- •1 Механическое движение. Система отсчета. Путь и перемещение.
- •2 Скорость. Ускорение
- •3 Вращательное движение, его кинематические и динамические характеристики
- •4 Сила и масса. Законы ньютона
- •5 Импульс силы и импульс тела. Закон сохранения импульса. Неупругий удар.
- •6 Работа и механическая энергия. Закон сохранения энергии в механике. Упругий удар.
- •7 Момент импульса. Закон сохранения момента импульса.
- •8 Гравитационное поле. Его напряженность и потенциал.
- •9 Принцип относительности галилея. Сложение скоростей.
- •10 Принцип относительности эйнштейна.
- •11 Идеальный газ уравнения состояния идеального газа.
- •12 Теплоемкость идеального гаа. Теплоемкость в изопроцессах.
- •13. Изотермический, изобарный, изохорный и адиабатный процессы в идеальных газах
- •14 Внутренняя энергия идеального газа. Работа газа и теплота.
- •15 Первое правило термодинамики. Его применение к изопроцессам.
- •16 Круговые процессы. Цикл карно.
- •17 Энтропия. Второе и третье начала термодинамики.
- •18 Распределение максвела по скоростям и энергиям. Наиболее вероятная, средняя арифметическая и средняя квадратичная скорости молекул.
- •19 Барометрическая формула. Распределение больцмана.
- •20 Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы.
- •21.Точечный электроический заряд.Закон сохранения электрического заряда.Закон кулона
- •22.Электростатическое поле, его напряженность и потенциал
- •23.Проводники в электростатическом поле.Электроемкость.Конденсаторы
- •24.Полярные и неполярные диэлектрики.Диэлектрическая проницаемость вещества.Электрическое смещение.Условия для электростатического поля на границе раздела сред
- •25.Энергия электростатического поля.Энергия заряженного конденсатора
- •26.Постоянный ток и его характиристики
- •27.Законы ома и джоуля-ленца.Дифференциальная форма законов ома и джоуля-ленца
- •28.Закон ома для полной цепи.Правила кирхгофа
- •29.Классические представления об электропроводимисти металлов
- •31. Магнитное поле и его характеристики
- •32.Закон био-савара-лапласа
- •33.Закон полного тока для магнитного поля
- •34.Работа сил магнитного поля по перемещению проводника с током.Магнитный поток
- •35.Энергия магнитного поля
- •36.Основной закон электромагнитной индукции
- •37.Самоиндукция.Индуктивность
- •38.Взаимная индукция.Трансформаторы
- •39.Гармонические колебания.Характеристики колебаний
- •40.Сложение гармонических колебаний.Биения
- •41.Электромагнитные волны.Шкала электромагнитных волн
- •42.Продольные и поперечные волны.Уравнение волны.Характеристики волн.Интерференция волн.Стоячие волны
- •43.Пространственная и временная когерентность.Интерференция света
- •44.Дифракция света
- •45.Поляризация света.Закон маллюса.Закон брюстера
- •46.Тепловое излучение.Законы теплового излучения абсолютно черного тела.Гипотеза планка
- •47.Фотоэффект.Виды фотоэффекта.Законы столетова.Уравнение эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Эффект комптона
- •48.Опыты резерфорда.Планетарная модель атома
- •49.Гипотеза де бройля и её эксперементальное подтверждение
- •50.Соотношение неопределенностей.Уравнение шредингера
- •51.Пространственное квантование.Опыт штена и герлаха.Спин электрона
- •52.Спектр атома водорода.Электронные оболочки.Квантовые числа
- •53.Строение ядра.Дефект массы,энергия связи ядра
- •54.Радиоактивность.Активность,постоянная распада,период полураспада.Закон радиоактивного распада.
- •57.Ядерные реакции.Цепная реакция деления ядер.Реакции термоядерного синтеза.
- •58.Дозиметрические величины.Приборы для измерения уровня радиации
- •59.Классификация элементарных частиц
- •60.Понятие о кварках
19 Барометрическая формула. Распределение больцмана.
Барометрическая формула — зависимость давления или плотности газа от высоты в поле силы тяжести.
Для идеального газа, имеющего постоянную температуруи находящегося в однородном поле тяжести (во всех точках его объёмаускорение свободного паденияодинаково), барометрическая формула имеет следующий вид:
где — давление газа в слое, расположенном на высоте,— давление на нулевом уровне (),—молярная массагаза,—универсальная газовая постоянная,—абсолютная температура. Из барометрической формулы следует, что концентрация молекул(или плотность газа) убывает с высотой по тому же закону:
где — масса молекулы газа,—постоянная Больцмана.
Барометрическая формула может быть получена из закона распределения молекул идеального газа по скоростям и координатам в потенциальном силовом поле (см. Статистика Максвелла — Больцмана). При этом должны выполняться два условия: постоянство температуры газа и однородность силового поля. Аналогичные условия могут выполняться и для мельчайших твёрдых частичек, взвешенных в жидкости или газе. Основываясь на этом, французский физик Ж.Перренв1908 годуприменил барометрическую формулу к распределению по высоте частичек эмульсии, что позволило ему непосредственно определить значение постоянной Больцмана.
Барометрическая формула показывает, что плотность газа уменьшается с высотой по экспоненциальному закону. Величина , определяющая быстроту спада плотности, представляет собой отношение потенциальной энергии частиц к их средней кинетической энергии, пропорциональной. Чем выше температура, тем медленнее убывает плотность с высотой. С другой стороны, возрастание силы тяжести(при неизменной температуре) приводит к значительно большему уплотнению нижних слоев и увеличению перепада (градиента) плотности. Действующая на частицы сила тяжестиможет изменяться за счёт двух величин: ускоренияи массы частиц.
Следовательно, в смеси газов, находящейся в поле тяжести, молекулы различной массы по-разному распределяются по высоте.
Реальное распределение давления и плотности воздуха в земной атмосфере не следует барометрической формуле, так как в пределах атмосферы температура и ускорение свободного падения меняются с высотой и географической широтой. Кроме того, атмосферное давление увеличивается с концентрацией в атмосфере паров воды.
Барометрическая формула лежит в основе барометрического нивелирования— метода определения разности высотмежду двумя точками по измеряемому в этих точках давлению (и). Поскольку атмосферное давление зависит от погоды, интервал времени между измерениями должен быть возможно меньшим, а пункты измерения располагаться не слишком далеко друг от друга. Барометрическая формула записывается в этом случае в виде:(в м), где— средняя температура слоя воздуха между точками измерения,— температурный коэффициент объёмного расширения воздуха. Погрешность при расчётах по этой формуле не превышает 0,1—0,5 % от измеряемой высоты. Более точна формула Лапласа, учитывающая влияние влажности воздуха и изменение ускорения свободного падения.
Распределение Больцмана |
|
|
|
В присутствии гравитационного поля (или, в общем случае, любого потенциального поля) на молекулы газа действует сила тяжести. В результате, концентрация молекул газа оказывается зависящей от высоты в соответствии с законом распределения Больцмана:
n = n0exp( -mgh / kT )
где n - концентрация молекул на высоте h, n0 - концентрация молекул на начальном уровне h = 0, m - масса частиц, g - ускорение свободного падения, k - постоянная Больцмана, T - температура.