Принципы радиосвязи смотри учебник стр. 262

Билет № 11

1. Давление и его изменения.
2. Трансформатор передача электроэнергии.
3. Задача на законы Ньютона.

 

Ответы:

1.Давление и сила давления.

Давлением называют отношение силы, действующей на поверхность тела перпендикулярно этой поверхности, к площади этой поверхности:

Давление принято обозначать буквой р. Поэтому можно записать формулу, используя буквенные обозначения (вспомним, что сила обозначается буквой F, а площадь — S):

Давление показывает, какая сила действует на единицу площади поверхности тела. Единица давления — паскалъ (Па).Силу, которая создает давление на какую-либо поверхность, называют силой давления.

Если умножить давление на величину площади поверхности, то можно вычислить силу давления:

сила давления = давление • площадь,

или то же самое в буквенных обозначениях:

Чтобы уменьшить давление, достаточно увеличить площадь, на которую действует сила. В случаях, когда необходимо увеличить давление, уменьшают площадь поверхности (при этом сила давления остается той же). Так, для увеличения давления затачивают колющие и режущие инструменты — ножницы, ножи, иглы, кусачки.

ТРАНСФОРМАТОР

Основа трансформатора — две катушки (иногда даже больше) с обмотками: первичной, подключенной к источнику переменного тока, и вторичной, куда подключается потребитель (рис. 7, а, б).

Катушки индуктивно связаны, они надеты на замкнутый сердечник, изготовленный из специальной трансформаторной стали.

Действие трансформатора основывается на законе электромагнитной индукции. Принцип его действия: когда по первичной обмотке проходит переменный ток, в сердечнике появляется переменное магнитное поле. Оно наводит ЭДС индукции во вторичной обмотке. Можно показать, что для трансформатора выполняется такое соотношение: где U и U, N и N соответственно, напряжения и число витков в первичной и вторичной обмотках, а. К — коэффициент трансформации.

Если К > 1 — трансформатор понижающий: напряжение на второй катушке U будет меньше напряжения на первой катушке U.

При К < 1 трансформатор повышающий, и выше будет напряжение U -

При нагрузке трансформатора близкой к номинальной преобразование переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения происходит практически без потери мощности: I U ~ I U.

Поэтому

 

Билет № 12

1. Температура и её изменения.
2. Открытый колебательный контур. Принцип радиосвязи.
3. Задача на свободное падение.

 

Ответы:

1. ТЕМПЕРАТУРА И ЕЕ ИЗМЕРЕНИЕ

Температура- скалярная величина, описывающая состояние термодинамического равновесия (состояния, при котором не происходит изменения микроскопических параметров).температура характеризует тепловое состояние системы и измеряется степенью его отклонения от принятого за нулевое, характеризует интенсивность хаотического движения молекул и измеряется их средней кинетической энергией. где и называется постоянной Больцмана.

Температура всех частей изолированной системы, находящейся в равновесии, одинакова. Измеряется температура термометрами в градусах различных температурных шкал. Существует абсолютная термодинамическая шкала (шкала Кельвина) и различные эмпирические шкалы, которые отличаются начальными точками. До введения абсолютной шкалы температур в практике широкое распространение получила шкала Цельсия (за О °С принята точка замерзания воды, за 100 °С принята точка

кипения воды при нормальном атмосферном давлении).

Единица температуры по абсолютной шкале называется Кельвином и выбрана равной одному градусу по шкале Цельсия: 1 К = 1°С. В шкале Кельвина за ноль принят абсолютный ноль температур, т. е. температура, при которой давление идеального газа при постоянном объеме равно нулю. Вычисления дают результат, что абсолютный ноль температуры равен- 273°С. Таким образом, между абсолютной шкалой температур и шкалой Цельсия существует связь Т = t °C + 273. Абсолютный ноль температур недостижим, так как любое охлаждение основано на испарении молекул с поверхности, а при приближении к абсолютному нолю скорость поступательного движения молекул настолько замедляется, что испарение практически прекращается. Теоретически при абсолютном ноле скорость поступательного движения молекул равна нулю, т. е. прекращается тепловое движение молекул.

