU = A_вн+Q;

Изменение внутренней энергии при переходе системы из одного состояния в другое равное работе внешних сил + количество теплоты переданное системе в процессе теплообмена.

2. Q = A+ΔU;

Количество теплоты сообщенной системе идет на изменение внутренней энергии и на совершение системой работы против внешних сил.

Первый закон термодинамики для незамкнутой адиабатической изолированной системы называется уравнением теплового баланса.

Q₁+Q₂+Q₃… = 0

Билет 20

Принцип действия тепловых машин. КПД тепловых двигателей.

Тепловые двигатели – устройство преобразующие внутреннюю энергию в механическую.

К тепловым двигателям относят:

- двигатели внутреннего сгорания;

- реактивные;

- тепловые электростанции;

Основные элементы теплового двигателя:

1. Рабочее тело (газ или пар)

2. Нагреватель (топливо и камера сгорания, ядерный реактор);

3. Холодильник (окружающая среда, конденсатор);

Принцип работы:

Нагреватель T₁

Р

Q₁ а

А в

V

Q₂

Холодильник Т₂

КПД – отношение полезной работы к количеству теплоты полученной от нагревателя.

η = ; η = ; η = 1- ;

Наибольший КПД можно получить для машины Карно работающей по циклу Карно, состоящий из двух изотерм и двух адиабат.

Q₁ = Q₂ = 0;

η ; ηmax = 1- ;

К машинам, работающим по обратному циклу относят: холодильники, кондиционеры, тепловые насосы.

Холодильники – устройства, служащие для охлаждения различных объектов и поддержания низкой температуры в камере независимо от внешних условий.

Показатель эффективности находится по формуле:

K= ;

При нормальных условиях К=6,38.

Кондиционеры: служат для поддерживания температуры и влажности воздуха в помещение, теплота забирается у воздуха и отводится наружу К= 15.

Тепловой насос: предназначен для обогрева некоторого объема за счет теплоты отбираемой у более холодного тела.

K= .

Билет № 21