23. Теплоємність – це кількість теплоти, що необхідна для нагрівання системи на один градус.

Види теплоэмностей

а) питома теплоємність- Кількість теплоти, необхідна для нагрівання будь-якого тіла на один градус називається теплоємністю тіла і знаходиться за формулою:

б) молярна теплоємність - отношение теплоёмкости к количеству вещества, теплоёмкость одного моля вещества. Это физическая величина, численно равная количеству теплоты, которое необходимо передать одному молю (данного) вещества для того, чтобы его температура изменилась на единицу. Формула расчёта молярной теплоёмкости:

в) середня питома (молярна) теплоємність в інтервалі температур Т2-Ті - це кількість теплоти, яку потрібно підвести до термодинамічної системи, щоб змінити її температуру в інтервалі температур AT = Т2-Т!

г) істинна молярна теплоємність - це величина, яка дорівнює нескінченно малій кількості теплоти, яку потрібно підвести до 1 моля речовини, щоб підвищити його температуру на нескінченно малу величину; математично вона описується виразом:

Рівняння Майєра Підкреслимо, що співвідношення справедливе тільки для ідеального газу.

24. Другий закон термодинаміки, дозволяє зробити висновок про напрямок процесів, що можуть відбуватися в дійсності. Крім того, він може разом з першим законом установити багато точних кількісних співвідношень між різними термодинамічними параметрами тіл у стані термодинамічної рівноваги. Другий закон термодинаміки - закон зростання ентропії: у замкнутої системі ентропія або залишається незмінною, або зростає і в стані рівноваги досягає максимуму. Для системи із сталою температурою існує певна функція стану S — ентропія, яка визначається таким чином, що 1. Адіабатичний перехід із рівноважного стану A в рівноважний стан B можливий лише тоді, коли 2. Приріст ентропії у квазістаціонарному процесі дорівнює

25 В термодинамике цикл Карно́ или процесс Карно — это обратимый круговой процесс, состоящий из двух адиабатических и двух изотермических процессов. В процессе Карно термодинамическая система выполняет механическую работу и обменивается теплотой с двумя тепловыми резервуарами, имеющими постоянные, но различающиеся температуры. Резервуар с более высокой температурой называется нагревателем, а с более низкой температурой — холодильником. Поскольку обратимые процессы могут осуществляться лишь с бесконечно малой скоростью, мощность тепловой машины в цикле Карно равна нулю. Мощность реальных тепловых машин не может быть равна нулю, поэтому реальные процессы могут приближаться к идеальному обратимому процессу Карно только с большей или меньшей степенью точности. В цикле Карно тепловая машина преобразует теплоту в работу с максимально возможным коэффициентом полезного действия из всех тепловых машин, у которых максимальная и минимальная температуры в рабочем цикле совпадают соответственно с температурами нагревателя и холодильника в цикле Карно.

ККД циклу Карно де – температура нагрівника, – температура холодильника. Отже, ККД циклу Карно визначається лише температурами нагрівника i холодильника. Для підвищення ККД необхідно збільшити різницю температур нагрівача і холодильника. Наприклад, при . Якщо ж температура нагрівника зросте до , тобто різниця температур збільшиться на .

26. Електричний заряд і його властивості Електростатика - це розділ фізики, що займається вивченням властивостей та взаємодією нерухомих зарядів. Усі тіла в природі складаються з атомів, в яких є позитивно заряджене ядро і негативно заряджені електрони. Якщо позитивний заряд ядра дорівнює сумарному негативному заряду електронів, то такий атом є електронейтральним. Якщо заряд ядра більший від сумарного заряду електронів, то такий атом має позитивний заряд, а якщо менший — то негативний. Потрібно відмітити, що поділ назв заряду на негативний і позитивний є умовним. Електричний заряд електрона домовились вважати негативним, відповідно до угоди вважати негативним заряд наелектризованого янтарю. Зарядженні атоми називаються іонами. Під час електризації (процесу збільшення або зменшення електронів у тілі) тертям або електризації через вплив (перерозподіл позитивного та негативного заряду в об’ємі тіла) порушується електрична нейтральність тіла і воно одержує відповідно негативний або позитивний заряд. Навколо заряджених тіл виникає електромагнітне поле, через яке здійснюється силова взаємодія. Тіла з різнойменними зарядами притягуються, а з однойменними — відштовхуються Закон Кулона — Сила взаимодействия между двумя точечными электрическими зарядами пропорциональна величинам этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Отметим, чтоб выполнялся закон Кулона необходимо 3 условия:1 условие : Точечность зарядов — то есть расстояние между заряженными телами много больше их размеров 2 условие : Неподвижность зарядов. Иначе вступают в силу дополнительные эффекты: магнитное поле движущегося заряда и соответствующая ему дополнительная сила Лоренца, действующая на другой движущийся заряд 3 условие : Взаимодействие зарядов в вакууме.