 

 

2. Открытый колебательный контур смотри учебник стр. 260

Вариант 1

Если контур состоит из катушки и двух пластин плоского конденсатора, то под чем большим углом развернуты эти пластины, тем более свободно выходит электромагнитное поле в окружающее пространство (рис. 32, б). Предельным случаем раскрытого колебательного контура является удаление пластин на противоположные концы катушки. Такая система называется открытым колебательным контуром (рис. 32, в). В действительности контур состоит из катушки и длинного провода — антенны.

Вариант 2

Проводник, по которому протекает переменный ток, может стать источником электромагнитных волн. Проводя свои опыты, Генрих Герц использовал для возбуждения электромагнитных волн так называемый открытый колебательный контур. Открытый колебательный контур можно получить из уже известного вам закрытого, если одновременно уменьшать число витков в катушке и раздвигать обкладки конденсатора, уменьшая их площадь (рис. 8).

В результате получится прямой проводник, ток в котором направлен в одну и ту же сторону во всех сечениях, но значение силы тока не одинаково: на концах оно равно нулю, а в середине достигает максимума. Это и есть открытый колебательный контур. Переменный ток, протекающий в нем, порождает в окружающем пространстве переменное магнитное поле.

 

Билет № 13

1. Уравнение состояния идеального газа.
2. Понятие фотометрии. Законы освещённости.
3. Задача на закон Ома для участка цепи.

 

Ответы:

Фотометрия

Раздел физической оптики, посвященный измерению электромагнитного излучения оптического диапазона, называют фотометрией. Основной характеристикой процессов излучения, распространения и поглощения света является поток излучения. Потоком излучения называют отношение энергии излучения ко времени, за которое оно произошло. Отсюда следует, что поток излучения имеет размерность мощности. Как и всякая мощность, поток световой энергии выражается в ваттах. Некоторые приемники лучистой энергии, например, термоэлементы, реагируют только на количество поглощенной энергии независимо от спектрального состава излучения. Такого типа характеристики излучения называют энергетическими.

В технике широко применяются приемники, реакция которых зависит не только от энергии, приносимой светом, но и от его спектрального состава. Реакция таких приемников на два типа излучения, имеющие одинаковую энергию, но различный спектральный состав, различна. Такими селективными (избирательными) приемниками являются фотоэлементы, фотопластинки и в особенности глаз человека.

Законы освещённости.

Закон прямолинейного распространения света. В прозрачной однородной среде свет распространяется по прямым линиям. Этот закон позволяет объяснить, как возникают солнечные и лунные затмения.

При падении света на границу раздела двух сред часть света отражается в первую среду, а часть проходит во вторую среду, если она прозрачна, изменяя при этом направление своего распространения, т. е. преломляется,

Закон отражения. Угол падения равен углу отражения

Падающий луч АО, отраженный луч ОВ и перпендикуляр ОС, восставленный в точке падения? лежат в одной плоскости (рис. 44).

Закон преломления .Луч, падающий АО и преломленный ОВ лежат в одной плоскости с перпендикуляром CD, проведенным в точке падения луча к плоскости раздела двух сред (рис. 45).

 

 

Отношение синусов угла падения а и угла преломления у постоянно для данных двух сред и называется показателем преломления второй среды по отношению к первой:

Законы отражения света учитываются при построении изображения предмета в зеркалах (плоском, вогнутом и выпуклом) и проявляются в зеркальном отражении в перископах, в прожекторах, автомобильных фарах и во многих других технических устройствах.

Законы преломления света учитываются при построении изображения во всевозможных линзах, призмах и их совокупности (микроскоп, телескоп), а также в оптических приборах (бинокли, спектральные аппараты, фотоаппараты и проекционные аппараты),

 

Билет № 14

1. Расчёт количества теплоты при нагревании, плавлении, парообразовании

и сжигание топлива.

2. Электромагнитная природа света, скорость света.

3. Задача на расчёт кинетической и потенциальной энергии.

 

Ответы:

1. РАСЧЕТ КОЛИЧЕСТВА ТЕПЛОТЫ

Для подсчета количества теплоты необходимо знать удельную теплоемкость вещества, из которого сделано тело, его массу и разность между его начальной и конечной температурами. Предположим, что необходимо рассчитать количество теплоты, которое получает серебряная ложка массой 0,1 кг при нагревании от 20 °С до 60 °С. Для этого найдем в таблице удельную теплоемкость серебра

Это означает, что 1 кг серебра при нагревании на 1°С получает количество теплоты, равное 250 Дж. Соответственно 0,1 кг серебра при нагревании на 1 °С получает 25 Дж, а 0,1 кг серебра при нагревании на 40 °С— 25Дж-40°С= 1000 Дж, или 1 кДж.

