26.Внутр-я энергя идеал-го г. Работа и теплота.Зак. Сохран-я энергии. 1-е нач. Термодин-ки

Сумма всех видов эн движ и взаимодейств ч-ц тела или сист тел наз внутр эн тела или сист. В сост внутр эн тела входит эн всех видов движ, а им: эн поступат и вращ движ молек, эн колеб движ ат в молек, а также эн взаимод входящ в тело молек. Внутр эн не включ в себя кинетич и потенц эн тела.

Молек-кинетич теор позвол рассчит внутр эн тела. Так как в идеал газе взаимодейст между молек отсутств (взаимн потенц эн молек равна 0), то его внутр эн складыв только из эн тепл движ отдельн молек. U₀ = (i/2)kTN_A = (i/2)RT.

Внутр эн для произвол массы М газа: U = (M/)i RT/2 = Z i RT/2.

Внутр эн данной массы идеал газа завис только от темпер и соверш не завис от объема, заним газом при дан темпер. Для реал газа это не так.

Рассмотр термодинам сист, для кот мех эн не измен, а измен лишь ее внутр эн. Внутр эн сист может измен в рез-те различ проц, наприм, сообщ ей теплоты. Для нагрев тела над ним надо соверш раб. Изв, что газ можно нагр и др способ, при кот мех раб не соверш. Для этого тело приводится в контакт с др телом, имеющ более высок темпер. При таком контакте происхт обмен эн, причем 1 тело перед внутр эн др без соверш раб. Такой проц наз теплопередачей.

Теплопередача осуществл не только при непосредств контакте, но и в том случ, когда тела различ темпер раздел к-л средой . В 1 случ передача осуществл путем теплопроводн, а во 2– теплоизлуч. Кол-во эн, передав одним телом др при их контакте или путем излуч наз кол-вом теплоты. Т.о., можно гов о 2-х формах передачи эн от одних тел к др: работе и теплоте. Кол-во тепл, также как и мех раб, явл мерой измен эн тела или сист тел.

Раб можно охарактериз как макроскопич форму передачи эн, связ с макроскопич перемещ в сист, а теплоту – как микроскопич форму измен эн, связ с микроскопич проц, происходящ в сист.

При этих превращ соблюд з-н сохр и превращ эн; применит к термодинам проц этим з-ном и явл 1 нач термодинам.

Если сист подверг одноврем и мех и тепл воздейств, то

 Q = dU + A (1) т.е., бесконеч малое кол-во тепла, передав сист, идет на бесконеч малое измен ее внутр эн и на элементар раб, соверш сист против внеш сил. Ур-е выраж 1 нач термодин в дифференц форме, т.е. для бесконеч малого измен сост сист.

В интеграл виде, т.е для конеч измен сост сист 1 нач термодин имеет вид Q = U₂ – U₁ + A, где U₂ – U₁ -изменен внутр эн тела или сист при переходе ее из сост 1 в сост 2, Q – кол-во теплоты, получ при этом сист, и А – полн раб.

Если сист периодич возвращ в первонач сост, то измен ее внутр эн U = 0. Тогда, согласно 1 нач термодин А = Q,

т.е. вечн двиг 1-го рода - периодич действ двиг, кот соверш бы больш раб, чем сообщ ему извне эн, - невозможен.

27.Электрические заряды и электрическое поле. Закон кулона. Принцип суперрозиции. Напряженость электоростатического поля

Электрич заряд явл неотъемл св-вом заряж ч-ц. Электр заряд дискретен. Элементар заряд для различ в-в одинаков по абсолют велич и обознач "е". Электрон имеет отрицат элементар заряд е^-, протон –е⁺, заряд нейтрона=0. (m_e=0,91·10^-27г; m_p=1,67·10^-24г)

Обычно заряды разн знаков присутств в в-ве в равн кол-вах и распредел с одинак плотн.

Электр заряды могут исчез и возник вновь, однако, два элементар заряда противополож знаков всегда возник и исчез одноврем. Поэтому суммар заряд электрич изолир сист не может измен -алгебраич сумма электрич зарядов в замкн изолир сист остается постоян – з-н сохр электрич заряда.

Электр заряд не завис от сист отсчета и от того, движ ли этот заряд.

Если электр зар могут своб перемещ между различ ч-ми тела, то соответств тела наз проводниками. Тела, в кот электрич зар не могут своб перемещ - изоляторы или диэ­лектр. Сущ в-ва с промежут между проводн и диэлектр проводимостью - полупроводн.

Одноим Эл заряды отталк, разноим - притяг.

Закон взаимод электр зар был установл Кулоном.

Сила взаимод 2-х точ зарядов направл вдоль линии, сое­дин оба заряда, пропорц велич кажд из зарядов и обратно пропорц квадрату расстоян между зарядами

В вектор форме з-н Кулона :

Эта ф-ла выраж не только велич силы, но и её направл, -вектор, провед из одного заряда в др, имеет направл ктому из зарядов, к кот прилож сила `F .

; ;

т.е. взаимод эл зарядов удовлт 3-му з-ну Ньютона.

Коэф k завис от выбора сист ед. В СИ к=1/4πε, где - электрич пост в вакууме,1/4π-множитель рационализации. = 8,86 ·10^-12 Кл²/Н·м² ; k= 9·10⁹Н·м²/Кл².

