- •Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
- •Введение.
- •Лекция 1 механика
- •1.1 Предмет физики.
- •1.2. Основные математические понятия
- •Приращение функции – изменение функции.
- •Основные свойства производной:
- •Градиент функции.
- •Международная система единиц «си»
- •1.3. Основы теории погрешности
- •1.4. Кинематика. Основные параметры простейших видов движения
- •Параметры вращательного движения:
- •Характеристики колебательного движения
- •1.5.Основные динамические характеристики
- •Физическая природа сил.
- •1.6.Основные законы динамики.
- •Закон сохранения импульса
- •Закон изменения импульса
- •Работа. Мощность. Энергия.
- •Закон сохранения энергии (для изолированной системы).
- •Полная энергия гармонических колебаний.
- •Вопросы для самоконтроля.
- •Список литературы Основная
- •Лекция 2 гидростатика. Гидродинамика
- •1.1.Основные законы гидростатики
- •1.2. Основные понятия и законы гидродинамики.
- •Закон Ньютона для внутреннего трения.
- •Закон Стокса.
- •Закон Пуазейля.
- •Принцип аэрации почвы.
- •1.3. Свойства жидкости.
- •Поверхностное натяжение.
- •Поверхностно активные вещества
- •1.4. Жидкость в капиллярах.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы
- •Основные уравнения мкт.
- •Основные процессы и понятия.
- •Экспериментальные газовые законы.
- •Понятие идеального газа
- •Изотермы Ван-дер-Ваальса.
- •1.4.Диффузия
- •1.5.Теплопроводность
- •1.6.Внутреннее трение
- •Уравнение Ньютона.
- •1.7.Уравнение переноса в общем виде.
- •Лекция 4 термодинамика
- •1.1.Понятие числа степеней свободы
- •1.2.Основные понятия термодинамики
- •Уравнение Майера
- •Показатель адиабаты
- •1.3.Основные законы термодинамики
- •1.4.Работа при термодинамических процессах.
- •Работа при изотермическом процессе.
- •Работа при изобарическом процессе.
- •Работа при адиабатическом процессе.
- •1.5.Тепловая машина. Цикл Карно.
- •Свойства энтропии.
- •Вопросы для самоконтроля.
- •Список литературы Основная
- •Лекция 5
- •Теорема Остроградского – Гаусса.
- •Принцип суперпозиции.
- •1.2.Работа электрического поля. Потенциал электрического поля.
- •Связь напряженности и потенциала.
- •Теорема Ирншоу.
- •1.3.Проводники и диэлектрики в электрическом поле.
- •Диэлектрики в электрическом поле.
- •1.4.Электрическая емкость. Конденсатор.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы Основная
- •Лекция 6 электрический ток
- •1.1.Понятие электрического тока и условия его существования.
- •1.2.Параметры электрического тока.
- •1.3.Основные законы
- •Электрический ток в электролитах
- •Зависимость сопротивления электролитов от температуры.
- •1.5..Электрический ток в полупроводниках. Полупроводниковые приборы.
- •Полупроводниковый диод p-n переход.
- •Полупроводниковый триод
- •1.6.Электрический ток в газах.
- •Вольт-амперная характеристика газового разряда.
- •1.7. Термоэлектронная эмиссия. Электровакуумные приборы.
- •Полупроводниковый триод.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы Основная
- •Лекция 7 Магнетизм и электромагнетизм
- •1.1.Параметры магнитного поля.
- •1.2.Основные формулы и законы.
- •Закон Ампера.
- •1.3. Действие магнитного поля на проводник с током.
- •1.4 Виды магнетиков. Гистерезис.
- •1.5. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея.
- •Закон Фарадея.
- •Правило Ленца.
- •1.6.Получение переменного тока
- •1.7.Явление взаимной индукции и самоиндукции.
- •Резистор в цепи переменного тока:
- •Конденсатор в цепи переменного тока:
- •Сопротивление конденсатора в цепи переменного тока.
- •Катушка индуктивности в цепи переменного тока.
- •Зависимость индуктивного и емкостного сопротивления от частоты тока.
- •Обобщенный закон Ома
- •1.9.Резонанс в цепи переменного тока.
- •1.10.Колебательный контур
- •1.11.Электромагнитные волны
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы Основная
- •Лекция 8 Оптика
- •1.1. Природа света.
- •1.2.Геометрическая оптика.
- •Закон отражения.
- •1.3.Элементы волновой оптики Дисперсия
- •Интерференция.
- •Дифракция.
- •Условия интерференционного максимума и минимума.
- •Поляризация.
- •Основные фотометрические характеристики.
