Билет 8

1. Тепловые двигатели. Виды тепловых двигателей. КПД. Двигатель внутреннего сгорания. Объяснение его устройства и принципа действия по модели. Применение двигателей внутреннего сгорания. Их достоинства и недостатки.

Тепловые двигатели – машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию

В тепловых двигателях:

→ энергия топлива → энергия газа (или пара) →газ расширяется → газ совершает работу А(газ охлаждается)→ часть его внутренней энергии U → в механическую W_мех

→Схема теплового двигателя:

↑A = Q_н – Q_х

НАГРЕВАТЕЛЬQ_н, T_н →РАБОЧЕЕ ТЕЛО (газ или пар) →ХОЛОДИЛЬНИКQ_х ,T_х (атмосфера)

→КПД или для идеальной машины

А=Q_н-Q_х - полезная работа, совершаемая двигателем;

Q_н– количество теплоты, полученное от нагревателя, T_н – температура нагревателя;

Q_х –количество теплоты, отданное холодильнику, T_х – температура холодильника

→КПД теплового двигателя <1 или <100% всегда!

Виды тепловых двигателей:

- паровая машина

-двигатель внутреннего сгорания

- паровая и газовая турбины

- реактивный двигатель

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

→топливо – бензин, керосин, нефть, горючий газ

→топливо сгорает внутри двигателя в цилиндре

→используется в автомобилях, самолетах, теплоходах, тепловозах, тракторах – на транспорте.

→Устройство ДВС:

1. цилиндр (сгорание горючей смеси – пары бензина и воздуха)

2. поршень → шатун →коленчатый вал →маховик

3. два клапана (периодически открываются и закрываются)

4. горючая смесь через 1 клапан → в цилиндр →воспламеняется с помощью свечи →через 2 клапан → выпуск отработанных газов

→Цикл работы ДВС:

1 такт – впуск (цилиндр заполняется горючей смесью)

2 такт – сжатие (сжатие, воспламенение и сгорание горючей смеси)

3 такт – рабочий ход (нагретые газы расширяются и приводят поршень в движение)

4 такт – выпуск (выход продуктов сгорания в атмосферу)

→Достоинства: сравнительно небольшие размеры и масса, возможность применения на транспорте

→Недостатки: загрязнение атмосферы продуктами сгорания топлива, нагревание атмосферы.

→КПД ДВС ≈ 20-40%

2.Задача на применение закона Джоуля-Ленца при последовательном соединении проводников..

Билет 9

1.Электризация тел. Опыты, иллюстрирующие явление электризации. Объяснение явления электризации на основе представления о молекулярном строении вещества. Два рода электрических зарядов. Элементарный заряд. Взаимодействие заряженных тел. Закон сохранения заряда.

Явление электризации тел

→обнаружено в Др. Греции VII-VIвв. до н.э. – Фалес Милетский→ янтарь«-»↔ мех «+»

→ исследовал У. Гильберт (англ. 1564 - 1603) – электризация при трении

→Электризация – явление, при котором тела приобретают свойства притягивать другие тела.

Наэлектризованные тела притягивают к себе соломинки, пушинки, мех, бумагу.

→Электризация – процесс сообщения телу электрического зарядаq.

→Электризация – явление перераспределения электрического заряда между разнородными телами, в результате которого оба тела приобретают равные заряды противоположного знака.

→Виды электризации:

1. Электризация при соприкосновении.

2. Электризация при трении.

3. Электризация электрическим полем через влияние – электростатическая индукция.

→Электрический заряд q – физическая величина, характеризующая свойство тел вступать в электрическое взаимодействие.

→Два рода электрических зарядов: положительные и отрицательные

→ «-» шелк ↔ стекло «+», «-» эбонит ↔ мех «+»

→При электризации трением электроны с внешних орбит атомов, которые слабее притягиваются к ядрам атомов одного материала, притягиваются к ядрам атомов другого материала.

→Тело заряжено положительно – недостаток электронов.

→Тело заряжено отрицательно – избыток электронов.

→Элементарный заряд – q_min= е= -1,6∙10^-19Кл – заряд электрона.

→Заряд любого тела кратен заряду электронаq=Ne, где N – число электронов

→Одноименно заряженные тела отталкиваются.→ Разноименно заряженные тела притягиваются.

