Теплоёмкость для различных состояний вещества

35.Политропным процессом называется процесс, все состояния которого удовлетворяются условию:

P· ⁿ = Const, (4.24)

где n – показатель политропы, постоянная для данного процесса.

при n = ±   = Const, (изохорный),

n = 0 P = Const, (изобарный),

n = 1 T = Const, (изотермический),

n =  P· = Const, (адиабатный).

Цикл карно

Суммарная работа цикла l_ц графически изображается площадью 12341.

Термический к. п. д. цикла

.

(5.2)

 

Количество теплоты q₁ и q₂ определим из уравнений

 

Подставляя полученные значения q₁ и q₂ в уравнение (5.2), находим

-второго закона термодинамики: Невозможен процесс, единственным результатом которого была бы передача энергии путем теплообмена от тела с низкой температурой к телу с более высокой температурой

-энтропия

Это связано с тем, что в процессе часть энергии рассеивается, например, за счет трения, излучения и т. п. Т. о. практически все процессы в природе необратимы. В любом процессе часть энергии теряется. Для характеристики рассеяния энергии вводится понятие энтропии. (Величина энтропии характеризует тепловое состояние системы и определяет вероятность осуществления данного состояния тела. Чем более вероятно данное состояния, тем больше энтропия.) Все естественные процессы сопровождаются ростом энтропии. Энтропия остается постоянной только в случае идеализированного обратимого процесса, происходящего в замкнутой системе, то есть в системе, в которой не происходит обмен энергией с внешними по отношению к этой системе телами.

Энтропия – это такая функция состояния системы, бесконечно малое изменение которой в обратимом процессе равно отношению бесконечно малого количества теплоты, введенного в этом процессе, к температуре, при которой оно вводилось.

Тепловые холодильники

из всех периодически действующих тепловых машин, имеющих одинаковые температуры нагревателей (Т ₁) и холодильников (Т ₂), наибольшим к.п.д. обладают обратимые машины. К.П.Д. обратимых машин при равных Т ₁ и Т ₂ равны и не зависят от природы рабочего тела.

Q = Q ₂ - Q ₁ < 0, следовательно A < 0.

Без совершения работы нельзя отбирать теплоту от менее нагретого тела и отдавать ее более нагретому.

 

37. Реальным газом называется газ, в котором молекулы имеют конечные размеры (их объем отличен от нуля) и между ними действуют силы межмолекулярного взаимодействия: силы притяжения и силы отталкивания. На рис. 3.5,а приведены графические зависимости сил молекулярного взаимодействия от расстояния между центрами масс молекул

Уравнение Ван-дер-Ваальса

Фазовые превращения

• I рода:

жидкость ↔ газ;

газ ↔ твердая фаза;

жидкость ↔ твердая фаза.

Фазовый переход I рода сопровождается выделением/поглощением тепла.

• II рода:

твердая фаза ↔ твердая фаза;

резистивное состояние ↔ сверхпроводящее состояние;

обычная жидкость ↔ сверхтекучая жидкость.

Эффект Джоуля-Томпсона

Процесс прохождения газа через пористую перегородку называется дросселированием. Процесс дросселирования необратим и сопровождается возрастанием энтропии. Для идеального газа дросселирование не приводит к изменению его температуры, а для реального газа - приводит. Изменение температуры газа при дросселировании, называется эффектом Джоуля-Томсона

38.Закон сохранения энергии

Закон Кулона

- основной закон электростатики.

ДИЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОНИЦАЕМОСТЬ - важнейшая эл--динамич. характеристика среды (газа, жидкости, твёрдого тела, нейтронного вещества), частицы к-рой обладают зарядом или магн. моментом; понятие Д. п. иногда распространяют и на непротяжённые системы (атом, ядро, нуклоны). Д. п. описывает как внутр. свойства среды (спектр возбуждений, взаимодействие частиц), так и результат воздействия на неё внеш. зарядов или токов (неупругое рассеяние заряж. частиц, прохождение эл--магн. волн). Д. п. содержится в материальных ур-ниях, к-рые дополняют систему Максвелла уравнений, делая её замкнутой.

Определение и общие свойства. В простейшем статич. случае Д. п. (наз. также статич. Д. п.) показывает, во сколько раз уменьшится кулоновское взаимодействие зарядов, не испытывающих обратного влияния среды, при переносе их из вакуума в данную среду (см.Кулона закон). Одновременно Д. п. связывает материальным ур-нием электрич. индукцию D с напряжённостью E электрич. поля в среде (см. Диэлектрики). Величина статич. Д. п. меняется от значений близких к 1 (в системе СГСЕ) для газов до 10⁴ для нек-рых сегнето-электриков (табл.). Она зависит от структуры вещества и внеш. условий, напр. темп-ры T.

Электрический заряд и его свойства

Электрический заряд и его свойства.
Электрический заряд дискретен, т.е. заряд любого тела составляет целое кратное от элементарного электрического заряда е (е = 1,6×10-19 Кл).
Электрон (me=9,11×10-31 кг), и протон(mp= 1,67×10 –27) являются соответственно носителями элементарных отрицательного и положительного зарядов.

