Вопрос 1. Применение первого закона термодинамики к изотермическому процессу. Работа при изотермическом процессе.
Изотермический
процесс (T=const).
Изотермический процесс описывается
законом Бойля—Мариотта:
Диаграмма
этого процесса (изотерма)
в координатах р, V представляет собой
гиперболу, которая расположена на
диаграмме тем выше, чем выше температура,
при которой происходит процесс.
Исходя
из формул для работы газа и уравнения
Менделеева-Клайперона найдем работу
изотермического расширения газа:
Так
как при Т=const внутренняя энергия идеального
газа не изменяется:
то
из первого начала термодинамики
(δQ=dU+δA) следует, что для изотермического
процесса
т.
е. все количество теплоты, сообщаемое
газу, расходуется на совершение им
работы против внешних сил:
(4)
Значит,
для того чтобы при расширении газа
температура не становилась меньше, к
газу в течение изотермического процесса
необходимо подводить количество теплоты,
равное внешней работе расширения.
Вопрос 2
27 2)
До сих пор рассматривалось
магнитное поле, которое создавалось
проводниками с током или движущимися
электрическими зарядами, находящимися
в вакууме. Если же магнитное поле
создается не в вакууме, а в какой-то
другой среде, то магнитное поле изменяется.
Это объясняется тем, что различные
вещества, помещенные в магнитное поле,
намагничиваются и сами становятся
источниками магнитного поля. Вещества,
способные намагничиваться в магнитном
поле, называются магнетиками. Намагниченное
вещество создает магнитное поле с
индукцией 
,
которое накладывается на магнитное
поле с индукцией 
,
обусловленное токами. Оба поля в сумме
дают результирующее поле, магнитная
индукция которого равна
.
Для объяснения намагничивания тел Ампер предположил, что в молекулах вещества циркулируют круговые токи. Каждый такой ток обладает магнитным моментом и создает в окружающем пространстве магнитное поле. В отсутствие внешнего магнитного поля молекулярные токи ориентированы хаотически, поэтому суммарный магнитный момент вещества равен нулю. В магнитном поле молекулярные токи ведут себя подобно рамке с током, то есть ориентируются так, чтобы магнитные моменты были преимущественно ориентированы вдоль магнитного поля, вследствие чего магнетик намагничивается. Природа молекулярных токов стала понятной только в начале ХХ в., когда Резерфордом было установлено, что атомы всех веществ состоят из положительно заряженного ядра и движущихся вокруг него отрицательно заряженных электронов. В 1913 г. Нильс Бор развил теорию, согласно которой электроны в атомах движутся по круговым орбитам. Это движение можно рассматривать как круговой ток, обладающий магнитным моментом, называемым орбитальным магнитным моментом электрона. Позднее было показано, что теория Бора имеет ограниченную применимость и во многих отношениях совершенно неверна. Тем не менее, согласно современным представлениям, электроны в атомах обладают орбитальным магнитным моментом. Кроме того, электрон имеет собственный магнитный момент, называемый спиновым магнитным моментом. Магнитный момент многоэлектронного атома будет векторной суммой орбитальных и спиновых моментов всех его электронов.
Именно взаимодействием
магнитных моментов атомов с внешним
магнитным полем и обусловлено
намагничивание веществ и, следовательно,
изменение магнитного поля в веществе.
Для описания этого поля вводят величину
m, которая называется относительной
магнитной проницаемостью или просто
магнитной проницаемостью вещества.
Магнитная проницаемость 
показывает,
во сколько раз значение магнитной
индукции в веществе отличается от ее
значения в вакууме при тех же значениях
токов, создающих магнитное поле. Магнитная
проницаемость зависит от рода вещества
и от его состояния, например, от
температуры.
28билет 1)
Основное уравнение термодинамики для адиабатического процесса
Для адиабатического процесса первое начало термодинамики в силу отсутствия теплообмена (ΔQ = 0) системы со средой имеет вид[4][5]
,
где:
-
—
изменение внутренней
энергии тела, -
— работа,
совершаемая системой -
—
теплота, полученная системой -
Работу идеального газа в адиабатическом процессе можно определить с помощью выражения (2.74). Интегрирование (см. комментарий к формулам (1.6) - (1.8)) этого выражения дает:
-
,(2.88)
-
где:
и 
-
температуры газа в начале и в конце
процесса соответственно. В данном
случае работа при переходе из одного
состояния системы в другое определяется
только функцией состояния системы 
,
так как путь перехода однозначно задан
уравнением Пуассона.
Для идеальных газов в случае квазистического процесса адиабата имеет простейший вид и определяется уравнением:
где:
-
—
его объём, -
— показатель
адиабаты, -
и 
— теплоёмкости газа
соответственно при постоянном давлении
и постоянном объёме.
График адиабаты (жирная
линия) на 
диаграмме
для газа.
p —
давление газа;
V —
объём.
С учётом уравнения состояния идеального газа уравнение адиабаты может быть преобразовано к виду:
,
где T — абсолютная температура газа. Или к виду:
Поскольку 
всегда
больше 1, из последнего уравнения следует,
что при адиабатическом сжатии (то есть
при уменьшении V)
газ нагревается (T возрастает),
а при расширении — охлаждается, что
всегда верно и для реальных газов.