51Внутренняя энергия реального газа

Внутренняя энергия реального газа складывается из кин. энергии теплового движения его молекул(U=C_v*T) и пот. энергии межмолекулярного взаимодействия. Пот. энергия реального газа обусловлена только силами притяжения между молекулами. Наличие сил притяжения приводит к возникновению внутреннего давления на газ: . Работа идет на увеличение пот. энергии системы откуда: . Знак”-“ означает, что молекулярные силы, создающие внутреннее давление-силы притяжения. Внутренняя энергия 1 моль реального газа: растет с повышением температуры и увеличением объема. При адиабатном расширении без совершения внешней работы внутренняя энергия газа не изменяется.

52 Эффект Джоуля-Томсона

В теплоизолированной трубке с пористой перегородкой есть 2 поршня, которые могут перемещаться без трения. Пусть сначала слева от перегородки газ под поршнем1 находится под давлением р1, занимает объем V1 при температуре Т1, а справа газ отсутствует(поршень2 придвинут к перегородке ). После прохождения газа через пористую перегородку в правой части газ получился р2,V2,Т2. Т.к. расширение газа происходит без теполообмена с окр. средой(адиабатно), то основании 1 начала термодинамики:

Внешняя работа, совершаемая газом, состоит из положительной работы при движении поршня2( ) и отрицательной при движении поршня1( ) .Подставляя выражения для работ ,получим . Таким образом, в опыте Джоуля-Томсона сохраняется величина .Она является функцией состояния-энтальпия. Изменение температуры реального газа в результате его адиабатного расширения(адиабатного дросселирования)- медленного прохождения газа под действием перепада давления сквозь дроссель(пористая перегородка)- Эффект Джоуля-Томсона. Он-положителен, если газ в процессе дросселирования охлаждается, отрицательным- если газ нагревается. Температура, при которой происходит изменение знака эффекта- температура Инверсии. Кривая , определяемая уравнением- кривая инверсии. Область выше этой кривой-отрицательный эффект, ниже- положительный.

54.Электри́ческий заря́д — это свойство многих элементарных частиц вступать в электромагнитные взаимодействия.. Заряд является количественной характеристикой. Единица измерения заряда в СИ — кулон. Заряд в один кулон очень велик. Электрический заряд замкнутой системы сохраняется во Закон сохранения заряда — один из основополагающих законов физики. Величина электрического заряда (иначе, просто электрический заряд) – численная характеристика носителей заряда и заряженных тел, которая, может принимать положительные и отрицательные значения. Заряд электрона −1,602176487(40)×10−19 Кл. Электрические заряды атомов и молекул равны нулю, а заряды положительных и отрицательных ионов в каждой ячейке кристаллических решеток твердых тел скомпенсированы. Зако́н Куло́на — это закон о взаимодействии точечных электрических зарядов. Был открыт Кулоном в 1785 г. Формулировка закона: Сила взаимодействия двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме направлена вдоль прямой, соединяющей заряды, прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.  Где, —q1,q2 — величина зарядов; r-расстояние между зарядами; Таким образом, закон указывает, что одноименные заряды отталкиваются (а разноименные – притягиваются).

55.Электрическое поле — особый вид материи, существующий вокруг тел или частиц, обладающих электрическим зарядом, а также в свободном виде при изменении магнитного поля (например, в электромагнитных волнах). Электрическое поле непосредственно невидимо, но может наблюдаться благодаря его силовому воздействию на заряженные тела. Электрическое поле существует от 10^-15 до 10 кв. км. Электрическое поле можно рассматривать как математическую модель, описывающую значение величины напряжённости электрического поля в данной точке пространства. В классической физике система уравнений Максвелла описывает взаимодействие электрического поля, магнитного поля и воздействие зарядов на эту систему полей. Напряжённость электрического по́ля — векторная характеристика электрического поля в данной точке, равная отношению силы действующей на пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда q: По сути задает само векторное поле, поскольку его величина и направление меняется в пространстве от точки к точке.

56.Принцип суперпозиции. Если поле образовано не одним зарядом, а несколькими, то силы, действующие на пробный заряд, складываются по правилу сложения векторов. Поэтому и напряженность системы зарядов в данной точке, поля равна векторной сумме напряженностей полей от каждого заряда в отдельности. Когда мы выходим за пределы применимости классической электродинамики, вполне стоит ожидать нарушение принципа суперпозиции.

Силовые линии электрического поля.Электрическое поле наглядно изображается с помощью силовых линий. Силовой линией электрического поля называется линия, в каждой точке которой касательная совпадает с вектором напряженности поля. Силовые линии проводятся с такой густотой, чтобы число линий, пронизывающих воображаемую площадку 1м2, перпендикулярную полю, равнялось величине напряженности поля в данном месте. Тогда по изображению электрического поля можно судить не только о направлении, но и о величине напряженности поля. Электрическое поле называется однородным, если во всех его точках напряженность Е одинакова. В противном случае поле называется неоднородным.

При положительном заряде, образующем поле, вектор напряженности направлен вдоль радиуса от заряда, при отрицательном - вдоль радиуса по направлению к заряду.

57. Поток вектора напряженности электростатического поля

Число линий вектора E, пронизывающих некоторую поверхность S, называется потоком вектора напряженности NE.

Для вычисления потока вектора E необходимо разбить площадь S на элементарные площадки dS, в пределах которых поле будет однородным

Поток напряженности через такую элементарную площадку будет равен по определению(рис.13.5).

Где - угол между силовой линией и нормалью к площадке dS; -проекция площадки dS на плоскость, перпендикулярную силовым линиям. Тогда поток напряженности поля через всю поверхность площадки S будет равен

Так как ,то

Где- - проекция вектора на нормаль и к поверхности dS.

58.Теорема Остроградского-Гаусса Поток вектора a через произвольную замкнутую поверхность S равен интегралу дивергенции этого вектора по объему V, ограниченному этой поверхностью:

Разобъём весь объем, заключенный внутри поверхности S на элементарные кубики типа изображенных на рис. Грани всех кубиков можно разделить на внешние, совпадающие с поверхностью S и внутренние, граничащие только со смежными кубиками. Сделаем кубики настолько маленькими, чтобы внешние грани точно воспроизводили форму поверхности. Поток вектора a через поверхность каждого элементарного кубика равен а суммарный поток через все кубики, заполняющие объем V,

Это теорема является другим важным методом расчёта электрических полей (пригодна даже для бесконечного количества зарядов).