В сист СИ з-н Кулона выгл след образом

`(1”)

e -безразмер велич, хар-ая электр св-ва среды - отно­сит диэлектрич прониц среды

В сист СИ вводится осн эл ед тока - ампер (А). Ед заряда в СИ явл кулон (К) - кол-во электрич, протек за I с ч-з попереч сеч проводн при токе в цепи, равном I А: 1Кл = 1А·с

Принц суперпозиц. Если зарядов им не 2, а больше, то на кажд заряд будут действ др заряды. Опыт показ, что силы, возник в рез-те электр взаимод, складыв по тем же з-нам, как и силы в механике, т.е. вект`F равен геометр сумме сил `F_i, созд электр полями каждого заряда и определ по з-ну Кулона: `F = S`F_i.

Если заряды взаимод не в вакууме, а в однород непроводящ среде, то сила взаимод между зарядами уменьш.

- диэлектрич прониц среды.

Удален друг от др точеч заряды взаимод по з-ну Кулона. Матер но­сителем явл связ с зарядами электр поле. Даже при налич 1 - единств заряда в окруж пр-ве происх определ измен. Т.о. между зар сущ электрич поле, кот и осущ их взаимод. Если в каком -либо месте появл электр заряд, то вокруг этого заряда возник электрич поле.

Для колич хар-ки электр поля служит спец физ велич - напряжённость эл поля. Сила, действ на пробный заряд q', при внесен его в по­ле др зарядов, пропорц велич этого пробн заряда q’. Сила, действ на заряд q'=1, наз напряжённостью или силой электр поля и обознач `E.

Напряж-ть поля точеч заря­да q на расстоян r от этого заряда равна: ; ;;

Напряж-ть поля точеч заряда убыв обратно пропорц квадрату расстоян от заряда.

Направление вектора `E определяется направлением силы `F, дей­ствующей на положительный заряд, помещённый в рассматриваемую точку поля.

28.ЛИНИИ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРОСТАТ ПОЛЯ. ПОТОК ВЕКТОРА НАПРЯЖЕННОСТИ. ТЕОР. ОСТРАГРАДСКОГО-ГАУССА Для того, чтобы опис эл поле, нужно задать Е в кажд точке поля. Это можно сделать аналитич и графич с пом линий напряж или силовых линий (ли­н, провед в эл поле, для кот направл каса­т в люб точке совпад с направл вектора напряж-ти .

Т.к. касат определ 2 взаимно противополож направл, то силовой линии приписывают определ направл, отмеч его на чертеже стрелкой.

Густота силов лин отраж велич напряж-ти поля, а им, число силов лин, проходящ ч-з ед пов-ти, перпендик к силов лин, пропор­ц велич напряж-ти поля в дан месте.

Силов лин можно провести ч-з всякую точку поля. Силов линии нигде не пересек.

Для точеч заряда `E||`r и лин напряж-ти направл по радиусам, проведён из заряда. Для положит заряда (q>0) эти линии исходят из заряда и уходят в ¥ Для отриц заряда (q<0) `E направл против рад-вект`r, а лин напряж идут из ¥ и сходятся в точ нахожд заряда.

Связь между эл полем и его источн может быть выраж с пом понят потока вект на­пряж-ти.

Рассмотр в пр-ве некот эл поле и замкн пов-ть произвол формы. Разделим всю пов-ть на малые ч-ти, вектор напряж-ти эл поля не будет заметно мен. Направл элем пов-ти предст вектором нормали. Число силов лин, равных скаляр произвед

N = (`E×`n)dS_i = Ф_i - поток вектора напряж-ти.

Слож потоки ч-з все элем пов-ти и получ поток через всю пов-ть

Ф = ò (`E×`n)dS =ò (E_n ×dS, где Е_n - проекц `Е на направл нормали к площ dS, где интеграл берется по пов-ти S.

Теор Острогр-Гаусса.

1).поле созд изолир положит точеч зарядом q и что пов-ю явл сфера рад r, в центре кот располож точеч заряд. E = (1/4pe₀)(q/r³)`r,

Ф=E×4pr²= (q/4pe₀ r²) 4pr²=q/e₀. Поток не завис от разм сфе­ры.

2).Поток не завис и от формы пов-ти, окруж заряд q.

Лин напряж-ти эл поля нач и заканч только на эл зарядах. Если замкн пов-ть не охват заряда, то поток вект эл поля ч-з эту пов-ть = 0

3). Поле созд не 1 точеч зарядом, а произвол сист точеч зарядов. На­пряж-ть результир электростат поля равна вектор сумме напряж-ей электростат полей: `E = `E₁+`E<sub>2</sub> +`E₃ +…+`E<sub>n</sub> = S`E_i.

Поток напряж-ти результир поля сквозь произвол замкн пов-сть S равен

, но Ф_i=0, если i>k поэтому

поток вектора напряж-ти электростат поля в вакууме сквозь произвол замкн пов-ть равен отнош алгебр суммы зарядов, охватыв этой пов-ю, к электрич постоян. – т-ма Оетрогр-Гаусса

Для хар-ки электрич поля наряду с `Е удобно ввести ещё одну вект ве­лич `D - электрич смещением или эл индукцией. `D = ee<sub>0</sub> `E

-т-ма Остроградского-Гаусса.

Поток вектора электрич смещения сквозь произвол замкн пов-ть равен алгебр сумме электрич зарядов, охватыв той пов-ю.