Таким образом, для того чтобы найти количество теплоты, полученное телом при нагревании, нужно удельную теплоемкость вещества умножить на массу тела и на разность между конечной и начальной температурами.

Формула для расчета количества теплоты имеет следующий вид:

Где Q — количество теплоты, с — удельная теплоемкость вещества,

т — масса тела, t2 — конечная температура, tx — начальная температура.

По этой же формуле рассчитывается количество теплоты, отданное телом при охлаждении. В этом случае конечная температура тела меньше, чем начальная.

Разность температур и соответственно количество теплоты будут отрицательными. Знак «минус» перед Q означает, что внутренняя энергия тела уменьшается.

ЭНЕРГИЯ ТОПЛИВА

Хорошо известно, что для нагревания воды, приготовления пищи используют внутреннюю энергию топлива. Существуют различные виды топлива: уголь, торф, дрова, природный газ и др. При сгорании топлива выделяется энергия. Происходит это потому, что энергия топлива и кислорода, содержащегося в воздухе, больше, чем энергия образовавшегося из них углекислого газа.

Часто бывает необходимо рассчитать, какое количество теплоты выделяется при сгорании топлива. Это требуется, например, при проектировании двигателей для автомобилей, тепловозов, самолетов. Для этого нужно знать количество теплоты, выделяющееся при полном сгорании единицы массы различных видов топлива. Эта величина определяется опытным путем.

Кг топлива.

Удельную теплоту сгорания топлива обозначают буквой q и измеряют в

Удельная теплота сгорания природного газа равна

Это означает, что при полном сгорании 1 кг природного газа выделяется

4,4 • 10 энергии. При полном сгорании 5 кг природного газа выделяется

энергии в 5 раз больше, т. е. 22 • 10 Дж.

Таким образом, чтобы вычислить количество теплоты Q, выделившейся при полном сгорании топлива массой т, нужно удельную теплоту сгорания топлива q умножить на массу сгоревшего топлива т:

Плавление

Физическая величина, показывающая, какое количество теплоты необходимо затратить, чтобы превратить при температуре плавления кристаллическое вещество массой 1 кг в жидкость, называется удельной теплотой плавления.

Удельная теплота плавления обозначается буквой.Единица удельной теплоты плавления Удельная теплота плавления стали

Это означает, что для превращения 1 кг стали из твердого состояния в жидкое при температуре плавления (1500 °С) необходимо затратить

0,84 • 10 Дж энергии.

Для того чтобы рассчитать количество теплоты, необходимое для плавления кристаллического вещества массой т при температуре плавления, нужно удельную теплоту плавления. умножить на массу вещества:

При кристаллизации энергия, наоборот, выделяется и передается окружающим телам. При отвердевании вещества выделяется такое же количество теплоты, которое поглощается при его плавлении:

Минус указывает на то, что внутренняя энергия тела уменьшается.

ИСПАРЕНИЕ

Парообразование — процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное.

Различают два способа парообразования: испарение и кипение.

Испарение — процесс парообразования, происходящий с поверхности жидкости при любой температуре.

Кипение – процесс парообразования, происходящий во всём объёме жидкости при определённой температуре.

Удельной теплотой парообразования называют физическую величину, показывающую, какое количество теплоты необходимо, чтобы превратить жидкость массой 1 кг в пар без изменения температуры (чаще при температуре кипения).

Удельную теплоту парообразования обозначают буквой L и измеряют в

Удельная теплота парообразования эфира Это означает, что для превращения 1 кг эфира в пар при температуре кипения необходимо затратить 0,4 10 Дж энергии. Внутренняя энергия 1 кг эфира увеличится при этом на такую же величину. Чтобы вычислить количество теплоты Q, необходимое для превращения в пар жидкости массой т, взятой при температуре кипения, нужно удельную теплоту парообразования L умножить на массу жидкости т: При конденсации пара выделяется такое же количество теплоты, которое поглощается при парообразовании:

Знак минус в формуле для количества теплоты указывает на то, что внутренняя энергия в этом процессе уменьшается.

