- •§1. Несколько вводных замечаний о предмете физики.
- •§2. Механика
- •2.2. Кинематика движения материальной точки. Характеристики движения.
- •2.3. Вектор скорости. Средняя и мгновенная скорость.
- •2.4. Путь при неравномерном движении.
- •2.6. Криволинейное движение.
- •2.6.1. Ускорение при криволинейном движении (тангенциальное и нормальное ускорение).
- •2.7. Кинематика вращательного движения.
- •2.7.1. Угловая скорость.
- •2.7.2. Угловое ускорение.
- •2.7.3. Связь между линейной и угловой скоростью.
- •§3. Динамика
- •3.2. II закон Ньютона.
- •3.3. III закон Ньютона.
- •3.4. Импульс. Закон сохранения импульса.
- •3.5. Работа и энергия.
- •3.6. Мощность.
- •3.7. Энергия.
- •3.8. Кинетическая энергия тела.
- •3.9. Потенциальное поле сил. Силы консервативные и неконсервативные.
- •3.10. Потенциальная энергия тела в поле сил тяжести (в поле тяготения Земли).
- •3.11. Потенциальная энергия в гравитационном поле (в поле всемирного тяготения).
- •3.12. Потенциальная энергия упруго деформированного тела.
- •3.13. Закон сохранения энергии.
- •§4. Механика твердого тела.
- •4.1. Поступательное движение твердого тела.
- •4.2. Вращательное движение твердого тела.
- •4.3. Момент импульса тела.
- •4.4. Закон сохранения момента импульса.
- •4.5. Основное уравнение динамики вращательного движения.
- •4.6. Кинетическая энергия вращающегося твердого тела.
- •4.7. Работа внешних сил при вращательном движении твердого тела.
- •§5. Гидродинамика
- •5.1. Линии и трубки тока.
- •5.2. Уравнение Бернулли.
- •5.3. Силы внутреннего трения.
- •5.4. Ламинарное и турбулентное течения.
- •5.5. Течение жидкости в круглой трубе.
- •5.6. Движение тел в жидкостях и газах.
- •§6. Всемирное тяготение.
- •6.1. Законы Кеплера.
- •6.2. Опыт Кавендиша.
- •6.3. Напряженность гравитационного поля. Потенциал гравитационного поля.
- •§7. Основы теории относительности.
- •7.1. Принцип относительности.
- •7.2. Постулаты специальной (частной) теории относительности. Преобразования Лоренца
- •7.3. Следствия из преобразований Лоренца.
- •7.4. Интервал между событиями.
- •§8. Колебания.
- •8.1. Общие сведения.
- •8.2. Уравнение гармонического колебательного движения.
- •8.3. Графическое изображение гармонических колебаний. Векторная диаграмма.
- •8.4. Скорость, ускорение и энергия колеблющегося тела.
- •8.5. Гармонический осциллятор.
- •8.6. Малые колебания системы вблизи положения равновесия.
- •8.7. Математический маятник.
- •8.8. Физический маятник.
- •8.9. Затухающие колебания.
- •8.10. Вынужденные колебания. Резонанс.
- •Молекулярная физика и термодинамика §9. Молекулярная физика
- •9.1. Предмет и методы молекулярной физики.
- •9.2. Термодинамическая система. Параметры состояния системы. Равновесное и неравновесное состояние.
- •9.2.1. Идеальный газ. Параметры состояния идеального газа.
- •9.2.2. Газовые законы.
- •9.2.3. Закон Авогадро.
- •9.2.4. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева Клапейрона).
- •Физический смысл универсальной газовой постоянной.
