23.Циклические процессы. Цикл Карно

Круговым процессом(илициклом) называется процесс, при котором система, пройдя через ряд состояний, возвращается в исходное. На диаграмме процессов цикл изоб­ражается замкнутой кривой. Если зациклсовершается положительная работаA=>0 (цикл протекает по часовой стрелке), то он называетсяпрямым),если за цикл совершается отрицательная работаA=<0 (цикл протекает против часовой стрелки), то он называется обратным . Прямой цикл используется втепловых двигателях. Обратный цикл используется вхолодильных машинах. В результате кругового процесса полное изменение внутренней энергии газа равно нулю. Поэтому первое начало термодинамики для кругового процессаВ результате кругового процесса система может теплоту как получать, так и отдавать, поэтомугдеQ₁ —количество теплоты, полученное системой,Q₂ —количество теплоты, отданное системой. Поэтомутермический коэффициент полезного действия для кругового процесса

Термодинамический процесс называется обратимым, если он может происходить как в прямом, так и в обратном направлении, причем если такой процесс происходит сначала в прямом, а затем в обратном направлении и система возвращается в исходное состояние, то в окружающей среда и в этой системе не происходит никаких изменений. Всякий процесс, не удовлетворяющий этим условиям, являетсянеобратимым.

Обратимый наиболее экономичный цикл, состоящий из двух изотерм и двух адиабат. Его называют циклом Карно. Цикл Карно изображен на рис. 87, где изотермические расширение и сжатие заданы соответственно кривыми1—2и3—4, а адиабатические расширение и сжатие — кривы­ми2—3и4—1.

):

Работа, совершаемая в результате кругового процесса,

и, как можно показать, определяется площадью, заштрихованной на рис. 87. Термический к. п. д. цикла Карно, согласно

25. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса.

Реальных газов— газов, свойства которых зависят от взаимо­действия молекул, надо учитывать силы межмолекулярного взаимодействия.Они прояв­ляются на расстояниях10^–9м и быстро убывают при увеличении расстояния между молекулами. Такие силы называются короткодействующими. На основе уравнения Клапейрона — Менделеева Ван-дер-Ваальсом при учете объема молекул и сил межмолекулярного взаимодействия было выведено уравнение состояния реаль­ного газа.Уравнение Ван-дер-Ваальсадля моля газа (уравнение состояния реальных газов):Для произвольного количества веществаvгаза (v=m/M) сучетом того, чтоV=vV_m, уравнение Ван-дер-Ваальса примет видгде поправкиаиb —постоянные для каждого газа величины, определяемые опытным путем (записываются уравнения Ван-дер-Ваальса для двух известных из опыта состоя­ний газа и решаются относительноаиb)

26. Взаимодействие неподвижных точечных зарядов (закон Кулона). Электростатическое поле и его основные характеристики: напряженность и потенциал.

Закон Кулона: сила взаимодействияFмежду двумя неподвижными точечными зарядами, находящимисяв вакууме,пропорциональна зарядамQ₁иQ₂ и обратно пропорциональна квадрату расстоянияrмежду ними:

где k —коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц.В векторной форме закон Кулона имеет видгдеF₁₂— сила, действующая на зарядQ₁ состороны зарядаQ₂,r₁₂— радиус-вектор, соединяющий зарядQ₂с зарядомQ₁,r = |r₁₂|

Тогда закон Кулона запишется в окончательном виде:

Величина ₀называется электрической постоянной; она относится к числуфундамен­тальных физических постоянныхи равна

Элект­рические поля, которые создаются неподвижными электрическими зарядами и называ­ютсяэлектростатическими.

Напряженность электростатического поляв данной точке есть физическая величина, определяемая силой, действующей на пробный единичный положительный заряд, помещенный в эту точку поля:

Напряж. поля т. заряда в вакууме

Эта величина является силовой характеристикой электростатичес­кого поля

Потенциал— физическая величина, определяемая работой по переме­щению единичного положительного заряда при удалении его из данной точки поля в бесконечность. Эта работа численно равна работе, совершаемой внешними силами (против сил электростатического поля) по перемещению единичного положительного заряда из бесконечности в данную точку поля.

Единица потенциала — вольт(В) Потенциал поля, создаваемого точечным зарядомQ, равен

Работа, совершаемая селами электростатического поля при перемещении заряда Q₀из точки1в точку2(см. (84.1), (84.4), (84.5)), может быть представлена как