Тепловые двигатели. Машины, преобразующие внутреннюю энергию механическую работу называют тепловыми двигателями

Из второго з-на термодинамики: ни один тепловой двигатель не может иметь кпд равный единице (100%).

,где А - работа двигателя за цикл, Q - количество теплоты, полученное двигателем  за цикл.

Коэффициент полезного действия теплового двигателя:

         

КПД идеальной машины:

ИСПАРЕНИЕ И КОНДЕНСАЦИЯ. Парообразование - процесс превращения жидкости в пар. Конденсация - процесс превращения пара в жидкость. ИСПАРЕНИЕ - процесс парообразования с поверхности жидкости или твердого тела. Заключается в вылетании частиц (молекул, атомов),   которых превышает потенциальную энергию их связи с остальными частицами вещества. Скорость испарения зависит от: 1.    площади поверхности жидкости, 2.    температуры (увеличивается), хотя происходит при любой температуре и не требует постоянного притока тепла. Температура жидкости уменьшается. 3.    движения молекул над поверхностью жидкости или газа, 4.  рода вещества.
НАСЫЩЕННЫЙ И НЕНАСЫЩЕННЫЙ ПАР. Вещество в газообразном состоянии, находящееся в динамическом равновесии со своей жидкостью, наз. насыщенным паром. Динамическое равновесие заключается в том, что процессы испарения и конденсации уравновешены. Давление насыщенного пара в зависимости от температуры (кривая  а) растет быстрее, чем идеального газа (график b), т.к. с ростом температуры увеличивается концентрация, а p=nkT.
Основное свойство насыщенного пара - давление пара при постоянной температуре не зависит от объема
ВЛАЖНОСТЬ. ВЛАЖНОСТЬ. ВОЗДУХА - величина, характеризующая содержание водяных паров в воздухе. АБСОЛЮТНУЮ влажность измеряют плотностью водяного пара в воздухе (r,  ,) или его парциальным давлением p (Па).   ОТНОСИТЕЛЬНАЯ влажность показывает, сколько процентов составляет абсолютная влажность от необходимой для насыщения воздуха при данной температуре: .  Температура, при которой воздух в процессе своего охлаждения становится насыщенным водяными парами, наз. точкой росы  .
Приборы для измерения влажности: волосной гигрометр,                             жидкостный (конденсационный) гигрометр,                             гигрометр психрометрический (психрометр).

3. Электродинамика Закон сохранения электрического заряда.

Алгебраическая сумма зарядов, составляющих замкнутую систему, остается неизменной при любых взаимодействиях зарядов этой системы.

Закон Кулона.

Сила взаимодействия двух точечных неподвижных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
Электрическое поле. Напряженность электрического поля.
Электрическое поля (впервые - М. Фарадей) - особый вид материи, существующий вокруг любого электрического заряда и проявляющий себя в действии на другие заряды.
Напряженность  -  силовая характеристика электрического поля.

Напряженность - векторная физическая величина, численно равная отношению

силы, действующей на заряд, помещенный в данную точку данного поля, к величине этого заряда

Е=k*q/r²

Принцип суперпозиции полей:   напряженность поля, созданного системой зарядов равна геометрической сумме напряженностей полей, созданных каждым зарядом. Т.е. напряженности складываются геометрически: 

Работа электростатического поля по перемещению заряда.

Если обозначить координаты заряда в начальной и последующей точках r1 и r2, то: 

W=qEr - потенциальная энергия заряда в данной точке электростатического поля. Зависит от выбора начальной точки отсчета потенциальной энергии. Тогда:

 - наиболее общий способ расчета работы в электростатическом поле

Т. е. работа при перемещении заряда между двумя точками в электростати­ческом поле -  не зависит от формы тра­ектории, а зависит от положения этих точек. - равна убыли потенциальной энергии заряда в этом поле; - работа по замкнутой траектории равна нулю.
Потенциал. Разность потенциалов. Напряжение. Потенциал электростатического поля — скалярная величина, равная отношению потен­циальной энергии заряда в поле к этому заряду:       - энергетическая характеристика поля в данной точке. Потенциал не зависит от величины заряда, помещенного в это поле.

следствие принци­па суперпозиции полей (потенциалы складываютсяалгебраически).

Потенциал численно равен работе поля по перемещению единичного положительного заряда из данной точки электрического поля в бесконечность. В СИ потенциал измеряется в вольтах:

Разность потенциалов

Напряжение — разность значений потенциала в начальной и конечнойточках траектории.  Напряжение численно равно работе электростатического поля при перемещении единичного положительного заряда вдоль силовых линий этого поля.           Разность потенциалов (напряжение) не зависит от выбора системы координат!

Связь между напряженностью и напряжением.

Из доказанного выше:

Из этого соотношения видно: 1. Вектор напряженности направлен в сторону уменьшения потенциала. 2. Электрическое поле существует, если существует разность потенциалов. 3. Единица напряженности:      -   Напряженность поля равна

Эквипотенциальные поверхности. ЭПП - поверхности равного потенциала. Свойства ЭПП: - работа при перемещении заряда вдоль эквипотенциальной поверхности не совершается; - вектор напряженности перпендикулярен к ЭПП в каждой ее точке.

Потенциальная энергия взаимодействия зарядов.

Потенциал поля точечного заряда

Потенциал заряженного шара а) Внутри шара Е=0, следовательно, потенциалы во всех точках внутри заряженного металлического шара одинаковы (!!!) и равны потенциалу на поверхности шара. б) Снаружи поле шара убывает обратно пропорционально расстоянию от центра шара, как и в случае точечного заряда.

Перераспределение зарядов при контакте заряженных проводников. Переход зарядов происходит до тех пор, пока потенциалы контактирующих тел не станут равными.

Электрическая емкость. Конденсаторы.

Электрической емкостью проводника наз. отношение заряда проводника к его потенциалу:  .

Емкость шара в СИ:

  -

Конденсатор представляет собой систему из двух проводников, разделенных слоем диэлектрика, толщина которого мала по сравнению с размерами проводников. Проводники наз. обкладками конденсатора. Если заряды пластин конденсатора одинаковы по модулю и противоположны по знаку, то под зарядом конденсатора понимают абсолютное значение заряда одной из его обкладок.

Емкость плоского конденсатора.

 

,

Соединения конденсаторов.

Параллельное соединение конденсаторов

Обкладки конденсаторов соединяют попарно, т.е. в системе остается два изолированных проводника, которые и представляют собой обкладки нового конденсатора

Последовательное соединение конденсаторов

Производят только одно соединение, а две оставшиеся обкладки - одна от конденсатора С1 другая от конденсатора С2 - играют роль обкладок нового конденсатора.