- •1. ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ
- •2. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА КУРСА ФИЗИКИ
- •2.2. Молекулярная физика и термодинамика
- •3. ОСНОВНЫЕ РАБОЧИЕ ФОРМУЛЫ С КРАТКИМИ ПОЯСНЕНИЯМИ
- •3.1. Физические основы механики
- •3.2. Молекулярная физика и термодинамика
- •4. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
- •5. ЗАДАЧИ ДЛЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ
- •6. СПРАВОЧНЫЕ ТАБЛИЦЫ
- •Библиографический список
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ek |
|
m 2 |
|
|
|
Jz 2 |
, |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
m 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
|
|
кинетическая энергия поступательного движения тела; |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Jz 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
– скорость центра масс |
тела; |
|
|
|
|
|
|
|
кинетическая энергия |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
вращательного дв жен я тела вокруг оси, проходящей через центр |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
инерц . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сохраненияz |
момента импульса: если суммарный |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
35. |
Закон |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||
Смомент внешн х с л относительно некоторой оси равен нулю, то |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
момент |
мпульса |
с стемы |
относительно этой оси есть величина |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
бА |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
постоянная: |
|
|
|
|
|
|
|
L const . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
3.2. Молекулярная физика и термодинамика |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
1. Количество вещества тела (системы) |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
где N – число структурных элементов (молекул, атомов, |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
составляющих тело); NA – постоянная |
|
|
|
вогадро, NA = 6,02 10-23 моль-1. |
||||||||||||||||||||||||||||||||
2. Молярная масса вещества |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М |
m |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где m – масса однородного тела; – количество вещества этого тела. |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
3. Количество вещества смеси газов: |
|
И |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
2 |
|
3 |
|
n |
; |
|
|
N1 |
|
N2 |
|
N3 |
|
Nn |
; |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
NA |
|
|
NA NA |
|
NA |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
m1 |
|
m2 |
|
m3 |
|
mn |
, |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M1 |
|
M2 |
|
M3 |
|
|
|
Mn |
|
|
|
13
где υi, Ni, mi, Mi – соответственно количество вещества, число молекул, масса, молярная масса i-го компонента смеси.
4. Уравнение Менделеева–Клапейрона (уравнение состояния идеального газа):
С |
m |
|
|
|
р V |
|
R T |
или |
p V R T , |
|
M |
|
|
где р – давлен е; V – объем; m – масса газа; M – молекулярная масса газа; R – молекулярная газовая постоянная; υ – количество вещества;
Мариотта р V = const , |
||||||||||||
T – термод нам ческая температура. |
|
|
|
|||||||||
5. Опытные газовые законы, являющиеся частными случаями |
||||||||||||
уравнен |
я Менделеева–Клапейрона для изопроцесса: |
|||||||||||
а) закон Бойля– |
|
|
(изотермический процесс: T = const; |
|||||||||
m = const): |
бА |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
для двух состоян й газа |
р1 V1 = р2 V2; |
|||||||||||
б) закон Гей–Люссака (изо арный процесс: p = const; m = const): |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
const , |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
T |
|
|
|
||
для двух состояний |
|
|
p1 |
|
p2 |
; |
|
|||||
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
T1 |
T2 |
|
||||
в) объединённый газовый закон (m = const): |
||||||||||||
|
|
|
р V |
const |
или |
p1 V1 |
p2 V2 , |
|||||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
T |
|
|
|
|
|
T1 |
T2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
где p , V , T – давление, объём и температура в начальном состоянии; |
||||||||||||
1 |
1 1 |
|
|
|
|
Д |
p2, V2, T2 – те же величины в конечном состоянии.
6. Закон Дальтона, определяющий давление смеси газов:
р = p1 + p2 + p3 + …+pn ,
где pi – парциальные давления компонентов смеси; n – число компонентов смеси.
Парциальным давлением называется давление газа, которое производил бы этот газ, если бы только он один находился в сосуде, занятом смесью.
