9.Уравнение волны. Звуковые волны. Стоячие волны.

Звуковыми волнами или просто звуком принято называть волны, воспринимаемые человеческим ухом. Диапазон звуковых частот лежит в пределах приблизительно от 20 Гц до 20 кГц. Волны с частотой менее 20 Гц называются инфразвуком, а с частотой более 20 кГц – ультразвуком. Волны звукового диапазона могут распространяться не только в газе, но и в жидкости (продольные волны) и в твердом теле (продольные и поперечные волны). Стоячие волны — колебания, которые возникают вследствие наложения на прямую волну отраженной, распространяющейся в обратном направлении. В отличие от бегущих волн, стоячие волны не переносят энергии, а точки колеблющейся системы (тела, среды) находятся в одинаковой фазе колебания, но с разными амплитудами. Образующиеся пучности и узлы разделены расстоянием, равным 1/2 длине волны. ЗВУКОВЫЕ ВОЛНЫ - механические колебания, частоты которых лежат в пределах звуковых частот. Могут распространяться в любой среде. Они излучаются телом, находящимся в этой среде и совершающим звуковые колебания. Для гармонической звуковой волны длина волны λ определяется соотношением λ = νT,где ν - скорость звуковых волн в среде, а Т - период волны. Скорость ν зависит от свойств среды: она тем больше, чем больше упругость среды и чем меньше её плотность. Значение ν достигает для упругих твердых тел 5000 м/с, а для газов - сотен метров в секунду, в частности для воздуха ν = 330 м/с (при температуре 00). Следовательно, длины звуковых волн в воздухе лежат в пределах от 16 м до 2 см и соответствуют диапазону звуковых частот от 20 Гц до 15 кГц.

10.Давление идеального газа с точки зрения молекулярно-кинетической теории.

В молекулярно-кинетической теории элементарным объектом является молекула - мельчайшая частица вещества, определяющая его физико-химические свойства. Проведем рассмотрение свойств идеального газа с использованием молекулярно-кинетической теории. С точки зрения этой теории идеальным газом называется газ, молекулы которого являются материальными точками, то есть расстояния между молекулами намного превосходят их размеры, а единственный вид их взаимодействий между собой - упругие механические столкновения. При этом считается, что молекулы идеального газа гораздо чаще сталкиваются между собой, чем со стенками сосуда. Давление, создаваемое идеальным газом, не зависит от физико-химических свойств молекул, образующих газ. Считая газы находящимися в равновесном состоянии, концентрацию молекул в смеси можно представить как сумму концентраций молекул всех газов , входящих в смесь. В равновесном состоянии на характер взаимодействия одного газа из смеси со стенками сосуда не оказывает влияние присутствие других газов. До сих пор мы рассматривали модель идеального газа, молекулы которого считались материальными точками, то есть одноатомный газ. Для таких молекул число их степеней свободы, в соответствии с классической механикой, равняется количеству координат, необходимому для задания их положения в пространстве. Очевидно, что число координат в трехмерном пространстве, а следовательно и число степеней свободы одноатомного газа, равно трем. Однако молекула газа не обязательно должна состоять из одного атома, который считается материальной точкой. Газ может быть двухатомным, трёхатомным и т. д. Для молекул таких газов характерно наличие внутренней структуры и, соответственно, дополнительных степеней свободы. Если атомы в молекуле жестко связаны между собой, в качестве дополнительных степеней свободы выступают вращательные степени, характеризующие угловое положение молекулы в пространстве. В этом случае двухатомные молекулы имеют дополнительно две вращательные степени свободы, так как учет вращения вокруг оси, соединяющей атомы, считающиеся материальными точками, не имеет смысла. Следовательно, для такой молекулы общее число её степеней свободы равно пяти. Для молекул, состоящих из трех и белее жестко связанных атомов, число дополнительных вращательных степеней свободы равно трем, а суммарное число степеней свободы - соответственно шести. Если атомы в молекуле связаны не жесткой, а упругой связью, то кроме вращательных, появляются еще и колебательные степени свободы, наличие которых необходимо учитывать при описании свойств многоатомного газа, состоящего из таких молекул. Давление газа равно 2/3 кинетической энергии поступательного движения молекул, заключенных в единице объема.