Билет #11

1. Удельная теплоемкость вещества численно равна тому количеству теплоты, которое необходимо сообщить данному веществу массой 1 кг для ее нагревания на 1 К.

Теплоемкостью тела С называют количество теплоты, которое необходимо сообщить данному телу для его нагревания на 1 К, т.е. .

Процесс передачи энерrии от одноrо тела к друrому без совершения работы называют теплообменом или тепло­передачей. Количественную меру изменения внутренней энерrии при теплообмене называют количеством теплоты. Количе­твом теплоты называют также энерrию, которую тело отдает в процессе теплообмена. При теплообмене не происходит превра­щения энерrии из одной формы в друrую: часть внутренней энерrии горячеrо тела пе­редается холодному телу.

­

Для наrревания тела массой т от температуры t I до температуры t 2 необходимо передать ему количество теплоты: Q = Cm(t2-t1). При остывании тела ero количество теплоты, отдаваемое телом, отрицательно. Коэффициент С называют уделыюй теплоемкостью вещества. Удельная теплоемкость - величина, численно равная количеству теплоты, которое получает/отдает вещество массой 1 Kr при изменении его температуры на 1 К.

Для превращения жидкости в пар в процессе кипения необходима передача ей определенноrо количества теплоты. Температура жид­кости при кипении не меняется. Превращение жидкости в пар при постоянноЙ температуре не ведет к увеличению кинетической энерrии молекул, но сопровождается увели­чением потенциальной энерrии их взаимодействия. Ведь среднее расстояние между молекулами rаза MHoro больше,

чем между молекулами жидкости. Величину, численно равную количеству теплоты, необ­ходимому для превращения при постоянной температуре жидкости массой 1 Kr в пар, называют удельной теплотой

парообразования. Эту величину обозначают буквой r и выражают в джоулях на килоrрамм (Дж/кr).

Очень велика удельная теплота парообразования воды: r H20 = 2,3*10^6 Дж/кr при температуре 100 С

Для превращения жидкости массой m в пар требуется количество теплоты, равное: Qп = rm. (13.6). Столько-же выделится при конденсации пара.

Удельная теплота плавления. При плавлении кристал­лическоrо тела вся подводимая к нему теплота идет на

увеличение потенциальной энерrии молекул. Кинетиче­ская энерrия молекул не меняется, так как плавление

происходит при постоянной температуре.

Величину, численно равную количестну теплоты, необ­ходимому для превращения кристаллическоrо вещества

массой 1 Kr при температуре плавления в жидкость, Ha­зывают удельной теплотой плавления л. При кристаллизации вещества массой 1 Kr выделяется точно такое же количество теплоты, какое поrлощается

при плавлении.

Для Toro чтобы расплавить кристаллическое тело Macсой т, необходимо количество теплоты, равное: Qпл = Qкр.

При кристализации выделяется то-же кол-во теплоты.

Если тела образуют замкнутую систему и между ними происходит только теплообмен, то алгебраическая сумма полученных Qnи отданных Qо энергий равна нулю: Qп + Qо =0

Полученная Qn и отданная Qо теплоты численно равны, но Qn берется со знаком плюс, a Qo - cо знаком минус: Qп = Qо.

2. Электрический ток — это упорядоченно движущиеся заряженные частицы. Поэтому действие магнитного поля на проводник с током есть результат действия поля на дви­жущиеся заряженные частицы внутри проводника. Най­мем силу, действующую на одну частицу.

С илу, действующую на движущуюся заряженную части­цу со стороны магнитного поля, называют силой Лоренца. Силу Лоренца можно найти с помощью закона Ампера.

Модуль силы Лоренца равен отношению модуля силы F, действующей на участок проводника длиной дl, к числу N заряженных частиц, упорядоченно движущихся в этом участке проводника:

Рассмотрим отрезок тонкого прямого проводника с то­ком. Длина отрезка дI и площадь попереч­ного сечения проводника S настолько малы, что вектор индукции магнитного поля В можно считать одинако­вым в пределах этого отрезка проводника. Сила тока I в про­воднике связана с зарядом час­тиц q, концентрацией заряжен­ных частиц и скоростью их движения v следующей формулой: I - qnvS.

Модуль силы, действующей со стороны магнитного поля на выбранный элемент тока, равен: F = |I|BдI sin а.

Подставляя в эту формулу выражение (1.4) для силы тока, получаем: F = |q| nvSдlB sin а = v | q | NB sin а, где N = nSдl — число заряженных частиц в рассматривае­мом объеме. Следовательно, на каждый движущийся за­ряд со стороны магнитного поля действует сила Лоренца, равная: Fл = F/N =|q|vBsina , где а — угол между вектором скорости и вектором магнит­ной индукции. Сила Лоренца перпендикулярна векторам В и v. Ее направление определяется с помощью пра­вила левой руки: если ле­вую руку расположить так, чтобы составляющая магнитной индукции В, перпендикулярная скорости заряда, входила в ладонь, а четыре вытянутых пальца были направлены по движению положительного заряда (против движения отрица­тельного), то отогнутый на 90° большой палец укажет направ­ление действующей на заряд силы Лоренца F_n.

Электрическое поле действует на заряд q с силой F_эл = qE. Следовательно, если есть и электрическое поле, и магнитное поле, то суммарная сила F, действующая на заряд, равна:F = F_эл + F_Л.

Так как сила Лоренца пер­пендикулярна скорости час­тицы, то она не совершает работы. Согласно теореме о ки­нетической энергии это означает, что сила Лоренца не меняет кинетическую энер­гию частицы и, следователь­но, модуль ее скорости. Под действием силы Лоренца ме­няется лишь направление ско­рости частицы.

Рассмотрим движение части­цы с зарядом q в однородном магнитном поле В, направленном перпендикулярно к начальной скорости частицы. Сила Лоренца зависит от моду­лей векторов скорости частицы

и индукции магнитного поля. Так как магнитное поле не меняет модуль скорости движущейся частицы, то остает­ся неизменным и модуль силы Лоренца. Эта сила перпенди­кулярна скорости и, следовательно, определяет центростре­мительное ускорение частицы. Неизменность по модулю центростремительного ускорения частицы, движущейся с постоянной по модулю скоростью, означает, что частица равномерно движется по окружности радиусом г. Опреде­лим этот радиус.

Согласно второму закону Ньютона: mv^2/r = qBv, oтсюда r=mv_x/q

Время, за которое частица делает полный оборот (пери­од обращения), равно: T=2*Pi*r/v_x = 2*Pi*m/qB, а шаг спирали равен h = V_y*T = V_y*2*Pi*m/qB = 2*Pi*V*ctga.

Использование действия магнитного поля на движу­щийся заряд. Действие магнитного поля на движущийся за­ряд широко используют в современной технике, например в кинескопах телевизоров.

Сила Лоренца используется в ускорителе заряженных частиц для получения час­тиц с большими энергиями.

На действии магнитного поля основано также и устрой­ство приборов, позволяющих разделять заряженные части­цы по их удельным зарядам, т. е. по отношению заряда частицы к ее массе, и по полученным результатам точно определять массы частиц. Такие приборы получили назва­ние масс-спектрографов.