27. напруженість електростатичного поля. Електричні заряди створюють навколо себе електричне поле. Поле - одна з форм існування матерії. Поле можна досліджувати, описати його силові, енергетичні й ін. властивості. Поле, створюване нерухливими електричними зарядами, називається ЕЛЕКТРОСТАТИЧНИМ. Для дослідження електростатичного поля використовують пробний точковий позитивний заряд - такий заряд, який не спотворює досліджуване поле (не викликає перерозподіл зарядів). НАПРУЖЕНІСТЬ поля є векторна величина, чисельно рівна силі, що діє на одиничний позитивний точковий заряд, поміщений у дану точку поля

Лінією напруженостіназивається безперервна лінія, дотична до якої в кожній точці збігається за напрямом із вектором напруженості.Лінії напруженості не перетинаються.Для електростатичного поля лінії починаються на позитивних зарядах і закінчуються на негативних.Силові лінії зображуються так, що щільність ліній пропорційна значенню напруженості електричного поля.За напрям напруженості поля приймають напрям сили, що діє на позитивний заряд.Слід звернути увагу на те, що лінії напруженості лише допомагають наочно уявити розподіл поля в просторі та є не більш реальними, ніж меридіани й паралелі на земній кулі.Вільні заряди.Провідність металевих провідників обумовлена існуванням у них вільних електронів, а провідність газів і електролітів — існуванням у них іонів. Як електрони, так і іони, опинившись у електричному полі й будучи вільними, продовжуючи свій тепловий хаотичний рух, починають дрейфувати під дією сил електричного поля. Електростатичне поле всередині провідника.Як тільки провідник потрапляє в електричне поле, то під впливом сил, які діють на вільні електрони з боку цього поля, вони починають рухатися впорядковано в напрямі, протилежному напруженості поля. Цей процес перерозподі­лу зарядів у провіднику протікає майже миттєво. При цьому один бік провідника заряджається негативно (надлишок електронів), а інший — позитивно (нестача електронів). Ці заряди створюють поле, напруженість якого протилежна напруженості зовнішнього поля.Це поле збільшується за напруженістю до тих пір, поки не компенсується зовнішнім полем, і, отже, напруженість сумарного поля усередині об'єму провідника стане дорівнювати нулю. Подальше збільшення заряду на кінцях провідника теж припиняється. Це явище отримало назву електростатичної індукції.

Принцип суперпозиції полів Принцип суперпозиції – один із найзагальніших законів у багатьох розділах фізики. Найпростіше формулювання принципу суперпозиції звучить так: результат впливу на частинку кількох зовнішніх сил є просто сума резульаттів впливу кожної із сил. Найбільш відомий принцип суперпозиції в електростатиці, в якій він стверджує, що електростатичний потенціал, який створюється в даній точці системою зарядів, є сума потенціалів окремих зарядів.Явище електростатичної індукції полягає в тому, що на кінцях провідника виникають різнойменні заряди в рівних кількостях, а напруженість поля усередині провідника стає рівною нулю.Електростатичний захист. Необхідно звернути увагу, що в провіднику, внесеному в електричне поле, надмірні заряди розташовуються тільки на його зовнішній поверхні. При цьому якщо видалити його внутрішню частину, то це не вплине на розподіл зарядів на тій частині провідника, яка залишилася. Тому розподіл зарядів у порожнистому провіднику буде таким самим, як і в суцільному. Напруженість поля в товщі тієї частини металу, що залишилася, й усередині порожнини буде дорівнювати нулю. З цієї причини порожнистий металевий провідник екранує електричне поле зовнішніх зарядів. Цим широко користуються на практиці для влаштування електростатичного захисту.

