Алгоритм решения задач на применение начал термодинамики

Решение задач этой темы основано на использовании I закона термодинамики. При решении задач рекомендуется:

1) установить, какие тела входят в рассматриваемую термодинамическую систему;

2) выяснить, что является причиной изменения внутренней энергии тел системы;

3) если система адиабатически изолирована и замкнута, то необходимо установить, у каких тел системы внутренняя энергия увеличивается или уменьшается, обратив внимание, происходят ли при этом агрегатные превращения. Удобно дать графическое изображение зависимости изменения температуры тел от количества теплоты, полученной (отданной) при теплообмене T=f(Q);

4) составить уравнение теплового баланса (частный случай I закона термодинамики): или . Следует помнить, что в этой сумме слагаемые, cоответствующие плавлению твердых тел или парообразованию жидкостей, берут со знаком “+”, а слагаемые, соответствующие кристаллизации жидкостей или конденсации пара,— со знаком “-“;

5) если при взаимодействии двух тел внутренняя энергия изменяется вследствие совершенной работы, то надо прежде всего установить, у какого из двух взаимодействующих тел изменяется внутренняя энергия и что является причиной этого — работа А, совершаемая самим телом, или работа Aвн, совершенная над телом;

6) записать I закон термодинамики, который при отсутствии подвода теплоты извне имеет вид: или . Если в задаче дан КПД процесса , то эти уравнения запишутся так:  или ;

7) для задач, в которых при взаимодействии трех или более тел происходит и теплообмен с окружающей средой и совершается механическая работа, I закон термодинамики записывают в самом общем виде:

Электростатика

Формула	Пояснение
	заряд тела (частицы), где е – элементарный заряд (заряд электрона); N – число элементарных зарядов
	закон Кулона, где F – модуль силы взаимодействия точечных зарядов в вакууме; q₁, q₂ – точечные заряды; r – расстояние между ними; ₀ = 8,8510^–12 Ф/м – электрическая постоянная
	напряженность электрического поля, где - сила, действующая на положительный пробный заряд q₀
	диэлектрическая проницаемость среды, где Е₀, Е – напряженность электрического поля в вакууме и в среде соответственно
	напряженность электрического поля точечного заряда в некоторой точке, где q – заряд, создающий поле; r – расстояние от заряда до точки (формула справедлива для поля равномерно заряженной сферы при r > R, где q, R – заряд и радиус сферы; r – расстояние до центра сферы)
	принцип суперпозиции полей, где - напряженность результирующего поля; - напряженность i-го поля
	поверхностная плотность заряда, где q – величина заряда, S – площадь поверхности
	модуль напряженности поля, создаваемого бесконечной равномерно заряженной плоскостью
	потенциал электростатического поля в точке, где W – потенциальная энергия пробного заряда q₀, находящегося в данной точке
	работа электрического поля по перемещению пробного заряда между двумя точками поля, где - разность потенциалов (напряжение) между этими точками
	потенциал поля точечного заряда в некоторой точке, где q – заряд; r – расстояние от заряда до точки (формула справедлива для потенциала поля равномерно заряженной сферы при r  R
	электроемкость уединенного проводника, где q – заряд проводника;  - потенциал проводника
	емкость конденсатора, где q – заряд конденсатора; U – напряжение между пластинами
	емкость плоского конденсатора, где S – площадь пластины; d – расстояние между ними;  - диэлектрическая проницаемость среды между пластинами конденсатора
	напряженность поля между пластинами плоского конденсатора, где  - поверхностная плотность заряда
	электроемкость батареи конденсаторов при их параллельном соединении, где - емкость отдельного конденсатора
	формула для определения емкости батареи последовательно соединенных конденсаторов
	энергия электрического поля плоского конденсатора, где q – заряд конденсатора; С – емкость; U – напряжение между пластинами
	объемная плотность энергии электростатического поля; V – объем пространства, в котором создано поле; Е – напряженность;  - диэлектрическая проницаемость среды