• Изохорный процесс

Объем не изменяется: V = const. Следовательно, ΔV = 0 и А = –A ' = 0, т.е. никакой механической работа не совершается. Первое начало термодинамики будет иметь вид:

При изохорном процессе вся энергия, сообщаемая газу путем теплообмена, расходуется целиком на увеличение его внутренней энергии.

• Изотермический процесс

Температура газа не изменяется: Τ = const. Следовательно, ΔT = 0 и ΔU = 0. Первое начало термодинамики будет имеет вид:

При изотермическом процессе вся энергия, сообщаемая газу путем теплообмена, идет на совершение газом работы.

• Изобарный процесс

Давление не изменяется: p = const. При расширении газ совершает работу Α = p⋅ΔV и нагревается, т.е. изменяется его внутренняя энергия.Первое начало термодинамики будет имеет вид:

При изобарном процессе количество теплоты, сообщенное термодинамической системе, расходуется на изменение ее внутренней энергии и на совершение работы системой против внешних сил.

• Адиабатный процесс

Адиабатный процесс — это процесс, происходящий без теплообмена системы с окружающей средой, т.е. Q = 0. Такие процессы происходят при хорошей теплоизоляции системы либо при быстрых процессах, когда теплообмен практически не успевает произойти. Первое начало термодинамики будет имеет вид:

9. Теплоемкость. Удельная и молярная теплоемкости. Уравнение Майера ?

Теплоёмкость тела — физическая величина , определяющая отношение бесконечно малого количества теплоты δQ, полученного телом, к соответствующему приращению его температуры δT :

Удельная теплоемкость вещества — величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 кг вещества на 1 К:    Молярная теплоемкость—величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 моль вещества на 1 К: 

Уравнение Майера : (оно говорит о том, что Сp всегда больше СV ровно на величину молярной газовой постоянной. Это объясняется тем, чтобы осуществить нагревание газа при постоянном давлении требуется еще дополнительное количество теплоты на совершение работы расширения газа, так как постоянство давления обеспечивается увеличением объема газа. )

10. Изопроцессы. Работа расширения газа для различных процессов ?

Изопроцессы - процессы, протекающие при неизменном значении одного из параметров.

• Изотермический процесс (T = const, следовательно ΔU = 0). По первому закону термодинамики: Q = A'. 

В изотермическом процессе температура газа не изменяется, следовательно, не изменяется и внутренняя энергия газа, ΔU = 0.

Первый закон термодинамики для изотермического процесса выражается работу соотношением :  Q = A. Газ совершает работу A' за счет подводимого тепла Q (A'>0, Q>0). Совершение работы внешними силами A (сжатие газа) требует отвода тепла Q от газа для сохранения его температуры (A>0, Q<0). Изохорный процесс (V = const, следовательно A = 0). По первому закону термодинамики: ΔU = Q. Нагревание газа в закрытом сосуде приводит к увеличению его внутренней энергии U (температуры) (Q>0, ΔU>0). Охлаждение газа в закрытом сосуде приводит к уменьшению его внутренней энергии U (температуры) (Q<0, ΔU<0).

В изохорном процессе (V = const) газ работы не совершает, A = 0.

• Изобарный процесс (p = const). По первому закону термодинамики: Q = ΔU + A'. Подводимое к газу тепло Q частично идет на увеличение внутренней энергии U, а частично на совершение работы газом A' (Q>0, ΔU>0, A'>0). Работа внешних сил A при изобарном сжатии газа требует отвода тепла Q от газа, одновременно уменьшается его внутренняя энергия U (Q<0, ΔU<0, A>0).

В изобарном процессе (p = const) работа, совершаемая газом, выражается соотношением:

A = p (V2 –V1) = pΔV.

• Адиабатный процесс - процесс, протекающий без теплообмена с окружающей средой (Q = 0). По первому закону термодинамики: ΔU = A.  Вся работа внешних сил А идет только на увеличение внутренней энергии газа (A>0, ΔU>0). Работа газа А' совершается только за счет потери внутренней энергии газа (A'>0, ΔU<0).

11. Адиабатический процесс. Работа расширения газа при адиабатическом процессе ?

Адиабатный процесс — это процесс, происходящий без теплообмена системы с окружающей средой, т.е. Q = 0. Такие процессы происходят при хорошей теплоизоляции системы либо при быстрых процессах, когда теплообмен практически не успевает произойти.

Адиабатный процесс - процесс, протекающий без теплообмена с окружающей средой (Q = 0). Согласно первому закону термодинамики: ΔU = A.  Вся работа внешних сил А идет только на увеличение внутренней энергии газа.  Работа газа А' совершается только за счет потери внутренней энергии газа. 