- •1.4.Фотоэффект и законы внешнего фотоэффекта
- •1.5.Люминесценция
- •Правило Стокса.
- •1.6.Световое давление
- •1.7. Излучение и поглощение света веществом.
- •1.8.Законы излучения абсолютно черного тела.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы
- •1.2.Виды радиоактивного излучения
- •1.3.Энергия связи. Дефект массы атомного ядра.
- •1.4.Виды ядерных реакций
- •Применение ядерной энергии.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Список литературы Основная
- •Содержание
1.4.Работа при термодинамических процессах.
При термодинамических процессах совершается работа. Получим выражение для этой работы.
Рассмотрим переход системы из первого состояния во второе. На бесконечно малом участке совершается работа, равная:
Рисунок 32.
- полная работа, совершаемая при переходе системы из первого состояния во второе.
Полная работа, совершаемая при переходе системы из первого состояния во второе, графически равна площади, ограниченной кривой 1,2, ординатами ии осью (рис.32).
Работа, совершаемая при термодинамических процессах зависит от характера процесса.
Рассмотрим работу при изотермическом, изобарическом, адиабатическом процессе.
Работа при изотермическом процессе.
Из уравнения Менделеева- Клапейрона имеем:
- работа при изотермическом процессе.
Работа при изобарическом процессе.
- работа при изобарическом процессе
Работа при адиабатическом процессе.
- изменение внутренней энергии
Работа при адиабатическом процессе происходит за счет изменения внутренней энергии системы.
Т.к., при адиабатическом процессе не происходит теплообмена между системой и окружающей средой , значит работа при адиабатическом процессе совершается за счет изменения внутренней энергии системы:.
Таким образом работа при адиабатическом процессе равна:
Для описания адиабатического процесса используется уравнение Пуассона:
- показатель адиабаты
При адиабатическом расширении температура газа уменьшается, при адиабатическом сжатии температура увеличивается.
1.5.Тепловая машина. Цикл Карно.
Машиной называется периодический действующий механизм, который, пройдя ряд термодинамических состояний, возвращается в исходное состояние и этот процесс повторяется.
Рассмотрим устройство и работу тепловой машины, изобретенной французским физиком Карно.
С помощью своей тепловой машины Карно провел важнейший опыт, который лег в основу второго начала термодинамики. Для проведения своего опыта Карно использовал цилиндрический сосуд с нетеплопроводными стенками и с теплопроводным дном, заключив в этот сосуд один моль газа. Внутри стенок сосуда перемещался поршень, который давал газу возможность изменять свой объем . В процессе проведения опыта в системе, изобретенной Карно, протекало 4 процесса: изотермическое расширение, адиабатическое расширение, изотермическое сжатие, адиабатическое сжатие. Графики этих процессов представлены на рисунке 33.
Рассмотрим работу идеальной тепловой машины, в качестве рабочего тела в которой используется один моль идеального газа (рис.33)
Рисунок 33.
Газ в сжатом состоянии. Поршень в положении . Обеспечивается изотермическое расширение. Дно соприкасается с нагревателем.
Газ расширяется до состояния (P2V2T1), а затем, адиабатически, до состояния(P3V3T2). Совершая работу газ охладится, поэтому Т2<Т1
3 .Для завершения цикла газ возвращается в исходное состояние за счет внешних сил – изотермически до состояния .
4. Далее газ адиабатически возвращается в состояние j.
В результате цикла, газ, получив количество теплоты Q1от нагревателя, и, передав часть теплаQ2холодильнику, совершил внешнюю работу.
Возникает вопрос – возможен ли переход системы в первоначальное состояние без участия холодильника. Очевидно, что нет. Проведенный Карно опыт лег в основу второго начала термодинамики.
Второе начало термодинамики -невозможен такой периодически действующий механизм, который бы все переданное ему тепло переводил бы в работу. Часть тепла должна быть отдана холодильнику.
Тепловая машинасостоит из нагревателя, холодильника и рабочего тела (рис.34)
Нагреватель передаёт рабочему телу количество теплоты. Рабочее тело совершает работу, равную разности количества теплоты, переданного от нагревателя рабочему телу, и количества теплоты, полученного холодильником от рабочего тела. По такому же принципу, но с обратным циклом Карно, работает холодильная машина.
Рисунок 34.
КПД тепловой машины.
Тепловые машины благодаря трению и неизбежным тепловым потерям имеют небольшой коэффициент полезного действия (например КПД двигателя внутреннего сгорания составляет 45%).
Энтропия - математическая абстракция вводимая, как мера беспорядка в системе и для описания термодинамических процессов.
Энтропия