Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
9. Теплоёмкость идеального газа — отношение количества теплоты, сообщённого газу, к изменению температуры Т, которое при этом произошло.
Молярная теплоёмкость — теплоёмкость 1 моля идеального газа.
,
молярная теплоёмкость идеального газа с i степенями свободы при постоянном объёме (для одного моля идеального газа) равна: , где R ≈ 8,31 Дж/(моль·К) — универсальная газовая постоянная. А при постоянном давлении
Равновесные процессы в идеальном газе:
Адиабатический
В адиабатическом процессе теплообмена с окружающей средой не происходит, то есть . Однако, объём, давление и температура меняются, то есть .
Следовательно, теплоёмкость идеального газа в адиабатическом процессе равна нулю: .
Изотермический
В изотермическом процессе постоянна температура, то есть . При изменении объёма газу передаётся (или отбирается) некоторое количество тепла. Следовательно, теплоёмкость идеального газа равна бесконечности:
Изохорный
В изохорном процессе постоянен объём, то есть . Элементарная работа газа равна произведению изменения объёма на давление, при котором происходит изменение (). Первое Начало Термодинамики для изохорного процесса имеет вид:
А для идеального газа . Таким образом, , где — число степеней свободы частиц газа.
Другая формула: , где γ — показатель адиабаты, R — универсальная газовая постоянная.
Работа газа при изотермическом расширении
Работа, совершенная идеальным газом в изотермическом процессе, равна , где — число частиц газа, — температура, и — объём газа в начале и конце процесса, — постоянная Больцмана.
Первый закон термодинамики для изотермического процесса записывается в виде: Q = A, где подразумевается, что внутренняя энергия системы в изотермическом процессе не изменяется.
изобарическом расширении
Работа, совершаемая газом при расширении или сжатии газа, равна .
10. Реальный газ — газ, который не описывается уравнением состояния идеального газа Клапейрона — Менделеева. Реальные газы могут быть переведены в жидкое и даже в твёрдое состояние, а идеальные — не могут.
Зависимости между его параметрами показывают, что молекулы в реальном газе взаимодействуют между собой и занимают определенный объём. Состояние реального газа часто на практике описывается обобщённым уравнением Менделеева — Клапейрона: , где p — давление; V — объем T — температура; Zr = Zr (p,T) — коэффициент сжимаемости газа; m — масса; М — молярная масса; R — газовая постоянная.
Уравнение состояния газа Ван-дер-Ваальса — уравнение, связывающее основные термодинамические величины в модели газа Ван-дер-Ваальса и учитывающее основные характеристики газа с межмолекулярным взаимодействием.
Термическим уравнением состояния (или, часто, просто уравнением состояния) называется связь между давлением, объёмом и температурой.
Для одного моля газа Ван-дер-Ваальса оно имеет вид: Где — давление, — молярный объём, — абсолютная температура, — универсальная газовая постоянная.
Видно, что это уравнение фактически является уравнением состояния идеального газа с двумя поправками. Поправка учитывает силы притяжения между молекулами (давление на стенку уменьшается, так как есть силы, втягивающие молекулы приграничного слоя внутрь), поправка — объем молекул газа.
Для молей газа Ван-дер-Ваальса уравнение состояния выглядит так: , где — объём.
11. Статистическая физика — это раздел теоретической физики, посвященный изучению систем с произвольным (часто — бесконечным или несчетным) числом степеней свободы. Изучаемые системы могут быть как классическими, так и квантовыми.
Статистическая физика даёт вывод термодинамики многих реальных систем: идеальных газов, реальных газов, квантовых газов, простых конденсированных сред (например, идеальных кристаллов, спиновых цепочек). В частности, она даёт явные соотношения для используемых в термодинамике энтропии, термодинамической работы, внутренней энергии и объясняет закон неубывания энтропии.
Первое начало термодинамики — один из трёх основных законов термодинамики, представляет собой закон сохранения энергии для термодинамических систем. Авторы: Майер, Джоуль, Гельмгольц. Согласно первому началу термодинамики, термодинамическая система может совершать работу только за счёт своей внутренней энергии или каких-либо внешних источников энергии. Первое начало термодинамики часто формулируют как невозможность существования вечного двигателя первого рода, который совершал бы работу, не черпая энергию из какого-либо источника.