- •9.2. Основное уравнение кинетической теории газов
- •9.3. Барометрическая формула. Распределение Больцмана
- •9.4. Максвелловское распределение молекул по скоростям
- •9.5. Явления переноса. Длина свободного пробега молекул
- •9.6. Явление диффузии
- •9.7. Явление теплопроводности и вязкости
- •§10. Термодинамика
- •10.1. Внутренняя энергия идеального газа
- •10.2. Работа и теплота. Первое начало термодинамики
- •10.3. Работа газовых изопроцессов
- •10.4. Молекулярно-кинетическая теория теплоемкостей
- •10.5. Адиабатический процесс
- •10.6. Круговые обратимые процессы. Цикл Карно
- •10.7. Понятие об энтропии. Энтропия идеального газа
- •10.8. Второе начало термодинамики
- •10.9. Статистическое толкование второго начала термодинамики
- •§11. Реальные газы
- •11.1. Уравнение Ван-дер-Ваальса
- •11.2. Критическое состояние вещества
- •11.3. Эффект Джоуля-Томсона
11.2. Критическое состояние вещества
В
Р
Если изотермически сжимать газ при температуре, меньшей Tкр (изотерма для T = T1), то газ перейдет в двухфазное состояние и затем в жидкое. Газообразное состояние при T Tкр часто называют паром. Легко видеть, что, если T Tкр , то, сжимая газ изотермически, его нельзя превратить в жидкость (изотерма для T = T2 ). Это обстоятельство позволило понять, что любой газ можно превратить в жидкость, лишь охладив его до температуры ниже критической и сжимая его. Это предположение впервые высказал Д.И. Менделеев, и он же впервые ввел понятие критической температуры, проводя исследования коэффициента поверхностного натяжения. Учитывая вышесказанное, ученым удалось сжижить все известные газы.
При критическом состоянии различие в плотности жидкости и насыщенного пара пропадает. Критическое состояние представляет собой смесь частичек жидкости и пара, которые непрерывно распадаются, превращаясь друг в друга. Вещество при подходе к критической точке мутнеет, так как свет сильно рассеивается на этих неоднородностях среды.
11.3. Эффект Джоуля-Томсона
В реальном газе между молекулами действуют силы притяжения и отталкивания. Силы притяжения обусловлены дипольным взаимодействием молекул. Некоторые молекулы могут представлять собой постоянные диполи. Для неполярных молекул основой притяжения является взаимодействие мгновенных осциллирующих диполей. Силы отталкивания обусловлены взаимодействием электронных оболочек молекул. Они проявляются в основном при сближении молекул и быстро убывают с увеличением расстояния между молекулами. Силы же притяжения наоборот преобладают при большом расстоянии между молекулами. Результирующая сила взаимодействия двух молекул равна сумме этих сил и имеет вид, изображенный на рис. 11.4 . При расстоянии между молекулами r = ro сила отталкивания равна силе притяжения и результирующая сила F = 0 . При расстоянии между молекулами r ro преобладает сила отталкивания, при расстоянии r ro преобладает сила притяжения.
ЛЕКЦИЯ 1 4
§1. Несколько вводных замечаний о предмете физики. 4
§2. Механика 5
2.2. Кинематика движения материальной точки. Характеристики движения. 6
2.3. Вектор скорости. Средняя и мгновенная скорость. 8
2.4. Путь при неравномерном движении. 9
ЛЕКЦИЯ 2 11
2.6. Криволинейное движение. 11
2.6.1. Ускорение при криволинейном движении (тангенциальное и нормальное ускорение). 11
2.7. Кинематика вращательного движения. 13
2.7.1. Угловая скорость. 13
2.7.2. Угловое ускорение. 15
2.7.3. Связь между линейной и угловой скоростью. 15
ЛЕКЦИЯ 3 17
§3. Динамика 17
3.2. II закон Ньютона. 20