28Потенціал. Слід звернути увагу на той факт, що потенціал має певний фізичний зміст тільки тоді, коли вибрано нульову точку для його відліку. Різниця ж потенціалів між двома точками поля від цього вибору не залежить і тому завжди має певний фізичний зміст.Енергетичною характеристикою поля в даній точці прийнято величину, що називають потенціалом поля в даній точці,— це різниця потенціалів у даній точці поля й точці, в якій потенціальну енергію заряду приймають за нуль: у теорії — в нескінченності, а на практиці — на поверхні Землі.. Одиниця різниці потенціалів. У Міжнародній системі одиниць роботу виражають у джоулях, а заряд — у кулонах. Тому різниця потенціалів між двома точками поля дорівнює 1 В, якщо в разі переміщення заряду в 1 Кл із однієї точки в іншу електричне поле здійснює роботу в 1 Дж.

. Напруга.Різницю потенціалів ще називають напругою і позначають літерою U. Тоді формула для роботи по переміщенню заряду набуває вигляду Напруга – фізична величина, яка визначається роботою електричного поля по переміщенню одиничного позитивного заряду між двома точками поля, .Одиниця напруги (різниці потенціалів – вольт.

Зв'язок між напруженістю й різницею потенціалів. Точки, в яких потенціал має задане фіксоване значення, розташовуються на поверхнях, що називають еквіпотенціальними поверхнями.Напруженість електричного поля дорівнює різниці потенціалів, яка припадає на одиницю довжини уздовж лінії напруженості.Оскільки в разі переміщення позитивного заряду в напрямі напруженості електростатичне поле здійснює позитивну роботу, то потенціал 1 більший від потенціалу 2.Отже, напруженість електричного поля напрямлена в бік спадання потенціалу.У разі переміщення заряду під кутом 90° до силових ліній електричне поле не здійснює роботи, оскільки сила поля перпендикулярна до переміщення. Отже, якщо провести поверхню, перпендикулярну в кожній точці до силових ліній, то в разі переміщення заряду вздовж цієї поверхні робота не здійснюється. А це означає, що лінії напруженості перпендикулярні до еквіпотенціальних поверхонь. Еквіпотенціальні поверхні однорідного поля є площинами, а поля точкового заряду - концентричними сферами.

Напруженість поля усередині провідника дорівнює нулю, значить, дорівнює нулю й різниця потенціалів між будь-якими точками провідника.

29. ЕЛЕКТРИЧНИМ ДИПОЛЕМ називається система двох, точкових різнойменних зарядів (+ і -), що перебувають на відстані l.Вектор, спрямований по осі диполя (прямій, що проходить через обоє заряди) від негативного заряду до позитивного й дорівнює відстані між ними, називається ПЛЕЧЕМ диполя. Фізико-математичне відображення процесу характеризується вектором поляризації, які представляють собою дипольний момент, який розглядається в відношенні до величини обсягу діелектрика. Досить часто у фізичному контексті використовують спрощений термін – поляризація. Цей параметр використовується не тільки для відображення макроскопічного стану. Його можна застосовувати для опису будь-яких явищ, що володіють властивостями, якими характеризується і поляризація діелектриківВажливим у розглянутому питанні виступає і класифікація поляризації діелектриків залежно від самих її механізмів. У цьому аспекті виділяються такі її типи: – міграційна характерна для матеріалів, у структурі яких є чітко помітні шари, що володіють різною провідністю. Така поляризація характеризується уповільненим дією; – електронна поляризація полягає у переміщенні оболонок атомів під впливом зовнішніх електричних полів. Це – найшвидший тип поляризації; – іонна характеризується тими ж факторами, що і електронна, тільки в цьому випадку відбувається не зсув оболонок атомів, а переміщення вузлів структури кристалічної решітки речовин; – дипольна, або як її ще називають орієнтаційна поляризація характеризується значними втратами, причина яких полягає у великих витратах енергії на подолання внутрішніх зв’язків в діелектрику. Для орієнтаційної поляризації діелектриків характерне явище строго певної орієнтації диполів; – електронно-релаксаційна характеризується наявністю такої ж певної орієнтації дефектних електронів; – іонно-релаксаційна поляризація діелектриків проявляється у переміщенні іонів, які володіють слабкими внутрішніми зв’язками і не закріплені стійко у вузлах кристалічних граток структури речовини; – структурна проявляється також в певній орієнтації елементів діелектрика, але в цьому випадку цими елементами виступають різні домішки, які містить речовину діелектрика. Ця поляризація протікає найбільш повільно; – мимовільна (спонтанна) спостерігається у діелектриків з дуже високими параметрами проникності, їх називають сегнетоелектриками; – резонансна характеризується збігом частот електронів діелектрика з частотами впливає на нього поля, звідси, власне, і така назва. Як правило, у всіх випадках, крім резонансної поляризації, її величина досягає максимальних значень в статичних полях.

