13. Работа, мощность и кинетическая энергия при вращательном движении.

Кинетическая энергия вращающегося тела равна сумме кинетических энергий его элементарных объёмов, откуда:

Работа вращающего момента равна произведению момента на угол поворота.

Мощность при вращательном движении тела равна произведению вращающего момента (момента пары) на угловую скорость.

Причиной вращательного движения является приложенный к телу вращающий момент относительно оси, который создается парой сил или силой F и определяется по формуле

13. Законы сохранения момента импульса и кинетической энергии замкнутой системы тел.

Используя вторую форму уравнения динамики вращательного движения твер­дого тела относительно неподвижной оси (производная момента импульса твердого тела относительно оси равна моменту сил относительно той же оси), можно показать, что имеет место векторное равенство

В замкнутой системе момент внешних сил откуда

Это выражение представляет собой закон сохранения момента импульса: момент импульса замкнутой системы сохраняется, т. е. не изменяется с течением времени.

Закон сохранения момента импульса — фундаментальный закон природы. Он связан со свойством симметрии пространства — его изотропностью, т. е. с инвариантностью физических законов относительно выбора направления осей координат системы от­счета (относительно поворота замкнутой системы в пространстве на любой угол).

Закон сохранения энергии см. в вопросе 10.

13. Атомно-молекулярная теория строения вещества, принципы мкт. Уравнение состояния термодинамической системы, параметр состояния (p, V, t), физический смысл t.

Молекулярная физика — раздел физики, изучающий строение и свойства вещества исходя из молекулярно-кинетических представлений, основывающихся на том, что все тела состоят из молекул, находящихся в непрерывном хаотическом движении.

Молекулярная физика основана на 4-х принципах МКТ:

1. Все вещества состоят из молекул, молекулы – из атомов.

2. Молекулы находятся в состоянии непрерывного хаотического движения.

3. Между молекулами действуют силы притяжения и отталкивания.

4. Между молекулами происходит обмен импульсами и энергией (кинетической и потенциальной)

Агрегатное состояние вещества	Кинетическая и потенциальная энергия	Силы взаимодействия между молекулами
Газообразное	Wk » Wp	Малы (молекулы постоянно движутся)
Жидкое	Wk ≈ Wp	Средние (молекулы движутся поступательно, вращательно, колебательно)
Твёрдое	Wk « Wp	Великие (колебательное движение молекул)

Термодинамика — раздел физики, изучающий общие свойства макроскопических систем, находящихся в состоянии термодинамического равновесия, и процессы перехо­да между этими состояниями.

Термодинамическая система — совокупность мак­роскопических тел, которые взаимодействуют и обмениваются энергией как между собой, так и с другими телами (внешней средой).

Состояние системы задает­ся термодинамическими параметрами (параметрами состояния) — совокупностью физи­ческих величин, характеризующих свойства термодинамической системы. Обычно в ка­честве параметров состояния выбирают температуру, давление и удельный объем.

Характеристика вещества в молекулярной физике – уравнение состояния.

f(p, v, t)

Температура (по Кельвину) – мера средней кинетической энергии поступательного движения молекул идеального газа. Температура — физическая величина, харак­теризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы.

Давле́ние (P) — физическая величина, равная силе F, действующей на единицу площади поверхности S перпендикулярно этой поверхности.

Удельный объем v — это объем единицы массы. Когда тело однородно, т. е. его плотность  = const, то v=V/m=1/p.

Пло́тность — скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму.

13. Изопроцессы, адиобадный процесс.(+19)

Среди равновесных процессов, происходящих с термодинамическими системами, выделяются изопроцессы, при которых один из основных параметров состояния сохраняется постоянным.

Изохорный процесс (V = const). При изохорном процессе газ не совершает работы над внешними телами:

Вся теплота, сообщаемая газу, идёт на увеличение его внутренней энергии:

Для произвольной массы газа получим:

1

p

3

2

Диаграмма этого процесса – изохора,

1-2 – изохорное нагревание, 2-3 – охлаждение.

V

Изобарный процесс (p = const). Диаграмма этого процесса (изобара) в координатах p, V изображается прямой, параллельной оси V. Работа газа:

Или

При сообщении газу количества теплоты

Его внутренняя энергия возрастает на величину

Изотермический процесс (T = const) описывается законом Бойля-Мариотта:

Работа изотермического расширения газа:

Внутренняя энергия не меняется:

Кол-во теплоты:

С

p

ледовательно, чтобы при расширении газа температура не понижалась, к газу в течение изотермического процесса необходимо подводить количество теплоты, эквивалентное внешней работе расширения.

Диаграмма процесса (изотерма)

представляет собой гиперболу,

расположенную на диаграмме тем

выше, чем выше температура.

V

Адиобатическим называют процесс, при котором отсутствует теплообмен между системой и окружающей средой.

Внешняя работа совершается за счёт изменения внутренней энергии системы

Уравнение адиобатического процесса (уравнение Пуассона)

Коэффициент Пуассона:

Диаграмма адиобатического процесса (адиобата) изображена гиперболой

А

адиобата

p

диобата более крута, чем

изотерма, так как при адиобатическом

сжатии 1-3 увеличение давления газа

обусловлено не только уменьшением

его объёма, как при изотермическом

сжатии, но и повышением

температуры.

изотерма

V