20 Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы.

Степени свободы молекулы

Формула внутренней энергииидеального газа:

,

и прямо связанная с ней формула для средней энергии молекулы идеального газа

,

где

—количество степеней свободы молекулы газа,

—количество газа(—масса,—молярная массагаза),

—универсальная газовая постоянная,

—константа Больцмана,

—абсолютная температурагаза,

— включают количество степеней свободы молекулы.

Степени свободы молекулы вымораживаются, как это описано в параграфе выше, что означает, что эффективное i в формуле зависит от температуры и, вообще говоря, не может быть просто вычислено классическим механическим способом.

Все вращательные степени свободы у одноатомных молекули вращательная степень свободы, соответствующая вращению вокруг продольной оси у линейных (в реальном геометрическом смысле) молекул, выморожены (то есть не должны учитываться в i) всегда, поскольку их температуры вымораживания настолько высоки, что диссоциация молекул происходит гораздо раньше, чем эти температуры достигаются.

Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы

На каждую степень свободы приходится энегрия Е=Тк/2  Т - температура в Кельвинах  к - постоянная Больцмана  для атома движение в трёхмерном пространстве имеет три степени свободы для молекулы двухатомного газа уже пять.

21.Точечный электроический заряд.Закон сохранения электрического заряда.Закон кулона

Точечный заряд– этоэлектрический заряд, когда размер тела, на котором этот заряд сосредоточен, намного меньше расстояния между заряженными телами.

Закон сохранения электрического заряда.Электрические заряды могут появляться на телах не только в результате электризации при соприкосновении тел, но и при других взаимодействиях, например под действием света. Однаков замкнутой системе, в которую не входят извне электрические заряды и из которой не выходят заряды, при любых взаимодействиях тел алгебраическая сумма электрических зарядов всех тел остается постоянной:

q1+ q2+...+ qn= const. (36.1)

закон Кулона.Сила взаимодействиядвух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональная произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. F = k · (|q1| · |q2|) / r2  где |q1|, |q2| – модули зарядов, r – расстояния между зарядами, k – коэффициент пропорциональности.

Коэффициент k в СИ принято записывать в форме:  k = 1 / (4πε0ε) где ε0 = 8,85 * 10-12 Кл/Н*м2 – электрическая постоянная, ε – диэлектрическая проницаемость среды.

Для вакуума ε = 1, k = 9 * 109 Н*м/Кл2.

Сила взаимодействия неподвижных точечных зарядов в вакууме:  F = [1 /(4πε0)] · [(|q1| · |q2|) / r2] 

22.Электростатическое поле, его напряженность и потенциал

Электростатическое поле создается совокупностью электрических зарядов, неподвижных в пространстве по отношению к наблюдателю и неизменных во времени. Основными величинами, характеризующими электростатическое поле, являются напряженность и потенциал φ. Если все заряды, создающие электромагнитное поле, в данной системе отсчета неподвижны, то (в этой системе отсчета) поле называется электростатическим. Электростатическое поле – физическая идеализация, т.к. это понятие предполагает, что после образования зарядовой системы передача взаимодействия между зарядами закончилось. Заряды заняли равновесные положения, при которых силы, действующие на каждый заряд со стороны  электростатического поля всех других зарядов, не меняются во времени (например, скомпенсированы другими силами).

Напряженностью электрического поля называется сила, действующая со стороны электромагнитного поля на пробный заряд q, покоящийся в точке (x,y,z), отнесенная к величине этого заряда:

.                                                                     (1.2.1)

Формула (1.2.1) дает определение напряженности электростатического поля, если известно, что заряды – источники поля также покоятся. Зная Е как функцию координат нетрудно найти силу, действующую в данном поле на данный заряд в любой точке:

.  

сила, действующая на пробный заряд со стороны произвольного электростатического поля, есть сумма сил, действующих на пробный заряд со стороны каждого точечного источника. Отсюда следует принцип суперпозиции

напряженность электростатического поля (с точностью до знака) может быть истолкована как градиент некоторой функции координат, называемой потенциалом электростатического поля  :

.   grad-это вектор который указывает направление наискорейшего возрастания или убывания функции

что потенциал поля в данной точке наблюдения численно равен потенциальной энергии пробного заряда q, помещаемого в данную точку, отнесенной к величине этого заряда:

.  

Потенциалы складываются алгебраически