- •Вопрос 1.Радиус-вектор.Вектор перемещения.
- •Вопрос 2.Скорость перемещения. Средняя и мгновенная скорости.
- •Вопрос 4.Ускорение.Модуль ускорения.
- •Вопрос 5.Неравномерное движение точки по криволинейной траектории.
- •Тема 5. Законы ньютона.
- •Вопрос 1. Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона.
- •Вопрос 2. Второй закон Ньютона.
- •Вопрос 3. Третий закон Ньютона.
- •Вопрос 4. Полный импульс системы.
- •Вопрос 5. Центр масс(центр инерции). Уравнение движения центра масс.
- •Тема 6. Закон сохранения импульса.
- •Вопрос 1. Замкнутая и незамкнутая системы в механике. Закон сохранения импульса.
- •Тема 7. Работа. Мощность. Энергия.
- •Вопрос 1. Определение элементарной работы, различные выражения.
- •Вопрос 2. Мощность, ее выражение через силу и скорость тела.
- •Вопрос 3. Кинетическая энергия и ее выражение через импульс тела.
- •Вопрос 4. Консервативные силы, их работа. Потенциальная энергия.
- •Вопрос 3. Получить выражение для момента инерции.
- •Вопрос 4. Основной закон динамики для вращения тела вокруг неподвижной оси.
- •Вопрос 5. Плоские движения твердого тела.
- •Вопрос 7. Кинетическая энергия при вращательном движении.
- •Тема 9. Закон сохранения момента импульса.
- •Вопрос 1. Получить закон сохранения момента импульса.
- •Тема 10. Силовые поля
- •Вопрос 1. Понятие поля. Поля консервативных сил.
- •Вопрос 2.Потенциальные кривые
- •Вопрос 4.Получить выражение потенциальной энергии
- •Тема 11.Принцип относительности в механике
- •Вопрос 1.Принцип относительности Галилея.
- •Вопрос 2. Постулаты специальной теории относительности(сто).
- •Вопрос 3. Сокращение длины.
- •Вопрос 4. Замедление времени.
- •Вопрос 5. Интервал между событиями.
- •Вопрос 6. Релятивистский закон сложения скоростей.
- •Вопрос 7. Кинетич. Энергия релятивистской частицы. Энергия покоя. Полная энергия.
- •Вопрос 8.Релятивистский Импульс.
- •Вопрос 9.Взаимосвязь массы и энергии в теории относительности.
- •Тема 12. Молекулярная физика.
- •Вопрос 1.Молекулярные системы.
- •Вопрос 2.Идеальный газ
- •Вопрос 3.Основные уравнения мкт
- •Вопрос 4.Средняя кинетическая энергия
- •Вопрос 5.Степени свободы молекул.
- •Тема 13.Классическая статика.
- •Вопрос 1.Распределение молекул по скоростям(Закон Максвелла).
- •Вопрос 2. Средняя арифметическая и средняя квадратичная скорости
- •Вопрос 3.Барометрическая формула. Закон Больцмана.
- •Тема 14. Явления переноса в газах
- •Вопрос 1.Столкновение молекул.
- •Вопрос 2.Диффузия.
- •Вопрос 3.Вязкость (внутреннее трение)
- •Вопрос 4.Теплопроводность
- •Тема 15. Основные понятия термодинамики
- •Вопрос 1. Основные понятия. Обратимые и необратимые процессы.
- •Вопрос 2. Первое начало термодинамики.
- •Вопрос 3.Изохорический процесс. Его можно осуществить, нагревая газ при закрепленном поршне. Подставим выражения для dQ и dU.
- •Вопрос 7.Работа.
- •Вопрос 8.Теплоемкость газов.
- •Тема 16.
- •Вопрос 1. Энтропия
- •Вопрос 2,3,4. Изобарический, изохорический, изотермический
- •Вопрос 6.Теперь мы можем сформулировать II начало термодинамики.
- •Вопрос 7. Круговые процессы (циклы)
- •Тема 18.Вопрос 1.Агрегатные состояния вещества
- •Тема 17.Вопрос 1. Реальные газы
- •Вопрос 2.Состояние реальных газов. Уравнение Ван-дер-Ваальса
- •Вопрос 3. Изотермы реального газа
- •Вопрос 4.Внутреняя энергия реального газа.Эффект джоуля-томсона.
