- •Связь линейных и угловых характеристик движения:
- •2) Инерциальные системы отсчета. Понятия силы и инертной массы. Законы динамики. Силы в природе. Фундаментальные взаимодействия. Свойства сил упругости и тяготения. Свойства сил трения.
- •3) Центр инерции. Закон сохранения импульса системы материальных точек.
- •4) Работа переменной силы. Кинетическая энергия и ее связь с работой внешних и внутренних сил.
- •6) Закон сохранения механической энергии. Диссипация энергии.
- •Работа при вращении твердого тела ( )
- •8)Колебания математического и физического маятников.
- •9) Преобразования Галилея. Механический принцип относительности. Нарушение классического закона сложения скоростей. Опыты по определению скорости света. Опыт Майкельсона.
- •11) Статистический и термодинамический методы исследования. Термодинамические параметры. Идеальный газ. Термодинамическая система. Равновесные и неравновесные состояния и процессы.
- •12. Среднеквадратичная скорость молекул. Молекулярно-кинетическое толкование абсолютной температуры.
- •13. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории (вывод). Число степеней свободы молекулы. Закон распределения энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа.
- •14. Работа газа при расширении. Количество теплоты. Первое начало термодинамики.
- •15. Классическая молекулярно-кинетическая теория теплоемкости. Удельная и молярная теплоемкости. Формула Майера. Границы применимости теории.
- •Формула Майера ( )
- •16. Изопроцессы идеального газа. Зависимость теплоемкости от вида процесса. Адиабатический процесс.
- •17. Тепловые двигатели и холодильные машины. Кпд. Обратимые и необратимые процессы. Круговой процесс. Цикл Карно для идеального газа и его кпд.
- •19. Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям теплового движения. Вероятностное толкование закона распределения Максвелла.
- •20. Барометрическая формула. Закон Больцмана для распределения частиц идеального газа во внешнем потенциальном поле.
- •Одной молекулы газа
- •Потенцирование:
- •21. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул идеального газа. Эффективный диаметр молекулы.
- •22. Явления переноса. Теплопроводность, диффузия, вязкость.
- •23. Реальные газы. Силы и потенциальная энергия межмолекулярного взаимодействия. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы реального газа. Критическое состояние. (Внутренняя энергия реального газа.)
- •Уравнение Ван-дер-Ваальса – уравнение, связывающее основные термодинамические величины в модели газа Ван-дер-Ваальса.
19. Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям теплового движения. Вероятностное толкование закона распределения Максвелла.
Распределение Максвелла – общее наименование нескольких распределений вероятности, которые описывают статистическое поведение параметров частиц идеального газа. Вид соответствующей функции плотности вероятности диктуется тем, какая величина выступает в качестве непрерывной случайной величины.
Закон для распределения молекул идеального газа по скоростям:
Наиболее вероятная скорость:
Средняя квадратичная скорость:
Средняя арифметическая скорость:
Вероятностное толкование закона Максвелла. Выражение даёт число молекул, величина скоростей которых лежит в интервале от до . Разделив его на получим вероятность того, что скорость молекулы окажется между и , то есть
20. Барометрическая формула. Закон Больцмана для распределения частиц идеального газа во внешнем потенциальном поле.
Если , то
Одной молекулы газа
Потенцирование:
21. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул идеального газа. Эффективный диаметр молекулы.
Столкновение между одинаковыми молекулами может произойти только в том случае, если их центры сблизятся на расстояние, меньшее или равное диаметру – эффективному диаметру молекулы.
Концентрация
Среднее число столкновений
Учитывая, что все молекулы движутся,
Среднее время между 2 столкновениями
Средняя длина свободного пробега
Эффективный диаметр молекулы ( ) – минимальное расстояние, на которое сближаются центры двух молекул при столкновении.
22. Явления переноса. Теплопроводность, диффузия, вязкость.
Явления переноса – необратимые процессы в неравновесных системах, в результате которых происходит пространственный перенос массы, энергии или импульса.
Теплопроводность [Вт/м*К] – способность материальных тел проводить энергию (теплоту) от более нагретых частей тела к менее нагретым частям тела путём хаотического движения частиц тела. Эта характеристика равна количеству теплоты, проходящему через однородный образец материала единичной длины и единичной площади за единицу времени при единичной разнице температур.
Количественно теплопроводность подчиняется закону Фурье: , где – вектор плотности теплового потока – количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной оси , – коэффициент теплопроводности, – градиент температуры в направлении .
Диффузия ( ) – процесс взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого вещества, приводящий к самопроизвольному выравниванию их концентраций по всему занимаемому объёму. Диффузия происходит в направлении падения концентрации вещества.
Явление диффузии для химически однородного газа подчиняется закону Фика: , где – плотность потока массы – величина, определяемая массой вещества, диффундирующего в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную оси , – коэффициент диффузии, – градиент плотности газа в направлении .
Вязкость ( ) [Па*с] – свойство текучих и твёрдых тел оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой. Механизм внутреннего трения в жидкостях и газах заключается в том, что хаотически движущиеся молекулы переносят импульс из одного слоя в другой, что приводит к выравниванию скоростей. Вязкость характеризуют интенсивностью работы, затрачиваемой на осуществление течения газа или жидкости с определенной скоростью.
Закон Ньютона для внутреннего трения можно представить в виде: , где – плотность потока импульса – величина, определяемая импульсом, переносимым в единицу времени через единичную площадку соприкосновения слоев жидкости или газа в направлении оси , перпендикулярном направлению движения слоев жидкости или газа, – коэффициент динамической вязкости газа, – градиент температуры в направлении .