- •Ответы к экзамену по физике Вопрос №1. Скорость и ускорение при криволинейном движении. Кинематика вращательного движения.
- •2. Кинематика вращательного движения.
- •Вопрос № 4. Потенциальная и кинетическая энергия. Потенциальное силовое поле. Закон сохранения импульса.
- •Вопрос №5. Динамика вращательного движения: основные велечины, основное уравнение и закон сохранения момента импульса.
- •Вопрос №6. Пружинный маятник. Кинетическая, потенциальная и полная энергия колебательного движения.
- •Вопрос №7.
- •Вопрос №8. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов. Термодинамическая температура.
- •Вопрос №9. Внутренняя энергия и теплота. Распределение энергии по степеням свободы молекул в идеальном газе.
- •Вопрос №10. Теплоёмкость термодинамической системы. 1-ое начало термодинамики.
- •Вопрос №18. Сила и плотность электрического тока. Условия существования электрического тока. Эдс и напряжение.
- •29. Закон полного тока. Вихревой характер магнитного поля
- •30. Движение заряженных частиц в магнитном поле
- •Вопрос 33
- •Вопрос 34 Колебательный контур. Электромагнитные колебания.
- •Постулаты
- •Опыт Франка — Герца
Вопрос №9. Внутренняя энергия и теплота. Распределение энергии по степеням свободы молекул в идеальном газе.
Внутренняя энергия и теплота. Любое движущееся тело обладает механической энергией (это его кинетическая и потенциальная энергия). Наряду с механической энергией направленного движения и взаимодействия тело обладает внутренней энергией (энергией хаотического движения и взаимодействия частиц тела). В реальной физической системе их части, составляющие их частицы всегда взаимодействуют, и это взаимодействие происходит не только при их столкновениях, но и осуществляется на расстоянии ¾ при посредстве физических полей.
Величина внутренней энергии тела включает кинетическую энергию хаотического движения молекул и потенциальную энергию их взаимодействия: Для одного моля идеального газа Для газа массой т.е. внутренняя энергия газа определяется его природой и температурой.
Числом степеней свободы (СС) механической системы называют число независимых переменных, которыми может быть определено положение материальной системы (материальной точки, их системы, т.е. некоторого физического объекта) в пространстве. Ниже рассматриваются некоторые частные случаи.
Маятник (шарик), подвешенный бифилярно на двух нерастяжимых нитях имеет одну СС. Это ¾ угол отклонения плоскости нитей от их положения равновесия до положения плоскости их в данный момент времени. Значит, в этом случае i =1.
Свободная материальная точка имеет три СС (три координаты в декартовой системе координат), что соответствует молекулам, состоящим из одного атома: i = 3.
Система, состоящая из двух жёстко связанных между собой шариков А и В (двух атомов О2, N2 и т.д.) имеет i = 5 СС.
Это ¾ три координаты поступательного движения (поступательные СС) центра масс системы и две угловые координаты вращения (вращательные СС) вокруг осей ox и oz (вращение системы вокруг собственной оси oy не изменяет её положения в пространстве).
Жёстко связанная система из N частиц (как и твёрдое тело) имеет 6 СС (3 поступательных и 3 вращательных).
В реальных молекулах нет жёсткой связи между атомами в молекуле, поэтому необходимо учитывать также СС колебательного движения атомов внутри молекулы, т.е. полное число СС ¾ i = iп + iвр. + iкол..
Известно, что энергия поступательного движения одноатомной молекулы идеального газа равна Эта молекула имеет три СС (iп = 3); следоват-но, на одну СС приходится энергия Доказывается, что для сложных молекул на одну СС поступательного и вращат. движения приходится столько же энергии, т.е., на каждую же колебательную СС в среднем приходится энергия, равная (в этом ¾ одно из основных положений МКТ ¾ положение о равнораспределённости энергии движения физич. системы по СС). Энергия колебательных СС вдвое больше, пос-ку колебательная система обладает равными по величине средними значениями как кинетич., так и потенциальной энергии.
Итак, в нек-ром данном состоянии тело должно обладать вполне определёнными значениями механической E и внутренней U энергий. Если привести в соприкосновение два тела, то в процессе взаимодействия они смогут обмениваться энергиями. Известно, что количество переданной механической энергии определяет совершённую работу А (работa А ¾ это мера переданной механической энергии).
Если привести в соприкосновение два тела с различной температурой, то происходит обмен внутренними энергиями. Величину переданной энергии теплового движения молекул измеряют kоличеством теплоты Q. Значит, количество теплоты Q тоже не является особой формой энергии. Количество теплоты есть мера переданной телу или отданной им внутренней энергии (энергии хаотического движения молекул, образующих физические тела).