12. Обратимый процесс (то есть равновесный) — термодинамический процесс, который может проходить как в прямом, так и в обратном направлении, проходя через одинаковые промежуточные состояния, причем система возвращается в исходное состояние без затрат энергии, и в окружающей среде не остается макроскопических изменений.

Обратимый процесс можно в любой момент заставить протекать в обратном направлении, изменив какую-либо независимую переменную на бесконечно малую величину.

Обратимые процессы дают наибольшую работу. Бо́льшую работу от системы вообще получить невозможно. Это придает обратимым процессам теоретическую важность. На практике обратимый процесс реализовать невозможно. Он протекает бесконечно медленно, и можно только приблизиться к нему.

Термодинами́ческие ци́клы — круговые процессы в термодинамике, то есть такие процессы, в которых начальные и конечные параметры, определяющие состояние рабочего тела (давление, объём, температура, энтропия), совпадают.

Цикл Карно́ — идеальный термодинамический цикл. Тепловая машина Карно, работающая по этому циклу, обладает максимальным КПД из всех машин, у которых максимальная и минимальная температуры осуществляемого цикла совпадают соответственно с максимальной и минимальной температурами цикла Карно. Состоит из 2 адиабатических и 2 изотермических процессов.

Цикл Карно назван в честь французского военного инженера Сади Карно, который впервые его исследовал в 1824 году.

Одним из важных свойств цикла Карно является его обратимость: он может быть проведён как в прямом, так и в обратном направлении, при этом энтропия адиабатически изолированной (без теплообмена с окружающей средой) системы не меняется.

13.Теплово́й дви́гатель — устройство, совершающее работу за счет использования внутренней энергии топлива, тепловая машина, превращающая тепло в механическую энергию использует зависимость теплового расширения вещества от температуры. Действие теплового двигателя подчиняется законам термодинамики. Для работы необходимо создать разность давлений по обе стороны поршня двигателя или лопастей турбины. Для работы двигателя обязательно наличие топлива. Это возможно при нагревании рабочего тела (газа), который совершает работу за счёт изменения своей внутренней энергии. Повышение и понижение температуры осуществляется, соответственно, нагревателем и охладителем.

КПД теплового двигателя рассчитывается как отношение работы, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя:

К ПД теплового двигателя рассчитывается как отношение работы, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя:

КПД всегда меньше единицы, т.к. Часть теплоты неизбежно теряется.

13. Энтропия. Понятие энтропии впервые было введено Клаузиусом в термодинамике в 1865 году для определения меры необратимого рассеивания энергии, меры отклонения реального процесса от идеального. Определённая как сумма приведённых теплот, она является функцией состояния и остаётся постоянной при обратимых процессах, тогда как в необратимых — её изменение всегда положительно.

г де dS — приращение энтропии; δQ — минимальная теплота подведенная к системе; T — абсолютная температура процесса;

Второе начало термодинамики — физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов передачи тепла между телами.

Второе начало термодинамики гласит, что невозможен самопроизвольный переход тепла от тела, менее нагретого, к телу, более нагретому.

Второе начало термодинамики запрещает так называемые вечные двигатели второго рода, показывая что коэффициент полезного действия не может равняться единице, поскольку для кругового процесса температура холодильника не должна равняться 0.

Второе начало термодинамики является постулатом, не доказываемым в рамках термодинамики. Оно было создано на основе обобщения опытных фактов и получило многочисленные экспериментальные подтверждения.

Статистическое толкование второго начала термодинамики придает энтропии конкретный физический смысл меры термодинамической вероятности состояния системы.

14.Электростатическое поле — особый вид материи, созданный неподвижными в пространстве и неизменными во времени электрическими зарядами.

Электри́ческий заря́д — это связанное с телом свойство, позволяющее ему быть источником электрического поля и участвовать в электромагнитных взаимодействиях. Заряд является количественной характеристикой. Единица измерения заряда в СИ — кулон — электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1А за время 1с.

Закон Кулона количественно описывает взаимодействие заряженных тел.: сила взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

|q1||q2|

F=k —————.

r2

1 5.Напряжённость электри́ческого по́ля — векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы F действующей на пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда q:

Электростатический потенциа́л — скалярная энергетическая характеристика электростатического поля, характеризующая потенциальную энергию поля, которой обладает единичный заряд, помещённый в данную точку поля.

Связь между напряженностью и потенциалом: Напряженность поля Е на всем малом пути dx можно считать постоянной. Тогда работа перемещения dA = qEdx. С другой стороны dA = qdф. Из этих уравнений получаем:

E = - dф/dx = - grad ф

Минус обозначает, что напряженность поля направлена в сторону убывания потенциала, тогда, когда градиент потенциала направлен в сторону возрастания потенциала.

