Билет 2.

1. Уравнения состояния идеального газа. Изопроцессы.

2. Электрический ток. Последовательное и параллельное соединение проводников. Электродвижущая сила (ЭДС). Закон Ома для полной электрической цепи.

3. Задача.

1. а) Уравнение состояния идеального газа - формула, связывающая все три макроскопических параметра p, V и T, характеризующие состояние достаточно разреженного газа данной массы. Концентрация молекулы газа равна n= N/V, где N - число молекул газа в сосуде объемом V.

Число N можно представить как произведение количества вещества ύ, выраженного в молях на постоянную Авогадро N_А: N= ύ N_А

Подставим предыдущие формулы в формулу p=nkT:

pV= ύRT

Так как ύ=m/M, то уравнение можно записать как pV= m/M*RT

Такая запись впервые была предложена Менделеевым: p₁V₁/T₁= p₂V₂/T₂=const

Также его называют уравнением Клапейрона.

б) Изопроцессы – процессы, протекающие при неизменном значении одного из параметров. Изотермический процесс - это процесс изменения состояния системы макроскопических тел (термодинамической системы) при постоянной температуре.

pV= const при T=const

Для газа данной массы произведение давления газа на его объём

постоянно. Этот закон носит название Бойля-Мариотта. Зависимость давления газа от объёма при постоянной температуре графически

изображается кривой, которая называется изотермой.

Изобарный процесс – процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлении. Согласно уравнению идеального газа: V/T=const при p=const

Для газа данной массы при постоянном давлении отношение объема к температуре постоянно. Этот закон носит название Гей-Люссака. Эта зависимость графически изображается прямой, которая называется изобарой.

Изохорный процесс - процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном объеме. Из уравнения получаем: Р/T=const при V= const.

Для газа данной массы отношение давления к температуре постоянно, если объем не меняется. Этот газовый закон носит название закона Шарля.

Эта зависимость графически изображается прямой, называемой изохорой.

2. а) Электрический ток – упорядоченное движение заряженных частиц. Электрический ток возникает при упорядоченном движении свободных электронов.

Электрический ток имеет определенное направление. За направление тока принимают направление движения положительно заряженных частиц. Отсюда следует, что направление тока совпадает с направлением вектора напряженности электрического поля.

Действие тока:

1. Проводник, по которому течет ток, нагревается.

2. Ток может усиливать химический состав проводника, например, выделять его химические составные части.

3. Ток оказывает силовое воздействие на соседние токи и намагниченные тела. Это действие тока называется магнитным.

б) Последовательное соединение проводников. При последовательном соединении электрическая цепь не имеет разветвлений. Проводники включаются в цепь поочередно друг за другом. Сила тока в обоих проводниках одинакова I₁=I₂=I, так как в проводниках электрический заряд в случае постоянного тока не накапливается и через любое поперечное сечение проводника за опр. время проходит один и тот же заряд.

Напряжение на концах рассматриваемого участка цепи складывается из напряжений на первом и втором проводниках: U=U₁+U₂.

По закону Ома можно доказать, что полное сопротивление всего участка цепи при последовательном соединении равно: R=R₁+R₂

Напряжение на проводниках и их сопротивление при последовательном соединении связаны соотношением U₁/U₂= R₁/R₂

Параллельное соединение проводников. В этом случае электрический ток I разделяется на 2 части - I₁ и I₂. Так как в точке а – узле – электрический заряд не накапливается, то заряд, поступающий за единицу времени в узел, равен заряду, уходящему из узла за это же время.

I= I₁ + I₂

Напр. на концах проводников, соединенных параллельно одинаково, т.к. они присоединены к одним и тем же точкам цепи.

Применяя закон Ома, можно доказать, что величина, обратная потоку сопротивления участка ав, равна сумме величин, обратных сопротивлениям отдельных проводников.

1/R=1/R₁+1/R₂ → R= R₁ R₂/ (R₁+R₂)

Напряж. на параллельно соед. проводниках равны: I₁ R₁= I₂ R₂

I₁/ I₂= R₂/ R₁

в) Сторонними силами называют любые силы, действующие на электрический заряд частицы, за исключением сил электрического происхождения. Действие сторонних сил характеризуется физической величиной, называемой электродвижущей силой (ЭДС).

Электродвижущая сила источника тока равна отношению работы сторонних сил при перемещении заряда по замкнутому контуру к величине этого заряда.

Ɛ=Аст./ q , [Ɛ]=B (|B|=Дж/кг)

Закон Ома для полной цепи: I= Ɛ /(R+r)

Сила тока в замкнутой системе цепи равна отношению ЭДС источника тока к полному сопротивлению цепи.

Сила тока в цепи зависит от трех величин: ЭДС, сопротивлений внешнего и внутреннего участков цепи.

Внутреннее сопротивление не оказывает заметного влияния на силу тока, если оно мало по сравнению с сопротивлением внешней части цепи (R>>r).

Ɛ= Ɛ₁+ Ɛ₂+…+Ɛ_n

Если Ɛ > 0, то I > 0, если Ɛ < 0, то I < 0.