Діелектрична проникність та показник заломленняДіелектрична функція в оптичному частотному діапазоні зв'язана із показником заломлення світла співвідношеннням +ik де n — показник заломлення, κ — коефіцієнт затухання світла.У випадку, коли затухання мале (світло розповсюджується в прозорому середовищі

31Електричним струмом називають спрямований рух заряджених частинок. Кількісними характеристиками струму є його сила струму (відношення заряду: стерпного через поперечний переріз провідника за одиницю часу) Умови існування електричного струмуЕлектричним струмом називається будь-який упорядкований (направлений) рух електричних зарядів.За напрям струму умовно приймається напрям руху позитивних зарядів.Розрізняють такі типи електричного струму:1) струм провідності – це струм в провіднику, викликаний переміщенням вільних електричних зарядів під дією прикладеного електричного поля : позитивних – по напрямку поля, негативних – проти поля;2) конвективний струм – це струм, викликаний переміщенням в просторі зарядженого макроскопічного тіла.Для виникнення електричного струму необхідні дві умови, а саме:1) наявність вільних носіїв струму – заряджених часток, спроможних переміщуватись;2) наявність електричного поля, енергія якого відновлюється і яке витрачається на упорядкований рух заряджених часток.

Сторонні сили. Електрорушійна сила і напруга Якщо в електричній мережі на носії струму діють лише сили електростатичного поля, то тоді відбувається переміщення цих носіїв (приймемо їх позитивними) від точок з більшим потенціалом до точок з меншим потенціалом, що веде до вирівнювання потенціалів у всіх точках мережі і до зникнення електростатичного поля. Тому для існування постійного струму в електричній мережі обов'язково потрібно мати пристрої, які здатні створювати і підтримувати різницю потенціалів за рахунок роботи сил неелектростатичного походження. Такі сили називаються джерелами струму, а сили неелектростатичного походження, які діють на заряди з боку джерел струму, – сторонніми силами.Природа сторонніх сил різна: в гальванічних елементах сторонні сили виникають за рахунок енергії хімічних реакцій між електродами і електролітами; в електричних генераторах – за рахунок механічної енергії обертання ротора генератора.Зазначимо, що роль джерела струму в електричній мережі подібна до насоса. який необхідний для перекачування рідини в гідравлічній системі. Таким чином, сторонні сили здійснюють роботу по переміщуванню зарядів.Фізична величина, яка визначається роботою, що здійснюється сторонніми силами при переміщуванні одиничного позитивного заряду, називається електрорушійною силою (е. р. с.), що діє в мережі:

Робота сторонніх сил по переміщенню заряду на замкненій частині мережі

Е. р. с., що діє в мережі, тобто

тобто визначається як циркуляція вектора напруженості поля сторонніх сил. Е. р. с. на ділянці 1 – 2 мережі Визначимо тепер поняття напруга. Для цього розглянемо випадок, коли на заряд діють одночасно сторонні сили і сили електростатичного поля. Тоді результуюча сила дорівнюватиме:

Робота результуючої сили на ділянці 1 – 2 мережі над зарядом Для замкненої мережі Напруга на ділянці 1 – 2 мережі – це фізична величина, яка визначається роботою, що здійснюється підсумковим полем електростатичних (кулонівських) і сторонніх сил при переміщенні одиничного позитивного заряду на даній ділянці мережі:

Поняття напруга – це узагальнене поняття різниці потенціалів: напруга на кінцях ділянки мережі дорівнює різниці потенціалів, якщо на цій ділянці відсутнє джерело струму.