91 Питома теплота плавлення та пароутворення

При нагріванні кристалічної речовини зростає хаотичність руху її молекул, і за досить високої температури зникає дальній порядок (відбувається процес плавлення). Температура кристалізації збігається з температурою плавлення. Від початку плавлення (і тверднення) і до закінчення кожного з цих процесів температура речовини залишається незмінною.Пароутворення з поверхні речовини називається випаровуванням. Рідини випаровуються при будь-якій температурі, і навіть тверді речовини можуть слабко випаровуватись.За досить високої температури до випаровування приєднується кипіння, тобто пароутворення зсередини рідини. У цьому процесі беруть участь повітряні бульбашки, що є в рідині. Кипіння кожної рідини при незмінному тиску відбувається при цілком певній незмінній температурі. Чим більший тиск над рідиною, тим вища температура кипіння.Процес переходу речовини з газоподібного стану у стан з більшою густиною називається конденсацією(ущільненням). Шляхом конденсації пари утворюється ранкова роса (наприклад, на листі рослин), іній (на поверхні ґрунту, рослинах, будівлях тощо).Фізична величина L, що має назву питомої теплоти пароутворення, вводиться подібно до вже розглянутих величини q і : чим більше рідини в якійсь посудині, тим довше триває повне перетворення її на пару, і тим більша потрібна для цього кількість теплоти. Отже: , , , .

Для процесу конденсації ; у цьому випадку L — питома теплота конденсації.

92. Рівняння Ван-дер-Ваальса. Ізотерми Ван-дер-Ваальса.

Рівняння Ван дер Ваальса — модельне рівняння стану неідеального газу.

.

Рівняння ван дер Ваальса описує збільшення тиску при зменшенні об'єму розріджених газів, перенасичену пару, перегріту рідину, різке зменшення стисливості в рідкій фазі. Рівняння ван дер Ваальса визначає також критичну температуру, вище якої газ не зріджується при жодному тиску. Фактично рівняння Ван дер Ваальса описує різницю між станом реального та ідеального газів. Розглянемо типову ізотерма для рівняння ван дер Ваальса. При великих об'ємах зі зменшенням об'єму тиск збільшується. Проте на ізотермі є ділянка (позначена червоним) для якої тиск падає зі зменшенням об'єму. Збільшення тиску при зменшенні об'єму є унівенсальним законом фізики.На кривій ізотерми ван дер Ваальса існують ще дві ділянки Ці ділянки відповідають метастабільним станам. ділянка кривої ван дер Ваальса відповідає переохолодженому газу, тобто стану, в якому конденсація ще не розпочалася, хоча стан (горизонтальна крива), у якому краплини рідини співіснують з газом, є найстабільнішим. Метастабільний стан переохолодженої рідини можна реалізувати експериментально. Він знайшов застосування в камерах Вільсона. Рідина легко переходить із переохолодженого стану в стабільний стан на горизонтальній кривій.Друга ділянка – дылянка перегрітої рідини. Перегріта рідина є метастабільним станом. Вона теж використовується в ядерній фізиці для детектування треків швидких частинок у бульбашкових камерах.

.106 Точко́вий заря́д — абстракція, що вводиться для спрощення опису поля зарядженого тіла або системи тіл. Іноді також визначається як електрично заряджена матеріальна точка. При практичних розрахунках точковий заряд — це заряд, розмірами носія якого в порівнянні з відстанню, на якому розглядається електростатична взаємодія, можна знехтувати. СИЛОВІ ЛІНІЇ - лінії, проведені в будь-якому силовому полі (електричному, магнітному, гравітаційному), дотичні до яких в кожній точці поля збігаються за напрямком з вектором, що характеризує дане поле (вектор напруженості електричного або гравітаційного полів, вектор магнітної індукції. Силові лінії -   тільки наочний спосіб зображення силових полів. Вперше поняття «силові лінії» для електричних і магнітних полів ввів М.ФарадейСаме для точкових зарядів сформульований закон Кулона. Силові лінії електростатичного поля завжди незамкнені: вони починаються на позитивних зарядах і закінчуються на негативних (або йдуть на нескінченність). Силові лінії ніде не перетинаються, тому що в кожній точці поля його напруженість має одне єдине значення і певний напрямок. Густота силових ліній більше поблизу заряджених тіл, де напруженість поля більше. Силові лінії електричного поля в просторі між двома позитивними зарядами розходяться; можна вказати нейтральну точку, в якій поля сил відштовхування обох зарядів гасять один одного. Силові лінії одиночного заряду представляють собою радіальні прямі, які розходяться від заряду променями, подібно силовим лініям гравітаційного поля точкової маси або кулі. Чим далі від заряду, тим менше густота ліній - це ілюструє ослаблення поля з збільшення відстані. Силові лінії, які виходять від зарядженого провідника неправильної форми, згущуються поблизу будь-якого виступу або вістря, поблизу вогнутостей або порожнин густота силових ліній зменшується. Якщо силові лінії виходять від позитивно зарядженого вістря, що знаходиться поблизу негативно зарядженого плоского провідника, то вони згущуються навколо вістря, де поле дуже сильне, і розходяться у велику область поблизу площини, на якій закінчуються, входячи в площину перпендикулярно. Електричне поле в просторі між паралельними зарядженими пластинами однорідно. Лінії напруженості в однорідному електричному полі паралельні один одному. Якщо в силове поле потрапляє частинка, наприклад електрон, то він під дією силового поля набуває прискорення, і напрям його руху не може точно слідувати у напрямку силових ліній, він буде рухатися в напрямку вектора кількості руху. Силова́ лі́нія векторного поля — це лінія в просторі, дотична до якої в будь-якій точці збігається з напрямком поля в цій точці. Концепція силових ліній допомагає візуалізувати векторні поля в просторі.Вони перпендикулярні до еквіпотенціальних поверхонь. Силові лінії електростатичного поля починаються в точках розташування зарядів і закінчуються в точках розташування зарядів протилежного знаку або на нескінченості. Силові лінії магнітного поля починаються на полюсах магніта і ведуть до протилежних полюсів, ніколи не виходячи на нескінченність. Силові лінії вихрового поля замкнуті.