1. Если , то это означает, что тепло к системе подводится.
2. Если , аналогично — тепло отводится.
3. Если , то система не обменивается теплом с окружающей средой и называется адиабатически изолированной.
Первое начало термодинамики:
Здесь — масса газа, — молярная масса газа, — молярная теплоёмкость при постоянном объёме, — давление, объём и температура газа соответственно, причём последнее равенство верно только для идеального газа.
Тепловые процессы можно разделить на обратимые и необратимые. Обратимым называется процесс, который можно провести в противоположном направлении через все те же самые промежуточные состояния.
Второе начало термодинамики — физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов передачи тепла между телами.
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 может равняться абсолютному нулю (невозможно построить замкнутый цикл, проходящий через точку с нулевой температурой). Второе начало термодинамики является постулатом, не доказываемым в рамках термодинамики.
12. Электрический заряд — это физическая скалярная величина, определяющая способность тел быть источником электромагнитных полей и принимать участие в электромагнитном взаимодействии. Впервые понятие введено в законе Кулона.
Единица измерения заряда в СИ — кулон — электрический заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А за время 1 с.
Закон сохранения электрического заряда гласит, что алгебраическая сумма зарядов электрически замкнутой системы сохраняется.
Закон Кулона — это закон, описывающий силы взаимодействия между точечными электрическими зарядами. В векторном виде в формулировке Ш. Кулона закон записывается следующим образом:
, где — сила, с которой заряд 1 действует на заряд 2; — величина зарядов; — радиус-вектор (вектор, направленный от заряда 1 к заряду 2, и равный, по модулю, расстоянию между зарядами — ); — коэффициент пропорциональности.
Напряжённость электрического поля — векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы действующей на неподвижный пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда : .
Число линий вектора E, пронизывающих некоторую поверхность S, называется потоком вектора напряженности NE. , где - проекция вектора на нормаль и к поверхности dS.
Теорема Гаусса выражает связь (а именно равенство с точностью до постоянного коэффициента) между потоком напряжённости электрического поля сквозь замкнутую поверхность и зарядом в объёме, ограниченном этой поверхностью. Применяется отдельно для вычисления электростатических полей. Также теорема Гаусса верна для любых полей, для которых верен закон Кулона. Позволяет в частности вывести степень расстояния в законе Кулона «из первых принципов», а не постулировать ее.
Теорема Гаусса для напряжённости электрического поля в вакууме. Общая формулировка: Поток вектора напряжённости электрического поля через любую произвольно выбранную замкнутую поверхность пропорционален заключённому внутри этой поверхности электрическому заряду.
, где — поток вектора напряжённости электрического поля через замкнутую поверхность , — полный заряд, содержащийся в объёме, который ограничивает поверхность , — электрическая постоянная.
Применение: Является (вкупе с уравнением о нулевой циркуляции электрического поля) основным полевым уравнением электростатики.
В электродинамике теорема Гаусса также остается (полностью в том же виде) одним из главных уравнений — одним из четырех уравнений Максвелла.
В некоторых ситуациях теорема Гаусса может быть использована для прямого и легкого вычисления электростатического поля непосредственно. Это ситуации, когда симметрия задачи позволяет наложить на напряжённость электрического поля такие дополнительные условия, что вместе с теоремой Гаусса этого хватает для прямого элементарного вычисления (без применения двух обычных общих способов — решения уравнения в частных производных или лобового интегрирования кулоновских полей для элементарных точечных зарядов). Именно таким способом с использованием теоремы Гаусса может быть выведен и сам закон Кулона (см. выше).
Работа при перемещении заряда в электрическом поле. Если перемещение заряда происходило по линии напряженности поля на расстояние Ad = d1-d2, то работа равна , где d1 и d2 — расстояния от начальной и конечной точек до пластины В.
Циркуляцией вектора напряженности называется работа, которую совершают электрические силы при перемещении единичного положительного заряда по замкнутому пути L:
Так как работа сил электростатического поля по замкнутому контуру равна нулю (работа сил потенциального поля), следовательно циркуляция напряженности электростатического поля по замкнутому контуру равна нулю.