- •Тема 18. Вопрос 2. Жидкости
- •Вопрос 3.
Вопрос 2. Первое начало термодинамики.
Первое начало термодинамики получено на основании множества опытных данных – по сути это закон сохранения энергии с учетом тепловых явлений. Оно имеет несколько формулировок.
1 |
«Теплота Q, сообщаемая системе идет на увеличение внутренней энергии dU системы и на работу A, совершаемую системой против внешних сил» |
|
|
2 |
«Изменение внутренней энергии dU системы происходит только за счет сообщения ей теплоты и (или) совершения над ней работы внешними силами»(А = А) |
|
|
3 |
«Невозможно построить вечный двигатель первого рода, т.е. такой периодически действующий двигатель, который совершал бы работу бóльшую, чем затраченная теплота» |
если сист. возвр. в исходное состояние, dU = 0 и A= Q |
Первое начало термодинамики «разрешает» построение такой тепловой машины, которая переводила бы всю затраченную теплоту в работу. Такая машина получила название вечного двигателя второго рода. Но согласно второму началу термодинамики создание такой машины невозможно. Иначе говоря, в любой тепловой машине всегда получается работы меньше, чем затрачивается энергии, часть затраченной энергии рассеивается в окружающей среде.
Вопрос 3.Изохорический процесс. Его можно осуществить, нагревая газ при закрепленном поршне. Подставим выражения для dQ и dU.
; |
после сокращений получим выражение для теплоемкости СV |
|
|
молярная теплоемкость идеального газа при постоянном объеме - она не зависит от температуры и определяется только числом степеней свободы молекул |
Вопрос 5.Изобарический процесс. Нагреваем газ при свободном ходе поршня – поршень будет перемещаться, когда давление внутри превышает давление извне (а оно постоянно). Если эти давления сравняются, поршень остановится.
|
подставим dQ, dU и А в I начало и после сокращений получим Ср |
||
|
молярная теплоемкость идеального газа при постоянном давлении – не зависит от температуры |
||
|
связь между молярными теплоемкостями, Ср СV потому, что при теплота идет не только на увеличение внутренней энергии, но и на работу против внешних сил |
Вопрос 4.Изотермический процесс. Представим себе, что цилиндр с поршнем помещен в очень большой сосуд с жидкостью. Вначале температура Т у жидкости и газа одинакова. Будем очень медленно поднимать поршень. Газ расширится, его температура уменьшится на dT, и теплота от жидкости перейдет к газу. При этом температура жидкости практически не изменится, т.к. у нее очень большой запас внутренней энергии. Перемещая бесконечно медленно поршень, мы в результате нагреем газ при постоянной температуре. Опуская поршень, мы таким же образом можем охладить газ. Естественно, такой процесс реально не осуществим, это идеализация, но она важна при теоретическом рассмотрении процессов в газах.
|
теплоемкость газа при становится бесконечно большой, т.е. все тепло, подводимое к газу «перерабатывается» им и переводится в работу |
Вопрос 6. Адиабатический процесс – это процесс, происходящий без теплообмена с окружающей средой. Его можно практически осуществить двумя способами: 1)теплоизолировать цилиндр – лучший теплоизолятор – вакуум, и перемещать поршень или 2) очень быстро переместить поршень, так чтобы теплообмен с окружающей средой не успел осуществиться (теплообмен – медленный процесс при не очень больших Т).
|
из I начала термодинамики; чтобы проинтегрировать это уравнение, надо «избавиться» от одной из переменных p,V, T. |
|
найдем dT, продифференцировав уравнение Менделеева-Клапейрона и подставим в |
|
сокращая и учитывая, что , получим дифференциальное уравнение с двумя переменными p и V |
|
разделим переменные, обозначим = Ср / СV и проинтегрируем; lnС – константа интегрирования |
Таким образом, на основе I начала термодинамики мы получили уравнение адиабатического процесса. Так как при таком процессе изменяются все три параметра p,V,T, то можно записать три уравнения процесса:
|
уравнения адиабатического процесса. Для получения второго и третьего уравнений следует использовать уравнение Менделеева – Клапейрона , - показатель степени адиабаты. |
|
|
|