Атомы и молекулы не имеют строго расположения в пространстве.

Изотропны. (все свойства во всех направлениях одинаковы)

Не имеют определенной температуры плавления.

Все твердые тела подвергаются деформациям. Деформацией называются изменение формы или объёма тела. Различают упругую и пластическую деформации.

Деформации, которые полностью исчезают после прекращения действия внешних сил, называются упругими.

Деформации, которые не исчезают после прекращения действия внешних сил, называются пластическими.

Виды упругой деформации:

Растяжение (сжатие)

характеризуются:

абсолютным удлинением

относительным удлинением

2. Сдвиг. Характеризуется углом сдвига.

Изгиб.

Кручение.

Первый и второй виды упругой деформации называются основными, так как изгиб и кручение представимы в комбинациях основных видов. Например, деформация изгиба представляет собой в верхних слоях тела растяжение, в нижних - сжатие. Кручение есть результат деформаций растяжения, сжатия и сдвига.

При деформациях в твердых телах возникает механическое напряжение. Механическим напряжением называют отношение модуля силы упругости, возникающей в теле при действии внешней силы, к площади поперечного сечения тела:

Закон Гука:  При малых деформациях механическое напряжение прямо пропорционально относительному удлинению. Коэффициент пропорциональности, входящий в закон Гука называется модулем упругости или модулем Юнга. [6]

Решение задач

Задача 1. На сколько удлинится медная проволока длиной 3м и диаметром 0,12мм под действием гири весом 1,5Н? Деформацию считайте упругой.

Дано                                    СИ                       Решение

                                                                Воспользуемся законом Гука, механическим напряжением      

                                                                и относительным удлинением.

                                              

 

 

                                                                Сравним правые части закона Гука и механического напряжения, учтем при этом относительное удлинение и площадь, получим:  Выразим из этого выражения искомую величину:                                                                                      Ответ: 3,3 мм

Задача 2. Рассчитайте силу, необходимую для разрыва медной проволоки из школьного набора проводов диаметром 0,3мм.

Дано                            СИ            Решение

                                              Для решения задачи воспользуемся определением механического

                                                       напряжения и определением площади круга (проволока в сечении

                                                          круглая).

F-?                                Выразим силу F из механического напряжения. Подставим в эту   

                                                      формулу выражение для площади сечения.

                                                  

                                                                                                         Ответ: 15Н

Задача 3. Какой максимальной высоты может быть кирпичное здание, если допускаемое напряжение кирпичной кладки  ?

Дано                         СИ                    Решение

                                          Созданное весом стен давление равно , где

                                          плотность кирпича, высота кладки

                                           Выразим высоту h, получим:

                                   

                                                                                                                Ответ: 50 м

Основы термодинамики.

Внутренняя энергия макроскопического тела равна сумме кинетических энергий беспорядочного движения всех молекул(или атомов) относительно центра и потенциальных энергий взаимодействия всех молекул друг с другом(но не с молекулами других тел). . Внутренняя энергия идеального газа прямо пропорциональна его абсолютной температуре.

Она не зависит от объема и других макроскопических параметров системы. Изменение внутренней энергии данной массы идеального газа происходит только при изменение его температуры:

Работа газа равна: А’=F’ h=pS(h )

Эту работу можно выразить через изменение объема газа. Начальный объем V =Sh , а конечный V , поэтому А’=p(V -V )=p V, где -изменение объема газа.

При расширение газ совершает положительную работу, так как направление силы и направление перемещения поршня совпадают. В процессе расширения газ передает энергию окружающим телам.

Работа А, совершаемая внешними телами над газом, отрличаетсяот работы газа А’ только знаком; А=А’, так как сила F, действующая на газ, направлена против силы F’, а перемещение поршня остается тем же самым. Поэтому работа внешних сил, действующих на газ, равна: А=-А’=-p   

Процесс передачи энергии от одного тела к другому без совершения работы называют теплообменом или теплопередачей.

Количественная мера измерения внутренней энергии при теплообмене называют количеством теплоты.

Удельная теплоемкость- это количество теплоты, которое получает или отдает 1 кг вещества при изменении его температуры на 1 К.

Q=cm()=cm

Количество теплоты, необходимое для превращения при постоянной температуре 1 кг жидкости в пар, называют удельной теплотой парообразования. Q п= rm; Q к=- rm

Количество теплоты, необходимое для превращения 1 кг кристаллического вещества при температуре плавления в жидкость той же температуры, называют удельной плавления . Q пл= ; Q кр=-

Количество теплоты, необходимое для полного сгорания 1 кг топлива при температуре сгорания, называют удельной сгорания Q пл= ; Q кр=-

Закон сохранения энергии

Энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает; количество энергии неизменно, она только переходит из одной формы в другую.

Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе: ; Q =

Количество теплоты, переданное системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами.

Невозможно перевести теплоту от более холодной системы к более горечей при отсутствии других одновременных изменений в обеих системах или в окружающих телах.

Согласно закону сохранения энергии работа, совершаемая двигателем равна: А’=

Где Q -количество теплоты, полученное от нагревателя, а Q -количество теплоты, отданное холодильнику.

Коэффициентом полезного действия теплового двигателя называют отношение работы А’, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя:

Так как у всех двигателей некоторое количество теплоты передается холодильнику, то <1.

Карно придумал идеальную тепловую машину с идеальным газом в качестве рабочего тела. Он получил для КПД этой машины следующее значение:

→ → =62%

Действительно же значение КПД из-за различного рода энергетических потерь приблизительно равно 40%. Максимальный КПД около 44%-имеют двигатели Дизеля.

Решение задач

Задача 1. Свинцовая пуля летит со скоростью 200м/с и попадает в земляной вал. На сколько градусов нагреется пуля, если 78% кинетической энергии пули превратилось во внутреннюю?

Дано                  СИ                Решение

                                     Так часть кинетической энергии перешла во внутреннюю, следовательно,    

                                               пуля нагрелась. Значит

                                            ,  Получим:                 

                            , массу   можно сократить. Выразим :                                       

                                                                                                     Ответ: 120К

Задача 2. 1 м³ воздуха при температуре 0°С находится в цилиндре при давлении 2·10⁵ Па. Какая будет совершена работа при его изобарном нагревании на 10°С?

Дано                         СИ                           Решение

V₁ = 1 м³                                               Определить работу расширения газа. Температуру

t₁ = 0°С                                переводим в Кельвины. T₁=273 К; T₂=283 К

P= 2*10⁵ Па                      V₁/T₁=V₂/T₂→ V₂=1,0366 м³

t₂ = 10°С                          ∆V=1,0366-1=0,0366 м³

А-?                                   А=Р*∆V=2*10⁵*0.0366 = 7326 Дж = 7.3 кДж

                                                                                                          Ответ: 7.3 кДж

Задача 3. Температура нагревателя идеальной тепловой машины 117⁰С, а холодильника 27⁰С. Количество теплоты, получаемое машиной от нагревателя за 1с, равно 60кДж. Вычислить КПД машины, количество теплоты, отдаваемое холодильнику в 1с и мощность машины.

Дано                   СИ                   Решение

                                               Для решения задачи воспользуемся формулами: идеальной тепловой

                                         машины Карно, КПД, мощность машины

                                               

                                               .                    - формула Карно идеальной тепловой машины

 

                                                

 

 

                                                 Найдем количество теплоты, отданной холодильнику.                                      

                                       

                                      , ,

                              Значит,

                              Теперь определим мощность тепловой машины.

 

                             

                                                                                                     Ответ: 23%, 46,2кДЖ, 14кВт

8. Список задач для самостоятельной работы