→опыты с гильзами

→Закон сохранения заряда: в замкнутой системе тел суммарный электрический заряд сохраняется при любых взаимодействиях заряженных тел внутри системы.

→q₁₊q₂₊q_3+…+q_n= соnst или для двух тел: q₁₊q₂= q_1′+q_2′

→если в замкнутой системе тел одно тело приобретает положительный заряд, то другое тело приобретает равный по модулю отрицательный заряд

→если соприкасаются два одинаковых заряженных тела, то суммарный заряд делится поровну между ними

→ если соприкасаются одновременно N одинаковых заряженных тел, то суммарный заряд делится между всеми телами так, что заряды всех тел равны между собой

→обнаружить электрический заряд можно с помощью электроскопа

2.Задача на расчет количества теплоты при плавлении тела.

Билет 10

1.Делимость электрического заряда, его дискретность. Опыт, иллюстрирующий делимость электрического заряда. Электрон. Опыт Иоффе-Милликена. Опыт Резерфорда. Ядерная модель атома.

Делимость электрического заряда

→опыт по перетеканию электрического заряда с одного заряженного электроскопа на другой незаряженный электроскоп при соединении их металлическим стержнем.→заряд делится поровну между электроскопами

→если второй электроскоп разрядить и вновь соединить с первым, то снова заряд разделится поровну→

→q→q/2→q/4→q/8→… q_min= е – электрон

Дискретность электрического заряда была доказана опытами Иоффе и Милликена:

→изучая действие электрического поля на мельчайшие заряженные пылинки цинка, которые уравновешивались в электрическом поле, а затем облучались →изменяли заряд →вновь уравновешивались →Иоффе установил закономерность: заряд пылинок изменялся только в целое число раз (в 2, 3, 4, 5 и т. д.) от какого-то наименьшего его значения. Это объясняется тем, что к пылинке цинка присоединяется или от нее отделяется только наименьший заряд (или целое число таких зарядов).

→вывод: в природе существует частица, имеющая наименьший заряд, который более не делится →эта частица электрон. Значение заряда электрона определил Милликен, он равен элементарному заряду→

→q_min= е= -1,6∙10^-19Кл

→Заряд тела меняется не непрерывно, а скачками – дискретно, каждый скачок изменения величины заряда равен заряду электрона

→Заряд любого тела кратен заряду электронаq=Ne, где N – число электронов

Опыт Резерфорда

→опыт по рассеянию α-частиц (ядер атома гелия), проходящих сквозь золотую фольгу

Схема опыта Резерфорда:

Источник α-частиц →золотая фольга (около 1600 слоев атомов) → экран покрытый сернистым цинком, попадая на который α-частица вызывает вспышку →микроскоп для регистрации вспышек

→Большинство α-частиц проходили сквозь фольгу не отклоняясь

→Лишь небольшое число α-частиц отклонялись на большие углы или возвращались в сторону источника

→Выводы: Резерфорд предложил ядерную «планетарную» модель атома:

→Атом состоит из ядра и вращающихся вокруг него электронов. АТОМ = ЯДРО+ЭЛЕКТРОНЫ

1. Атом в основном пуст: в центре атома – маленькое, очень плотное «+» заряженное ядро.

2. Размер ядра ≈ 10^-14 м, а размер атома ≈ 10^-10 м, ядро меньше атома в 10000 раз.

3. Масса атома практически равна массе его ядра.

4. Атом в целом электрически нейтрален: его оболочка, состоящая из электронов – отрицательна, а ядро – положительно заряжено→q_атома = q_ядра + q_{электронов} = 0

5. Заряд ядра q_ядра= Zе , где Z – порядковый номер элемента в таблице Менделеева = числу протонов в ядре.

6. ЯДРО = ПРОТОНЫ+ЭЛЕКТРОНЫ, где

→Число протонов равно порядковому номеру элемента в таблице Менделеева Z .

→ Число электронов равно порядковому номеру элемента в таблице Менделеева Z .

→Число нейтронов равно разности массового числа А и порядкового номераZ в таблице Менделеева: N=A-Z.

→ +ион = атом – электроны, –ион = атом + электроны

2. Задача на расчет КПД электрического двигателя.