Физика все ответы ЗА ВТОРОЙ СЕМЕСТР / Fizika_2_1-2_3

2.Элементы статической термодинамики.

2.1Основные понятия молекулярно-кинетической теории идеальныхгазов.

1.Экспериментальные основания атомизма.

-

2.Закон Авогадро. Число Авогадро.

Na, число Авогадроколичество атомов, содержащихся в 12г. изотопа углерода 12C.

Na= 6,02*10^23 1/моль

Мольтакое количество вещества, которое содержит Na атомов или молекул.

Закон Авогадро- в равных объёмах различных газов, взятых при одинаковых температуре и давлении, содержится одно и то же число молекул.

3.Элементарные газовые законы.

-

4.Закон парциальных давлений.

Если в сосуде содержится смесь химически не реагирующих газов, то давление этой смеси = сумме парциальных давлений, т.е. давление которое каждый газ в отдельности оказывает на стенки сосуда.

5.Уравнение состояния идеального газа. Pg=p=⅔n<Fk0> F-большое k0маленькое справа внизу. n=N/V

Идеальный газгаз молекул, которые очень редко и очень слабо взаимодействуют друг с другом.

6.Уравнение p=nkT. Постоянная Больцмана.

Постоянная Больцманафизическая постоянная, определяющая связь между температурой и энергией.

Экспериментальное значение = 1,3806488(13)*10^-23 Дж/К.

p=nkT p-давление n-концентрация частиц k- постоянная Больцмана.

7.Вероятность и молекулярно-кинетическая теория.

8.Модель идеального газа.

Идеальный газгаз молекул, которые очень редко и очень слабо взаимодействуют друг с другом.

9.Элементарный вывод основного уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа.

-

10.Уравнение <E >= 3/2 kT. Статистическое толкование температуры.

Температураскалярная физическая величина, характеризующая приходящуюся на одну степень свободы среднюю кинетическую энергию частиц макроскопической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия.

11.Степень свободы молекулы и закон равнораспределения энергии по степеням свободы Число степеней свободы молекулы, называется количество независимых координат необходимых для однозначного описания положения молекулы в пространстве.

1 атом- 3 степени свободы

N независимых атомов3n степеней свободы 2 связанных атома- 5 степеней свободы (3+2)

3 связанных атома (треугольник)- 6 степеней свободы (3+2+1) N атомов связанных стержнями – 6 степеней свободы

2 атома связанных пружиной – 6 степеней свободы, но отличаются качественно.

12.Понятие статистического распределения. Среднее значение физических величин.

-

13.Распределение молекул по скоростям (распределение Максвелла). Формула, график. Наиболее вероятная, средняя и средняя квадратичная скорости молекулы.

Функция распределение Максвелла: f(Ѵ)=4π((m /2π)^(3/2))*Ѵ²*L^(n Ѵ²/2kT)

Графиксмотреть фото! (2-я справа от фото раб. стола.) Наиболее вероятная скорость.

Ѵн.в.=1/корень(m /2kT) = корень (2kT/m )

Среднеквадратичная скорость.

< Ѵ²>=3kT/m

14.Средняя длина свободного пробега и среднее количество столкновений молекул газа. Длина свободного пробега молекулырасстояние которое проходит молекула между 2-я последовательными столкновениями.

<L>=<Ѵ>/<Z>=1/корень из 2*deff^2

Эффективный диаметр молекулынаименьшее расстояние на которое сблизятся центры 2- х молекул при лобовом столкновении на тепловых скоростях.

Среднее количество столкновений молекул газа (z) Z= π*корень из 2*<Ѵ>deff^2

2.2Феноменологическая термодинамика.

1.Термодинамические параметры. Термодинамические процессы.

К термодинамическим параметрам относятся: температура, плотность, давление и объем. Плотностьскалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму

Давлениефизическая величина, равная силе F, действующей на единицу площади поверхности S перпендикулярно этой поверхности

Объемколичественная характеристика пространства, занимаемого телом или веществом.

Термодинамические процессы:

- Адиабатическийпроцесс без теплообменом с внешней средой. du+dA=0 du=½RdT dA=pdV (график P/V, линия \)

-Изохорныйпроцесс без изменения объема. (график P/V, линия вертикальная)

V=const A=0, мех. Работа газомне совершается.

-Изобарныйпроцесс без изменения давления (график P/V, линия горизонтальная)

P=const A=p(V -V )

-Изотермическийпроцесс без изменения температуры. t =const A=(m/μ)RT*Ln(V /V )

-Политропическийпроцесс без изменения теплоемкости. pV^ǽ=const 1≤ǽ≤(i+2)/I p V ^ǽ=p V ^ǽ

2.Внутренняя энергия и работа термодинамической системы.

Внутренняя энергиясумма энергий молекулярных взаимодействий и тепловых движений молекулы.