 

2. Электромагнитная природа света

Под светом в настоящее время понимают электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. Длина воли воспринимаемого электромагнитного излучения лежит в интервале от 0,38 до 0,76 мкм. В физике часто называют светом и невидимые электромагнитные волны, лежащие за пределами этого интервала: от 0,0! до 340 мкм.

Это связано с тем, что физические свойства этих электромагнитных волн близки к свойствам световых волн. В 1873 г. Дж. Максвелл сформулировал уравнения, устанавливающие в любой точке пространства и в любой момент времени связь между значениями напряженности электрического Е и индукцией магнитного В полей, плотностей электрических токов j и зарядов. Из теории Максвелла вытекало, что изменения электрического и магнитного полей взаимосвязаны. На основе этой теории было сформулировано важнейшее понятие в физике — электромагнитное поле. В уравнения Максвелла вошла скорость, с которой должны распространяться в пространстве изменяющиеся электрическое и магнитное поля, т. е. электромагнитная волна. Эта скорость равна скорости света. Вот что об этом сказал сам Максвелл: «Едва ли мы можем избежать заключения, что свет — это поперечное волнообразное движение той же самой природы, которая вызывает электрические и магнитные явления». Итак, на основании своих теоретических исследований Максвелл сделал вывод: свет имеет электромагнитную природу. Экспериментальное подтверждение электромагнитной теории света было получено в опытах Герца, показавшего, что электромагнитные волны, подобно свету на границе раздела двух сред, испытывают отражение и преломление. Помимо этого, тождественность природы световых и электромагнитных волн подтверждалась одинаковой скоростью их распространения.

 

Из уравнений Максвелла для электромагнитного поля, определяющих связь между Е и В, получена формула (17.1), связывающая, скорость

распространения света и электромагнитных волн в веществе с его электрическими и магнитными свойствами. Амплитуды гармонических колебаний частоты v (частота волны), совершаемых векторами Е и В распространяющейся электромагнитной плоской монохроматической волны, описываются выражениями

формула 17.1

где Ео и Во — максимальные (амплитудные) значения векторов Е и В;

-- начальная фаза. Векторы Е и В всегда взаимно перпендикулярны и перпендикулярны направлению распространения (рис. 17.1) волны.

Билет № 15

1. Изопроцессы.
2. Принципы Гюйгенса. Законы отражения и преломления.
3. Задача на расчёт сопротивления при нагреве.

 

Ответы:

1. Изопроцессы.

Изопроцесеом называют процесс, происходящий с данной массой газа при одном постоянном параметре — температуре, давлении или объеме. Из уравнения состояния как частные случаи получаются законы для изопроцессов.

Изотермическим называют процесс, протекающий при постоянной температуре: Т = const. Он описывается законом Бойля—Мариотта:

pV= const.

Изохорньш называют процесс, протекающий при постоянном объеме:

V = const. Для него справедлив закон Шарля: р/Т — const. Изобарным называют процесс, протекающий при постоянном давлении. Уравнение этого процесса имеет вид V/T = const при р = const и называется законом Гей-Дюесака. Все изопроцессы можно изобразить графически. На рисунке 11 представлены в различных координатах графики процессов: изотермического (изотерма АВ рис а), изобарного (изобара АС рис б) и изохорного (изохора ВС рис в).

Реальные газы удовлетворяют уравнению состояния идеального газа.

При не слишком высоких давлениях (пока собственный объем молекул пренебрежимо мал по сравнению с объемом сосуда, в котором находится газ). И при не слишком низких температурах (пока потенциальной энергией межмолекулярного взаимодействия можно пренебречь по сравнению с кинетической энергией теплового движения молекул), т. е. для реального газа это уравнение и его следствия являются хорошим приближением.

2. Принципы Гюйгенса. Смотри учебник стр. 283

Принцип Гюйгенса

Для анализа распространения света Гюйгенс предложил Простой и наглядный метод, названный впоследствии принципом Гюйгенса. Его можно сформулировать следующим образом:

Билет № 16

1. Внутренняя энергия, теплоёмкость. Первое начало термодинамики и применение его к изопроцесам.
2. Интерференция света и его применение.
3. Задача на расчёт сопротивление проводника.

