Теория твердого тела. Модуль Юнга и модуль сдвига. Модуль объемного сжатия.
Зонная теория твёрдого тела, раздел квантовой механики, рассматривающий движение электронов в твёрдом теле. Свободные электроны могут иметь любую энергию - их энергетический спектр непрерывен. Электроны, принадлежащие изолированным атомам, имеют определённые дискретные значения энергии . В твёрдом теле энергетический спектр электронов существенно иной, он состоит из отдельных разрешенных зон, разделённых зонами запрещенных энергий.
Юнга модуль - один из модулей упругости, характеризующий способность материала сопротивляться растяжению:
Е = s/e,
где s — нормальное напряжение, возникающее при растяжении, e — относит, удлинение, вызванное этим напряжением.
Модулем сдвига называется отношение касательного напряжения к сдвиговой деформации
где
—
касательное
напряжение;
F — действующая сила;
A — площадь, на которую действует сила;
—
сдвиговая
деформация;
Δx — смещение;
I — начальная длина.
Модуль сдвига измеряется в ГПа (гигапаскалях).
Модуль объёмного сжатия (K) характеризует способность объекта изменять свой объём под воздействием всестороннего нормального напряжения , одинакового по всем направлениям. Он равен отношению величины объёмного напряжения к величине относительного объёмного сжатия.
Фазовый переход 1го рода.
Фазовый переход 1го рода. - фазовые превращения, при которых плотность вещества, термодинамические потенциалы, энтропия меняются скачком, выделяется или поглощается теплота фазового перехода. Примеры: испарение, плавление и обратные им процессы - конденсация, кристаллизация, а также полиморфные превращения веществ. При фазовых переходах первого рода в однокомпонентной системе зависимость температуры равновесного перехода от давления (кривая фазовых переходов первого рода) определяется Клапейрона-Клаузиуса уравнением.
Билет № 04 |
||
Кинематика точки — раздел кинематики, изучающий математическое описание движения материальных точек. Основной задачей кинематики является описание движения при помощи математического аппарата без выяснения причин, вызывающих это движение. Трехмерность пространства означает, что положение любого объекта может быть задано с помощью трех независимых величин. Вектор - это величина, которая характеризуется своим численным значением и направлением. В физике встречается немало важных величин, являющихся векторами, например сила, положение, скорость, ускорение, вращающий момент, импульс, напряженность электрического и магнитного полей. Их можно противопоставить другим величинам, таким, как масса, объем, давление, температура и плотность, которые можно описать обычным числом, и называются они "скалярами". Скаляр - величина, каждое значение которой (в отличие от вектора) может быть выражено одним (действительным) числом, вследствие чего совокупность значений скаляра можно изобразить на линейной шкале (скале - отсюда название). Длина, площадь, время, температура и т.д. - скалярные величины. Степени свободы - независимые возможные изменения состояния (в частности, положения) физ. системы, обусловленные вариациями её параметров. В механике С. с. соответствуют независимым перемещениям механич. системы, число к-рых определяется числом образующих систему ч-ц и наложенных на неё механич. связей. Обобщённые координаты - независимые между собой параметры qi (r = 1, 2,..., s) любой размерности, число которых равно числу s степеней свободы механич. системы и которые однозначно определяют положение системы. Система координат — комплекс определений, реализующий метод координат, то есть способ определять положение точки или тела с помощью чисел или других символов. Совокупность чисел, определяющих положение конкретной точки, называется координатами этой точки. Формулы
определяют
преобразование координат при
параллельном сдвиге системы осей на
величину а в направлении Ох, на величину
b в направлении Оу и последующем
повороте осей на угол
Система отсчета - совокупность тела (начала) отсчета, координатных осей, измерительного масштаба (линейки) и часов (любого устройства, которое может измерять равные промежутки времени). Траектория - непрерывная линия, к-рую описывает точка при своём движении. Если Т.— прямая линия, движение точки наз. прямолинейным, в противном случае — криволинейным. Вид Т. свободной материальной точки зависит от действующих на точку сил, нач. условий движения и от того, по отношению к какой системе отсчёта движение рассматривается; для несвободной точки вид Т. зависит ещё от наложенных связей. |
||
Моментом силы относительно точки (центра) называется вектор, численно равный произведению модуля силы на плечо, т. е. на кратчайшее расстояние от указанной точки до линии действия силы. Моментом силы относительно оси называют момент проекции этой силы на плоскость, перпендикулярную оси, относительно точки пересечения оси с этой плоскостью. Момент импульса относительно точки — это псевдовектор. (величина, преобразующаяся как вектор при операциях поворота, но, в отличие от вектора, не меняющая свой знак при инверсии (обращении знака) координат). Момент импульса относительно оси — псевдоскаляр. (величина, не изменяющаяся при переносе и повороте координатных осей, но изменяющая свой знак при замене направления одной оси на противоположное). |
||
Энтропия — это производное степень вариативности микросостояния объекта. Качественно, чем выше энтропия, тем в большем числе существенно различных микросостояний может находиться объект при данном макросостоянии. Исторически первым примером была энтропия нагретого физического тела, которая интерпретируется как неопределенность положений и импульсов молекул при данной температуре, играющей роль макросостояния. Клаузиса неравенство -неравенство, выражающее теорему термодинамики: для кругового процесса
где
2-е начало термодинамики определяет направление естественно происходящих физических явлений. В частности, это начало утверждает, что самопро- извольно только нагретое тело может передать энергию менее нагрето- му телу. Для количественного описания утверждений этого начала вво- дится новая величина – энтропия.
|
,
.
-
кол-во теплоты, сообщаемое системе
(или отводимое от неё) на бесконечно
малом участке цикла, Т
- абс. темп-pa соответствующего элемента
среды.