Билет №10. Кристаллические и аморфные тела. Деформации. Механические свойства твердых тел.

Твердые тела, в отличии от газов и жидкостей, сохраняют форму и объем.

Кристаллы – твердые тела, атомы которых расположены в строго порядке по всему объему тела.

Примеры: металлы, драгоценные камни (алмаз, сапфир, рубин), полудрагоценные камни (малахит, лазурит, гранит), соль, сахар, лед.

Основные свойства кристаллов:

1. Анизотропия – различие всех свойств по направлениям.

2. Точка температуры плавления – фазовый переход происходит при одной температуре. (лед плавится при нуле градусов).

Кристаллы делятся на монокристаллы и поликристаллы.

Монокристалл – один кристалл по всему объему тела.

Поликристалл – множество кристалликов, сросшихся в различных направлениях. Поликристаллы анизотропией не обладают.

Аморфные тела – твердые тела, атомы которых расположены беспорядочно. (Порядок соблюдается при расположении трех, четырех, пяти атомов – т.е. ближний).

Примеры: стекло, смола, пластики, резина.

Основные свойства аморфных тел:

1. Изотропность – одинаковость свойств по направлениям.

Интервал температуры плавления.

Аморфные тела по свойством и структуре близки к переохлажденным жидкостям.

Деформации бывают упругие и пластичные.

Упругие деформации – после снятия нагрузки тело восстанавливает свою форму (связи не разрушаются)

Пластичные деформации – после снятия нагрузки теле не восстанавливает свою форму (связи разрушаются).

Упругие деформации: растяжение, сжатие, изгиб, кручение, сдвиг.

Механические свойства твердых тел:

Абсолютное удлинение

 

– абсолютное удлинение (м) конечная длина (м) – начальная длина.(м)

Линейные деформации подчиняются закону Гука (носят пропорциональный характер)

 

 

Относительное удлинение

- относительное удлинение – абсолютное удлинение (м) – начальная длина.(м)

 

Механическое напряжение

- механическое напряжение (Па) F – сила (Н) S – площадь (м^2)

 

4. Модуль упругости (модуль Юнга)

– модуль упругости (Па) - механическое напряжение (Па) - относительное удлинение

 

Диаграмма растяжения

4

 

2 3

 

1 - предел пропорциональности – максимальное напряжение при котором выполняется закон Гука 2 - предел упругости – максимальное напряжение при котором напряжения еще упругие 3 - предел текучести– максимальное напряжение при котором деформации становятся пластичными – материал течет 4- предел прочности – максимальное напряжение, которое материал выдерживает до разрушения

 

Билет №11. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Применение первого закона термодинамики к изопроцессам.

Внутренняя энергия - это сумма кинетической и потенциальной энергий молекул.

U= Ек + Еп U – внутренняя энергия (Дж)

Внутренняя энергия зависит только от состояния системы: P, V, T

Изменение этих параметров приводит к изменению ΔU

Газ: молекулы совершают поступательное движение, значит обладают кинетической энергией.

Следовательно внутренняя энергия газа является функцией температуры:

U = f(T) 𝒎 – масса (кг) R – универ. газовая постоянная

U = (𝟑 𝒎)/𝟐𝝁 RT 𝝁 – молярная масса (кг/моль) R = 8,31 Дж/моль К

U = (𝟑)/𝟐 υ RT υ – количество вещества (моль) T – абсолютная температура (К)

 

Внутренняя энергия газа определяется кинетической энергией молекул и зависит от температуры.

Так как при изменении температуры газа меняется его давление и объем:

U = (𝟑)/𝟐 PΔ V U = (𝟑)/𝟐 VΔP V - объем (м³)

P – давление (Па)

Жидкости и твердые тела: молекулы не совершают поступательное движение из-за плотной упаковки, а только взаимодействуют.

Следовательно обладают потенциальной энергией.

Значит внутренняя энергия жидкостей и твердых тел является функцией объема.

 

U = f(V)

Внутренняя энергия жидкости и твердого тела определяется потенциальной энергией молекул и зависит от объема.

Первый закон термодинамики. Применение первого закона термодинамики к изопроцессам.

Дополнительные вопросы. Тепловые двигатели. КПД.

Второе начало термодинамики определяет направление тепловых процессов : Превращение теплоты в работу возможно только при наличии нагревателя и холодильника.