 

Ответы:

1. Каждое тело имеет вполне определенную структуру, оно состоит из частиц, которые хаотически движутся и взаимодействуют друг с другом, поэтому любое тело обладает внутренней энергией.

Внутренняя энергия — это величина, характеризующая собственное состояние тела, т. е. энергия хаотического (теплового) движения микрочастиц системы (молекул, атомов, ионов) и энергия взаимодействия этих частиц. Внутренняя энергия одноатомного идеального газа определяется по формуле

Внутренняя энергия тела может изменяться только в результате его взаимодействия с другими телами. Существует два способа изменения внутренней энергии: теплопередача и совершение механической работы (например, нагревание при трении или при сжатии, охлаждение при расширении).

Теплопередача — это изменение внутренней энергии без совершения работы: энергия передается от более нагретых тел к менее нагретым. Теплопередача бывает трех видов: теплопроводность (непосредственный обмен энергией между хаотически движущимися частицами взаимодействующих тел или частей одного и того же тела); конвекция (перенос энергии потоками жидкости или газа) и излучение (перенос энергии электромагнитными волнами). Мерой переданной энергии при теплопередаче является количество теплоты(Q). Эти способы количественно объединены в закон сохранения энергии, который для тепловых процессов читается так: изменение внутренней энергии замкнутой системы равно сумме количества теплоты, переданной системе, и работы внешних сил, совершенной над системой.

U = Q + А, где U — изменение внутренней энергии,

Q — количество теплоты, переданное системе, А — работа внешних сил. Если система сама совершает работу, то ее условно обозначают А'. Тогда закон сохранения энергии для тепловых процессов, который называется первым законом термодинамики, можно записать так: Q = А' + U, т. е. количество теплоты, переданное системе, идет на совершение системой работы и изменение ее внутренней энергии.

При изобарном нагревании газ совершает работу над внешними силами

А' = p(V2 –V 1) = p V, где V1 и V2 — начальный и конечный объемы газа.

 

 

Если процесс не является изобарным, величина работы может быть определена площадью фигуры ABCD, заключенной между линией, выражающей зависимость p(V), и начальным и конечным объемами газа

(рис. 13).

Рассмотрим применение первого закона термодинамики к изопроцессам, происходящим с идеальным газом.

Визотермическом процессе температура постоянная, следовательно, внутренняя энергия не меняется. Тогда уравнение первого закона термодинамики примет вид: Q = А', т, е, количество теплоты, переданное системе, идет на совершенное системе, идет на совершение работы при изотермическом расширении, именно поэтому температура не изменяется.

В изобарном процессе газ расширяется и количество теплоты, переданное газу, идет на увеличение его внутренней энергии и на совершение им работы:

Q = U+A'.

При изохорном процессе газ не меняет своего объема, следовательно, работа им не совершается, т. е. А = 0, и уравнение первого закона имеет вид

Q =U, т. е. переданное количество теплоты идет на увеличение внутренней энергии газа.

Адиабатным называют процесс, протекающий без теплообмена с окружающей средой. Q = 0, следовательно, газ при расширении совершает работу за счет уменьшения его внутренней энергии, следовательно, газ охлаждается, А' = U.

Кривая, изображающая адиабатный процесс, называется адиабатой.

 

Интерференция света

Интерференцией называют явление, возникающее при наложении двух (или нескольких) световых волн одинакового периода в однородной изотропной среде, в результате чего происходит перераспределение энергии волн в пространстве.

Необходимым условием интерференции волн является их когерентность, т.е. равенство их частот и постоянная во времени разность фаз*.

Когерентные световые волны можно получить только от одного источника.

Для этого нужно каким-либо образом разделить один луч на два, пустить их по разным оптическим путям, а после снова соединить их. Тогда разность фаз определится разностью хода лучей. При постоянной разности хода разность фаз тоже постоянна.

 

Билет № 17

1. Адиабатный процесс. КПД тепловых двигателей, цикл Карно.
2. Дифракция света, дифракция решётки. Применение дифракции.
3. Задача на расчёт электрической цепи.

 

Ответы:

1. Адиабатный процесс.

Адиабатным называют процесс, протекающий без теплообмена с окружающей средой. Q = 0, следовательно, газ при расширении совершает работу за счет уменьшения его внутренней энергии, следовательно, газ охлаждается, А' = U.