16.Совокупность двух равных по величине разноименных точечных зарядов q, расположенных на некотором расстоянии друг от друга, малом по сравнению с расстоянием до рассматриваемой точки поля называется электрическим диполем.

17. Поток напряженности через такую элементарную площадку будет равен по определению:

Т еорема Гаусса.

Пусть в некоторой области пространства известно векторное поле напряженности электростатического поля

E = E(x,y,z). Допустим, что в окрестности фиксированной точки пространства имеется элемент поверхности площади dS , ориентацию которого можно задать с помощью вектора единичной (безразмерной) нормали n, к этому элементу поверхности. Поскольку элемент поверхности является двусторонним объектом, то направление нормали можно выбрать произвольно. Введем в рассмотрение объект dS = dS * n вектор элемента площади поверхности. В соответствии с (1.42) этот вектор численно равен площади элемента поверхности, имеет размерность площади и направлен вдоль n, то есть вдоль нормали к элементу поверхности.

Элемент потока вектора E через площадку dS по определению равен скалярному произведению вектора E и dS:

dф = E dS=E n dS=E cos a dS

18..Работа, совершаемая при перемещении заряда в электростатическом поле.

1 9.циркуляция вектора напряженности в электростатическом поле

20.потенциальная энергия системы электрических зарядов:

где - потенциал, создаваемый в той точке, где находится , всеми зарядами, кроме i-го.

21. Тело, обладающее электрическим зарядом, создает в окружающем пространстве электрическое поле, которое может быть обнаружено по его воздействию на другие заряженные тела.

Электрическое поле является формой материи. Сила, действующая в электрическом поле на заряженное тело, пропорциональна величине его заряда и зависит от интенсивности самого поля.

Отношение этой силы к величине заряда называется напряженностью поля (Е). В практической системе единиц напряженность поля точечного заряда

ДИЭЛЕКТРИ́ЧЕСКАЯ ПРОНИЦА́ЕМОСТЬ, безразмерная величина e, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия F между электрическими зарядами в данной среде меньше их силы взаимодействия Fo в вакууме:

e =Fо/F.

22. Диэлектрик, помещенный во внешнее электрическое поле, поляризуется под действием этого поля. Поляризацией диэлектрика называется процесс приобретения им отличного от нуля макроскопического дипольного момента.

Степень поляризации диэлектрика характеризуется векторной величиной, которая называется поляризованостью или вектором поляризации (P). Поляризованность определяется как электрический момент единицы объема диэлектрика

,

где N - число молекул в объеме . Поляризованность P часто называют поляризацией, понимая под этим количественную меру этого процесса.

Вектор поляризации — векторная физическая величина, приведённый внешним электрическим полем дипольный момент единице объёма вещества, количественно характеристики диэлектрической поляризации.

Обозначается буквой Р, в СИ измеряется в В/м.

Электрическая восприимчивость всех веществ положительна, так как диэлектрическая постоянная у всех веществ больше единицы.

23. Электроемкостью системы из двух проводников называется физическая величина, определяемая как отношение заряда q одного из проводников к разности потенциалов Δφ между ними:

Существуют такие конфигурации проводников, при которых электрическое поле оказывается сосредоточенным (локализованным) лишь в некоторой области пространства. Такие системы называются конденсаторами, а проводники, составляющие конденсатор, – обкладками.

Энергия заряженного конденсатора:

24. Постоя́нный ток — электрический ток, параметры, свойства, и направление которого не изменяются (в различных смыслах) со временем.

Условия существования электрического тока таковы: наличие свободных зарядов, источника тока, потребителя и замкнутой электрической цепи.

25. Сила тока в проводнике — скалярная величина, численно равная заряду , протекающему в единицу времени через сечение проводника. I = U/R – закон Ома

Закон Ома в дифференциальной форме: j = σE

вектор плотности тока – j, удельная проводимость - σ

вектор напряжённости электрического поля - E

26. I = E/(R+r) - закон Ома для неоднородного участка цепи

27. Сторонние силы - силы, вызывающие электрический ток в устройстве - характеризуют работой, которую они совершают над перемещаемыми по электрической цепи носителями заряда. Величина, равная работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда, называется электродвижущей силой (ЭДС), действующей в электрической цепи или на ее участке.

Закон Ома для замкнутой цепи: I = ЭДС (ε)/(R+r)

28.Чем ниже температура проводника тем ниже сопротивление. При очень низких температурах может произойти явление сверхпроводимости – сопротивление отсутствует. Сверхпроводимость.