107. Ди́поль (рос. диполь, англ. dipole, нім. Dipol m -в електродинаміці: ідеалізована система, що служить для наближеного опису статичного поля або розповсюдження електромагнітних хвиль далеко від джерела (особливо - від джерела з нульовим сумарно, але просторово розділеним зарядом). Електричний диполь — це два різнойменних точкових заряди рівних за модулем. 1) Двополюсник. Розрізняють диполь електричний і магнітний. Електричний диполь — сукупність двох рівних за абсолютною величиною різнойменних зарядів, які розташовані на певній відстані один від одного. Характеристикою диполя електричного є дипольний момент. Молекули багатьох речовин можна розглядати як диполі. 2) В радіотехніці диполь — антена у вигляді двох симетрично розташованих провідників. Електри́чним ди́польним моме́нтом або просто дипольним моментом системи зарядів q_i називається сума добутків величин зарядів на їхні радіус-вектори.

.

Зазвичай дипольний момент позначається латинською літерою d або латинською літерою p.

Природними одиницями вимірювання дипольного заряду в системі СІ є кулон на метр, хоча така одиниця є надзвичайно великою для практичного використання, тому застосовуються інші одиниці. У атомній фізиці здебільшого використовується одиниця Дебай. Дипольний момент має надзвичайне значення в фізиці при вивченні нейтральних систем. Дія електричного поля на нейтральну систему зарядів й електричне поле створене нейтральною системою визначаються в першу чергу дипольним моментом. Це, зокрема, стосується атомів і молекул. Нейтральні системи зарядів з відмінним від нуля дипольним моментом називають диполями. Поле диполя Здебільшого постає задача визначення електричного поля на віддалі, набагато більшій за віддаль між зарядами. В такому випадку потенціал електричного поля визначається за формулою

,

а його напруженість

,

де - це радіус-вектор точки, в якій визначається напруженість електричного поля. Звідси видно, що створене диполем електричне поле спадає із віддаллю як 1/r³. Порівняно із іншими типами полів, які створюються нейтральними атомами й молекулами це спадання дуже повільне. Диполі взаємодіють один із одним навіть на значній віддалі. Поле, створене диполем неізотропне, і навіть міняє знак в залежності від напрямку.

108. Теорема Гауса - один із основних законів електростатики, еквівалентний закону Кулона, твердження про зв'язок між потоком вектора електричної індукції через замкнену поверхню, і сумарним зарядом, в об'ємі, оточеному цією поверхнею. Теорема Гауса справедлива також для змінних полів і є одним із основних законів електродинаміки.В системі СІ теорема Гауса має вигляд:

,

де - вектор електричної індукції, Q - сумарний електричний заряд в об'ємі, оточеному поверхнею SQ =ρdV,

Вводячи вектор електричної індукції

,

отримуємо теорему Гауса для діелектричних середовищ:

,

або в диференціальній формі

.

111. Молекули, що вступають у взаємодію, можуть бути полярними й неполярними. У полярній молекулі центри тяжіння позитивних і негативних зарядів зміщені один щодо іншого:

Такі молекули називаються диполями. Саме наявність центрів локалізації позитивного і негативного зарядів дають полярній молекулі можливість вступати в електростатичну взаємодію або із зарядженою часткою, або з іншим диполем:

Неполярна молекула не має центрів локалізації зарядів, однак вони можуть виникнути під дією зовнішнього електричного поля. Якщо неполярна молекула достатньо наблизиться до джерела електричного поля, то воно почне діяти на атомні ядра й електрони, що входять до складу молекули: усі однойменно заряджені частинки будуть полем відштовхуватися, усі протилежно заряджені — притягатися. У результаті електричні центри тяжіння позитивних і негативних зарядів виявляться зміщеними один щодо одного та у молекулі виникне диполь. Виникнення диполя в неполярній молекулі пов'язане з її деформацією, тобто відхиленням від нормальної внутрішньої структури молекули. Найбільш стійкою для молекули структурою є та, котра спостерігається при відсутності зовнішніх впливів, тому викликаний дією зовнішнього електричного поля (індукований) диполь не буде стійким. Він зберігається лише доти, поки діє поле. Величина такого індукованого диполя буде тим більшою, чим сильніше поле і чим легше деформується молекула. Три типи сил Ван-дер-Ваальса спираються на можливі комбінації нейтральних частинок:

— диполь — диполь;

— диполь — неполярна молекула;

— неполярна молекула — неполярна молекула.

Поляризація - це процес, що складається в обмеженому зсуві чи орієнтації зв'язаних зарядів у діелектрику при впливі на нього зовнішнього електричного поля. Позитивні заряди зміщуються в напрямку вектора напруженості поля Е, у зворотному напрямку. Поляризація приводить до утворення в обсязі діелектрика індукованого електричного моменту, рівного векторній сумі дипольних електричних моментів молекул

діелектрика m