)проводники II-го рода – перенос в них зарядов ведет к химическим изменени-ям(кислоты). Диэлектрики (стекло, пластмассы) – тела, в которых практически отсутствуют свободные заряды. Полупроводники – занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками(кремний, германий).
единица эл. заряда – Кл, производная единица, т.к. определяется через ток. 1 Кл – эл. заряд, проходящий через поперечное сечение проводника при силе тока 1 А за время 1с.
З-н Кулона. Точечным наз-ся заряд, сосредоточенный на теле, линейные разме-ры которого пренебрежимо малы по сравнению с расстоянием до других заря-женных тел, с которыми он взаимодействует.
сила взаимодействия между двумя неподвижными точечными зарядами, нахо-дящимися в вакууме, пропорциональна зарядам q1 и q2 и обратно пропорцио-нальна квадрату расстояния r между ними:
k – коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц.

39. Напряжённость электри́ческого по́ля — векторная физическая величина, характеризующаяэлектрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы действующей на неподвижный^[1] пробный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда :

.

Электрическое поле

. В соответствии с теорией близкодействия, утверждающей, что силовые взаимодействия между телами осуществляются через посредство особой материальной среды, окружающей взаимодействующие тела и передающей любые изменения таких взаимодействий в пространстве с конечной скоростью, таким агентом является электрическое поле.

Принцип суперпозиции. Напряжённость поля, создаваемого системой неподвижных точечных зарядов q ₁, q ₂, q ₃, , q_n, равна векторной сумме напряжённостей электрических полей, создаваемых каждым из этих зарядов в отдельности.

Поле точечного заряда

поля, создаваемого точечным зарядом q в однородной изотропной среде на расстоянии r от заряда

Графическое изображение электрического поля. Метод графического изображения электрического поля был предложен английским физиком Майклом Фарадеем. Суть метода заключается в том, что на чертеже изображаются непрерывные линии, которые называют линиями напряженности, или силовыми линиями

40.Потенциал скалярная энергетическая характеристика электростатического поля. П. э. равен отношению потенциальной энергии взаимодействия заряда с полем к величине этого заряда. Напряжённость электростатического поля Е и потенциал j связаны соотношением: Е= —gradj.

. Связь между напряженностью электрического поля и потенциалом.

 

E_x d x + E_y d y + E_z d z = d ,

41. Работа, совершаемая силами электростатического поля при перемещении точечного заряда Q ₀из точки 1 в точку 2 равна разности потенциальных энергий этого заряда в начальной и конечной точках:

Циркуляция вектора напряженности электрического поля. Работа, совершаемая силами электрического поля при перемещении единичногоположительного заряда по замкнутому контуру длиной l, определяется как циркуляция вектора напряженности электрического поля:

Так как для замкнутого пути положения начальной и конечной точек перемещения заряда совпадают, то работа сил электрического поля на замкнутом пути равна нулю, а значит, равна нулю и циркуляция вектора напряженности, т.е.

.

Равенство нулю означает, что силы электрического поля являются силами консервативными, а само поле - потенциальным

Потенциальный характер

F_{э=k|q1||q2|/r}^{2=qE (аналогично Fт=Gm1m2/r2=mg),то работа – ее произведение на перемещение A=Fd=qEd, аналогично A=mg(h2-h1),разности потенциальной энергии в поле тяжести.Электрическая работа поля-перемещения заряда равна разности потенциальной энергии заряда между данными точками пространства, не зависит от формы траектории, пути, определяется только положением начальной и конечной точек в поле.}

42.Поток вектора напряженности электрического поля

как и для любого векторного поля важно рассмотреть свойства потока электрического поля. Поток электрического поля определяется традиционно.

Выделим малую площадку площадью Δ S, ориентация которой задается единичным вектором нормали n ⃗ (рис. 157).

Теорема Гаусса

Из определения потока вектора напряженности сквозь замкнутую поверхность, поток вектора напряженности сквозь сферическую поверхность радиуса r, которая охватывает точечный заряд Q, находящийся в ее центре (рис. 1), равен

Вычисление напряженности поля заряженных сферы и шара с помощью теоремы Гаусса

Рис. 1.8: Вычисление поля симметрично заряженного шара с помощью теоремы Гаусса

С другой стороны, заряд внутри той же сферы равен полному заряду шара Q, если r ≥ a. Приравнивая 4πr2E к умноженному на 4π зарядушара q, получаем:

E(r) = q∕r2.

Таким образом, во внешнем пространстве заряженный шар создает такое поле, как если бы весь заряд был сосредоточен в его центре. Этот результат справедлив при любом сферически симметричном распределении заряда.

Поле внутри шара равно E(r) = Q∕r2, где Q — заряд внутри серы радиуса r. Если заряд равномерно распределен по объему шара, то Q = q(r∕a)3. В этом случае

E(r) = qr∕a3 = (4π∕3)ρr,

где ρ = q∕(4πa3∕3) — плотность заряда. Внутри шара поле линейно спадает от максимального значения на поверхности шара до нуля в его центре (рис. 1.8).

43. Поляризацией диэлектрика называется процесс приобретения им отличного от нуля макроскопического дипольного момента.

Электрическим диполем называется система из двух равных по величине и противоположных по знаку точечных зарядов + q и – q, расположенных на расстоянии l друг от друга

Электрический момент диполя

. Вектор ,совпадающий по направлению с плечом диполя, называется электрическим моментом диполя