Внутреннюю энергию нельзя измерить напрямую. Можно определить только изменение внутренней энергии:

- - подведенная к телу теплота, измеренная в джоулях.

- - работа, совершаемая телом против внешних сил, измеренная в джоулях

3.Работа в элементарных газовых процессах.

-

4.Первое начало термодинамики.

Изменение внутренней энергии системы при переходе её изодного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе

5.Теплоемкость. Теплоемкость идеального газа. Cp и Cv.

Теплоемкость - физическая величина, определяющая отношение бесконечно малого количества теплоты δQ, полученного телом, к соответствующему приращению его температуры δT

Теплоемкость идеального газа - отношение количества теплоты, сообщенного газу, к

изменению температуры δТ, которое при этом произошло. .

, где R- универсальная газовая постоянная (8,31 Дж/(моль·К))

6.Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона.

Адиабатический процесспроцесс без теплообмена с внешней средой. du+dA=0. Это процесс, где работа совершается за счет внутренней энергии. du=(i/2)RdT

dA=pdV

7.Циклические процессы. Тепловые машины и их КПД.

Тепловая машинаустройство позволяющее преобразовывать тепло в механическую работу.

Циклический тепловой двигательустройство использующее замкнутый термодинамический процесс.

КПДхарактеристика эффективности системы (устройства, машины) в отношении преобразования или передачи энергии.

это все умножить на 100%.

Где A- полезная работа, Q- затраченная работа.

КПД теплового двигателя-

Q1количество теплоты, полученное от нагревателя, Q2количество теплоты, отданное холодильнику.

8.Второе начало термодинамики (формулировки Клаузиуса и Кельвина-Планка)

-Кельвин-Планк – НЕ существует циклического теплового двигателя, единственный результатом действия которого, является извлечение механической работы за счет полученного двигателем тепла. Некоторое количество тепла необходимо передать холодильнику.

-Клаузиус – Невозможен спонтанный (самопроизвольный) переход тепла от менее нагретого тела к более нагретому.

9.Идеальные тепловые машины. Теорема Карно.

Прямой цикл Карно. 1→2 изотермический процесс Q =A 2→3 адиабатический процесс A =-Δμ 3→4 изотермический процесс Q =A 4→1 Адиабатическое сжатие

Теорема Карноmax КПД среди всех машин использующих данный нагреватель и данный холодильник имеют идеальные тепловые машины (у всех одинаковый КПД)

10.Цикл Карно, вычисление его КПД. Цикл Карно смотреть 9. Вычисление его КПД. ή= (T - T )/T

11.Термодинамическая энтропия. Закон возрастания энтропии. Энтропия вселенной стремится к максимуму.

В любой замкнутой термодинамической системе энтропия не убывает.

12.Статистическое толкование энтропии. Смотреть 11.

2.3Фазовыепереходы.

1.Реальные газы. Газ Ван-дер-Ваальса.

Реальный газ, это такой газ, которые не описывается уравнением состояния идеального газа Клапейрона — Менделеева.

Газ Ван-дер-Ваальса.

Изотерма идеального газа: pVm=RT

2.Изотермы Ван-дер-Ваальса. Правило площадей Максвелла. Смотреть фото с изотермами.

3.Конденсация и испарение. Плавление и кристаллизация. Сублимация.

Сублимацияпереход из твердого состояния в газовое, не затрагивая жидкое состояние. Конденсацияпереход из газообразного состояния в жидкое или твердое.

Испарениепереход вещества из жидкого состояния в газообразное. Плавлениепереход вещества из твердого состояния в жидкое.

Кристаллизацияпереход вещества из жидкого состояния в твердое с образованием кристаллов.

4.Общее представление о фазовых переходах.

Фазовый переходизменение фазы вещества происходящее при небольшом изменение термодинамических параметров.

Фазовый переход 1-го родапереход требующий затрат тепла.

Фазовый переход 2-го родане требует затрат тепла в точке фазового перехода.

5.Фазовые диаграммы. Тройная точка. Фазовые диаграммы смотреть 3.

Тройная точкаточка на фазовой диаграмме, где сходятся три линии фазовых переходов. Обычно тройная точка определяется значением температуры и давления, при котором вещество может равновесно находиться в трёх (отсюда и название) агрегатных состояниях

— твёрдом, жидком и газообразном. В этой точке сходятся линии плавления, кипения и сублимации.

6.Уравнение КлапейронаКлаузиуса.

теплота фазового перехода (например, теплота испарения, теплота плавления) при квазистатическом процессе определяется выражением .

L - удельная теплота фазового перехода - изменение удельного объёма тела при фазовом переходе.

7.Фазовые переходы 2-го рода. Примеры.

Фазовый переход 2-го родане требует затрат тепла в точке фазового перехода. Примеры: переход системы через критическую точку,переход металлов и сплавов в состояние сверхпроводимости, переход жидкого гелия в сверхтекучее состояние.