Кривая, изображающая адиабатный процесс, называется адиабатой.

 

Смотри учебник стр. 58

ОСНОВНЫЕ ЧАСТИ ТЕПЛОВОГО ДВИГАТЕЛЯ. КОЭФФИЦИЕНТ ПОЛЕЗНОГО ДЕЙСТВИЯ (КПД)

В любом из самых разнообразных тепловых двигателей можно выделить принципиально важные части, без которых работать двигатель не может, — это нагреватель, рабочее тело, холодильник (рис. 11).

Эта схема позволяет наглядно представить процесс преобразования энергии в циклически действующем двигателе.

Нагреватель, имеющий температуру T1 отдает рабочему телу количество теплоты Q1. Рабочее тело расширяется, совершает работу. Для приведения рабочего тела в исходное состояние оно должно отдать холодильнику некоторое количество теплоты Q2. Полезная работа за цикл равна А, а КПД двигателя

ВТОРОЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ

Основываясь на первом законе термодинамики, можно предположить, что у идеального теплового двигателя, в котором нет потерь энергии, КПД, будет равен 100%.

На первый взгляд кажется, что это вполне обоснованное предположение. Ведь оно не противоречит закону сохранения энергии. Такую идеальную (мысленную) модель «сконструировал» С. Шарив в 1824 г., анализируя вопрос о повышении КПД. Он установил, что максимальное значение КПД идеального двигателя не стремится к 100%, как это следовало ожидать, а имеет верхний предел, определяемый только температурой нагревателя и холодильника, т. е. Исследование С. Карно показало, что работа тепловых двигателей «управляется» не только законом сохранения энергии.

Таким образом «природа дает знать» о существовании еще одного закона, который не позволяет сконструировать тепловой двигатель с КПД, большим

Чтобы сформулировать этот закон, поставим вопрос: почему возникает такая особенность у тепловых двигателей? При каких условиях

Из формулы видно, что , если Q2 = 0. Но при этом двигатель не будет циклическим. Только при Q2 # 0 двигатель вернется в исходное состояние: при работе циклического теплового двигателя рабочее тело обязательно должно отдать часть полученного от нагревателя количества теплоты холодильнику. Даже в идеальном случае Q2 # 0.

Изложенное позволяет сформулировать второй закон термодинамики.

В циклически действующей тепловой машине невозможен процесс, единственным результатом которого было бы преобразование в механическую работу всего количества теплоты, полученного от источника энергии — нагревателя.

 

2. Дифракцией света называют огибание световыми волнами непрозрачных препятствий.

Дифракция объясняется тем, что световые волны, приходящие в результате отклонения из разных точек отверстия в одну точку на экране, интерферируют между собой. Дифракция света используется в спектральных приборах, основным элементом которых является дифракционная решетка. Дифракционная решетка представляет собой прозрачную пластинку с нанесенной на ней системой параллельных непрозрачных полос, расположенных на одинаковых расстояниях друг от друга.

Пусть на решетку (рис. 34) падает монохроматический (определенной длины волны) свет.

В результате дифракции на каждой щели свет распространяется не только в первоначальном направлении, но и по всем другим направлениям. Если за решеткой поставить собирающую линзу, то на экране в фокальной плоскости все лучи будут собираться в одну полоску.

 

 

Параллельные лучи, идущие от краев соседних щелей, имеют разность хода

l =d sin, где d — постоянная решетки — расстояние между соответствующими краями соседних щелей, называемое периодом решётки.

Вариант 2

ДИФРАКЦИОННАЯ РЕШЕТКА, оптический прибор; совокупность большого количества параллельных щелей в непрозрачном экране или отражающих зеркальных полосок (штрихов), равноотстоящих друг от друга, на которых происходит дифракция света.

Билет №18

1. Парообразование и конденсация, критическое состояние вещества, сжижение газа.
2. Дисперсия света, спектральный анализ.
3. Задача на электромагнитную индукцию.

 

Ответы:

1. Испарение — парообразование, происходящее при любой температуре со свободной поверхности жидкости. Неравномерное распределение кинетической энергии молекул при тепловом движении приводит к тому, что при любой температуре кинетическая энергия некоторых молекул жидкости или твердого тела может превышать потенциальную энергию их связи с другими молекулами. Большей кинетической энергией обладают молекулы, имеющие большую скорость, а температура тела зависит от скорости движения его молекул, следовательно, испарение сопровождается охлаждением жидкости. Скорость испарения зависит от площади открытой поверхности, температуры, концентрации молекул вблизи жидкости.