3.3. III закон Ньютона. 21
3.4. Импульс. Закон сохранения импульса. 22
3.5. Работа и энергия. 24
ЛЕКЦИЯ 4 25
3.6. Мощность. 25
3.7. Энергия. 26
3.8. Кинетическая энергия тела. 27
3.9. Потенциальное поле сил. Силы консервативные и неконсервативные. 28
3.10. Потенциальная энергия тела в поле сил тяжести (в поле тяготения Земли). 29
3.11. Потенциальная энергия в гравитационном поле (в поле всемирного тяготения). 30
3.12. Потенциальная энергия упруго деформированного тела. 31
ЛЕКЦИЯ 5 32
3.13. Закон сохранения энергии. 32
§4. Механика твердого тела. 35
4.1. Поступательное движение твердого тела. 35
4.2. Вращательное движение твердого тела. 36
4.3. Момент импульса тела. 39
ЛЕКЦИЯ 6 42
4.4. Закон сохранения момента импульса. 42
4.5. Основное уравнение динамики вращательного движения. 42
4.6. Кинетическая энергия вращающегося твердого тела. 44
4.7. Работа внешних сил при вращательном движении твердого тела. 45
ЛЕКЦИЯ 7 47
§5. Гидродинамика 47
5.1. Линии и трубки тока. 47
5.2. Уравнение Бернулли. 47
5.3. Силы внутреннего трения. 48
5.4. Ламинарное и турбулентное течения. 49
5.5. Течение жидкости в круглой трубе. 49
5.6. Движение тел в жидкостях и газах. 50
ЛЕКЦИЯ 8 51
§6. Всемирное тяготение. 51
6.1. Законы Кеплера. 51
6.2. Опыт Кавендиша. 53
6.3. Напряженность гравитационного поля. Потенциал гравитационного поля. 54
ЛЕКЦИЯ 9 54
§7. Основы теории относительности. 54
7.1. Принцип относительности. 54
7.2. Постулаты специальной (частной) теории относительности. Преобразования Лоренца 55
7.3. Следствия из преобразований Лоренца. 57
7.4. Интервал между событиями. 59
ЛЕКЦИЯ 10 60
§8. Колебания. 60
8.1. Общие сведения. 60
8.2. Уравнение гармонического колебательного движения. 61
8.3. Графическое изображение гармонических колебаний. Векторная диаграмма. 62
8.4. Скорость, ускорение и энергия колеблющегося тела. 64
ЛЕКЦИЯ 11 66
8.5. Гармонический осциллятор. 66
8.6. Малые колебания системы вблизи положения равновесия. 67
8.7. Математический маятник. 68
8.8. Физический маятник. 69
ЛЕКЦИЯ 12 70
8.9. Затухающие колебания. 70
8.10. Вынужденные колебания. Резонанс. 73
ЛЕКЦИЯ 13 77
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА 77
§9. Молекулярная физика 77
9.1. Предмет и методы молекулярной физики. 77
9.2. Термодинамическая система. Параметры состояния системы. Равновесное и неравновесное состояние. 81
9.2.1. Идеальный газ. Параметры состояния идеального газа. 82
9.2.2. Газовые законы. 84
9.2.3. Закон Авогадро. 87
9.2.4. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева Клапейрона). 87
9.2. Основное уравнение кинетической теории газов 91
9.3. Барометрическая формула. Распределение Больцмана 92
ЛЕКЦИЯ 14 93
9.4. Максвелловское распределение молекул по скоростям 93
9.5. Явления переноса. Длина свободного пробега молекул 96
9.6. Явление диффузии 97
9.7. Явление теплопроводности и вязкости 98
ЛЕКЦИЯ 15 99
§10. Термодинамика 99
10.1. Внутренняя энергия идеального газа 100
10.2. Работа и теплота. Первое начало термодинамики 101
10.3. Работа газовых изопроцессов 102
10.4. Молекулярно-кинетическая теория теплоемкостей 103
10.5. Адиабатический процесс 104
10.6. Круговые обратимые процессы. Цикл Карно 105
ЛЕКЦИЯ 16 107
10.7. Понятие об энтропии. Энтропия идеального газа 107
10.8. Второе начало термодинамики 107
10.9. Статистическое толкование второго начала термодинамики 109
ЛЕКЦИЯ 17 110
§11. Реальные газы 110
11.1. Уравнение Ван-дер-Ваальса 110
11.2. Критическое состояние вещества 111
11.3. Эффект Джоуля-Томсона 112