14
7. Концентрация молекул
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
N |
|
NA |
, |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
где |
N |
– число |
|
|
молекул, |
|
содержащихся в данной |
системе; |
||||||||||||||||||||||||||
ρ – плотность вещества; V – объём системы. |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
8. Основное уравнение кинетической теории газов: |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
р |
|
2 |
|
n n , |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где |
n |
средняя к нетическая энергия поступательного движения |
||||||||||||||||||||||||||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
молекул. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9. |
редняя к |
|
|
|
|
|
энергия поступательного |
движения |
|||||||||||||||||||||||||
молекул |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
k T , |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
||||||||||||||||
нетическая |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
где k – постоянная Больцмана. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
10. Средняя полная кинетическая энергия молекулы |
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|
|
i |
k T , |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
||||
где i – число степеней сво оды. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
11. Зависимость давления газа от концентрации молекул и |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
температуры: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
бА |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
= n |
k |
T. |
|
||||||||||
|
12. Скорости молекул: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3R T |
|
||||||||||||||
|
|
ęâ |
|
|
|
|
3k T |
|
|
|
|
|
средняя квадратичная; |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
8k T |
|
|
|
|
|
8R T |
|
|
|
|
|
|
|
|
средняя арифметическая; |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
m1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
 |
|
|
|
2k T |
|
|
|
|
2R T |
|
|
|
|
|
|
наиболее вероятная, |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m1 |
|
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
И |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где m1 – масса одной молекулы.
13. Удельные теплоёмкости газа при постоянном объёме CV и постоянном давлении Cp:
15
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
i R |
; |
С |
p |
|
(i 2) R |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
2M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
14. |
вязь между удельной c и молярной C теплоёмкостями: |
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C c M . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
15. Уравнение Майера: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cp = CV + R. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
16. Внутренняя энергия идеального газа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||
и |
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U |
|
i |
|
|
m |
R T |
C T . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
M |
|
|
|
|
|
M |
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
17. Первое начало термодинамики: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
Работа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q = U |
+ |
A, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
где Q – теплота, соо щённая системе (газу); U – изменение |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
внутренней энерг |
|
|
|
|
с стемы; A – |
|
работа, совершённая |
|
|
системой |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
против внешн х с л. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
18. |
|
|
m |
АV |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
расширения газа: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
pdV – в общем случае; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V1 |
|
|
|
|
Д |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
А р(V2 |
V1) – при изобарном процессе; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
A |
|
|
|
|
R Tln |
2 |
|
– при изотермическом процессе; |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
M |
V1 |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RT1 |
m |
|
V1 1 |
|
|
||||||||||||||||||||||
A U |
|
|
|
C |
T |
|
|
|
или |
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
M |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 M |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
V2 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ср |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
при адиабатном процессе, где |
|
|
|
показатель адиабаты. |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
СV |
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
19. Уравнение Пуассона. Связывающие параметры идеального |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
газа при адиабатном процессе: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
Т 2 |
|
|
|
|
|
|
V |
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
p |
|
V |
|
Т |
|
|
|
V |
1/ |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
1 |
|
|
||||||||
р V |
const; Т |
|
|
|
|
|
V |
|
|
|
; |
|
|
|
|
|
|
. |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
1 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
p |
V |
; |
|
|
|
V |
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
1 |
|
|
2 |
|
|
16
20.Термодинамический КПД цикла
Q1 Q2 ,
Q1
где Q1 |
– теплота, полученная рабочим телом от теплоотдатчика; Q2 – |
|||||||
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
теплота, переданная рабочим телом теплоприёмнику. |
||||||||
21. Теплод нам ческий КПД цикла Карно |
||||||||
|
|
|
Q1 Q2 |
|
|
T1 T2 |
, |
|
|
|
|
|
|||||
и |
Q1 |
|
T1 |
|||||
|
|
|
|
|
||||
где T1 |
T2 – термод намические |
температуры теплоотдатчика и |
||||||
теплопр ёмн ка. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
бА |
|||||||
|
|
|
|
Д |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
17