5. Контрольные вопросы

1. Что такое абсолютно твердое тело, вращательное движение твердого тела?

2. Дайте определение угловой скорости и угловому ускорению. Как связано ускорение поступательного движения маятника с его угловым ускорением?

3. Дайте определение момента инерции твердого тела

4. Дайте определение момента силы, момента инерции, момента импульса

5. Сформулируйте основное уравнение динамики вращательного движения.

6. Выведите расчетную формулу момента инерции.

7. Сформулируйте и докажите теорему Гюйгенса-Штейнера.

8. Выведите формулу для определения энергии вращательного движения твердого тела

9. Сформулируйте закон сохранения момента импульса при вращательном движении твердого тела.

10. Какие величины характеризуют динамику вращательного движения?

11. Вывести рабочую формулу для определения момента силы реакции нити относительно центра инерции маятника.

Лабораторная работа №5 о пределение отношения молярных теплоемкостей газов

Цель работы: Ознакомление с методом определения отношения удельных теплоемкостей газов.

Приборы и принадлежности: лабораторная установка, ручной насос, часы

Материал для изучения:

Первое начало термодинамики, идеальные газы, уравнение состояния идеального газа, теплоемкость, изопроцессы в идеальных газах.

1. Основные понятия и определения

Термодинамической системой называется система, состоящая из большого числа частиц (обычно > 10²²), находящейся в ограниченной области пространства и характеризуемой температурой, давлением и плотностью (концентрацией) вещества.

Равновесным состоянием (или просто состоянием) называется состояние термодинамической системы, характеризуемое значениями температуры, давления, плотности (концентрации) одинакового по всему объему системы, при этом такое состояние может сохраняться неограниченно долго.

Равновесным процессом (или просто процессом) называется последовательный переход от одного равновесного состояния к другому равновесному состоянию. При этом все промежуточные состояния являются равновесными.

Циклическим процессом называется процесс, начальное и конечное состояния которого совпадают.

Идеальным газом называется такой газ, атомы которого при движении испытывают только абсолютно упругие столкновения между собой, а другими видами взаимодействия между частицами газа можно пренебречь.

Внутренней энергией термодинамической системы называется энергия U, которая включает в себя энергию движения (кинетическая энергия частиц) и энергию взаимодействия между частицами (потенциальная энергия взаимодействия). Размерность – Дж.

Следствие 1: Внутренняя энергия идеального газа связана только с энергией движения (кинетической энергией) атомов.

Следствие 2: Внутренняя энергия является функцией состояния U = U(p, n ,T).

Теплота Q – энергия, которой система обменивается с окружающей средой. Размерность- Дж.

Теплоемкостью тела называется величина, которая показывает взаимосвязь между количеством переданной телу теплоты и соответствующим изменением температуры (размерность - Дж/K). Обычно пользуются молярной теплоемкостью размерность – Дж/(моль К) ) или удельной теплоемкостью (размерность – Дж/(кг К) ).

Замечание1: Теплоемкость чаще всего зависит от температуры, давления и плотности и в разных процессах может иметь разные значения.

Замечание 2: В качестве индекса у теплоемкости чаще всего указывают величину, которая не изменяется в данном процессе (C_V – молярная теплоемкость при постоянном объеме).

Уравнением состояния называется уравнение, которое устанавливает взаимосвязь между температурой, давлением и концентрацией вещества. Наиболее простым уравнением состояния является уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона):

или . (1)

Замечание: уравнение Менделеева-Клапейрона применяется только к идеальному газу и не может применяться к системам, в которых нельзя пренебречь взаимодействием между частицами.