29. Правила Кирхгофа:

1. что алгебраическая сумма токов в любом узле любой цепи равна нулю

2. что алгебраическая сумма падений напряжений по любому замкнутому контуру цепи равна алгебраической сумме ЭДС, действующих вдоль этого же контура. Если в контуре нет ЭДС, то суммарное падение напряжений равно нулю

30. Работа тока: R I2 Δt = U I Δt = ΔA.

Мощность тока: P = ΔA / Δt

закон Джоуля-Ленца - количество теплоты, которое выделяется в проводнике с током, пропорционально квадрату силы тока, времени его прохождения и сопротивлению проводника.

31. Зависимость мощности в электрической цепи от внешнего сопротивления

КПД источника тока = n = R/(R+r)

32.

Мое искусство:

3. Наиболее вероятная скорость – это скорость, вблизи которой на единичный интервал скоростей приходится наибольшее число молекул. Она рассчитывается по формуле:

Средняя арифметическая скорость: , где m – масса молекулы.

5. Барометрическая формула: (для идеального газа)

Изменение концентрации молекул с высотой:

Изменение концентрации молекул с высотой зависит от соотношения между энергией теплового движения kT и потенциальной энергией mgz на данной высоте.

6. Явление переноса - особые необратимые процессы в результате которых происходит перенос энергии, массы, импульса. К явлениям переноса относятся теплопроводность (обусловлена переносом энергии), диффузия (обусловлена переносом массы) и внутреннее трение (обусловлено переносом импульса).

Диффузия— процесс взаимного проникновения молекул одного вещества между молекулами другого, приводящий к самопроизвольному выравниванию их концентраций по всему занимаемому объёму.

Вязкость – вид явления переноса, который препятствует диффузии.

Теплопроводность – одно из явлений переноса, при котором происходит перенос тепловой энергии структурными частицами вещества (молекулами, атомами, ионами) в процессе их теплового движения.

9. Теплоёмкость тела — физическая величина , определяющая отношение бесконечно малого количества теплоты δQ, полученного телом, к соответствующему приращению его температуры δT :

Удельная теплоемкость вещества — величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 кг вещества на 1 К:    Молярная теплоемкость—величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 моль вещества на 1 К: 

Уравнение Майера:

10.Изопроцессы:

Адиабатный (нет теплообмена между системой и окружающей средой)

Изобарный (объем постоянен)

Изохорный (давление постоянно)

Изотермический (температура постоянна)

По первому закону термодинамики: ΔU = A. 

Вся работа внешних сил А идет только на увеличение внутренней энергии газа (A>0, ΔU>0). Работа газа А' совершается только за счет потери внутренней энергии газа (A'>0, ΔU<0).

11. Адиабатный процесс — это процесс, происходящий без теплообмена системы с окружающей средой, т.е. Q = 0.

По первому закону термодинамики: ΔU = A. 

Вся работа внешних сил А идет только на увеличение внутренней энергии газа. 

12. Обратимый процесс (то есть равновесный) — термодинамический процесс, который может проходить как в прямом, так и в обратном направлении, проходя через одинаковые промежуточные состояния, причем система возвращается в исходное состояние без затрат энергии, и в окружающей среде не остается макроскопических изменений.

Круговые процессы в термодинамике, то есть такие процессы, в которых начальные и конечные параметры, определяющие состояние рабочего тела (давление, объём, температура, энтропия), совпадают.

Цикл Карно – идеальный цикл, при котором получается наибольшее КПД.

Тепловой двигатель — устройство, совершающее работу за счет использования внутренней энергии топлива

К ПД теплового двигателя рассчитывается как отношение работы, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя:

КПД всегда меньше единицы, т.к. Часть теплоты неизбежно теряется.

25. Сила тока в проводнике — скалярная величина, численно равная заряду , протекающему в единицу времени через сечение проводника. I = U/R – закон Ома

Закон Ома в дифференциальной форме: j = σE

вектор плотности тока – j, удельная проводимость – σ

вектор напряжённости электрического поля - E

26. I = E/(R+r) - закон Ома для неоднородного участка цепи

27. Сторонние силы - силы, вызывающие электрический ток в устройстве - характеризуют работой, которую они совершают над перемещаемыми по электрической цепи носителями заряда. Величина, равная работе сторонних сил по перемещению единичного положительного заряда, называется электродвижущей силой (ЭДС), действующей в электрической цепи или на ее участке.

Закон Ома для замкнутой цепи: I = ε/(R+r)

28.Чем ниже температура проводника тем ниже сопротивление. При очень низких температурах может произойти явление сверхпроводимости – сопротивление отсутствует. Сверхпроводимость.