Конденсация — процесс перехода вещества из газообразного состояния в жидкое. Испарение жидкости в закрытом сосуде при неизменной температуре приводит к постепенному увеличению концентрации молекул испаряющегося вещества в газообразном состоянии. Через некоторое время после начала испарения концентрация вещества в газообразном состоянии достигнет такого значения, при котором число молекул, возвращающихся в жидкость, становится равным числу молекул, покидающих жидкость за то же время. Устанавливается динамическое равновесие между процессами испарения и конденсации вещества. Вещество в газообразном состоянии, находящееся в динамическом равновесии с жидкостью, называют насыщенным паром. (Паром называют совокупность молекул, покинувших жидкость в процессе испарения.) Пар, находящийся при давлении ниже насыщенного, называют ненасыщенным.

Вследствие постоянного испарения воды с поверхностей водоемов, почвы и растительного покрова, а также дыхания человека и животных в атмосфере всегда содержится водяной пар. Поэтому атмосферное давление представляет собой сумму давления сухого воздуха и находящегося в нем водяного пара. Давление водяного пара будет максимальным при насыщении воздуха паром, Насыщенный пар в отличие от ненасыщенного не подчиняется законам идеального газа. Так, давление насыщенного пара не зависит от объема, но зависит от температуры. На основе экспериментального изучения зависимости давления насыщенного пара от температуры составлены таблицы, по которым можно определить его давление при различных температурах.

СЖИЖЕНИЕ ГАЗОВ,

Переход газов в жидкое состояние называется сжижением газов. Долгое время некоторые газы, в частности кислород и азот, не удавалось перевести в жидкое состояние. Предполагалось, что жидкий кислород и жидкий азот вообще существовать не могут. Причину неудачи сжижения этих газов впервые объяснил Д. И.Менделеев: газ может быть превращен в жидкое состояние, если его температура ниже критической, а давление выше критического; следовательно, температуру газов перед сжижением необходимо предварительно понижать до значения Ткр.

Сжижение газов, имеющих достаточно высокую (выше 220 К) критическую температуру, обычно производят, сжимая газ, а затем охлаждая его до температуры ниже температуры кипения. Таким образом получают углекислоту (Ткр = 304,25 К), хлор (Ткр = 417,15К), аммиак (Ткр = 405,55 К) и т.д. Для получения жидкого кислорода (Ткр= 154,45 К), азота (Ткр= 126,05 К),водорода (Ткр = 33,25 К.) и особенно гелия (Ткр = 5,25К) используются специальные установки — детандеры.

Детандер представляет собой устройство, в котором температура, необходимая для сжижения газов, достигается тем, что охлаждаемый газ совершает работу не только против сил молекулярного взаимодействия, но и против внешних сил. Наиболее совершенный турбодетандер реактивного типа был разработан академиком П.Л.Капицей (1938). В этом устройстве предварительно сжатый газ, вращая турбину и при этом, расширяясь, совершает работу, но преодолению внешних сил, сильно охлаждается и конденсируется. Детандеры нашли широкое промышленное применение.

Спектральный анализ

Характерным является то, что какой спектр излучается данными атомами, такой же и поглощается, т. е. спектры излучения по набору излучаемых частот совпадают со спектрами поглощения. Поскольку атомам разных веществ соответствуют свойственные только им спектры, то существует способ определения химического состава вещества методом изучения его спектров. Этот способ называется спектральным анализом. Спектральный анализ применяется для определения химического состава ископаемых руд при добыче полезных ископаемых, для определения химического состава атмосфер планет; является основным методом контроля состава вещества в металлургии и машиностроении.

Спектральный анализ электромагнитного излучения звезд — единственный способ определения их химического состава. Кроме этого анализ спектров позволяет определять температуру звезд, скорость их движения

Билет № 19

1. Испарение. Зависимость температуры кипения от давления.
2. Поляризация света. Поляроиды.
3. Задача для нахождении периода и частоты собственных электромагнитных колебаний контуров.

Ответы:

1.