1.Основные характеристики движения.

1-я кинематическая величина-перемещение. Вектор, соединяющий начальное положение тела с текущим положением.

2-я величина - скорость. Отношение перемещения ко времени, за которое перемещение произошло.

3-я величина -ускорение. Отношение изменения скорости ко времени, за которое изменение произошло.

2. Характеристики прямолинейного движения.

Прямолинейное движение- траектория представляет собой прямую линию.

Прямолинейным равномерным движением называется механическое движение, при котором тело за любые равные промежутки времени

t1 = t2 = t3 = ... совершает одинаковые перемещения s1=s2=s3=….. Скорость прямолинейного равномерного движения - это векторная физическая величина, численно равная отношению перемещения к промежутку времени, в течение которого это перемещение произошло. Скорость показывает, какое перемещение совершает тело за единицу времени, двигаясь прямолинейно и равномерно.- скорость прямолинейного равномерного движения.

3. Характеристики движения по окружности.

Быстроту обращения тела характеризуют угловой скоростью. Угловой скоростью называют физическую величину, равную отношению угла поворота радиуса-вектора к промежутку времени, за которое этот поворот произошел.

Движение тела по окружности повторяется через определенные промежутки времени, равные периоду обращения. Периодом обращения называют время, в течение которого тело совершает один полный оборот. Частотой обращения называют число полных оборотов тела за одну секунду. Частоту обращения обозначают буквой n.

4. Понятие о механической системе. Являясь одним из классов физических систем, механические системы по характеру взаимодействия с окружением разделяются на изолированные (замкнутые), закрытые и открытые, по принципу изменения свойств во времени — на статические и динамические. Наиболее важными механическими системами являются: материальная точка,неголономная система,гармонический осциллятор,математический маятник,физический маятник,крутильный маятник,абсолютно твёрдое тело,деформируемое тело,абсолютно упругое тело,сплошная среда. Совокупность множества матеpиальных частиц обpазуют систему матеpиальных точек. Если система матеpиальных частиц такова, что движение каждой ее точки зависит от положения остальных точек, то она называется механической системой матеpиальных точек.

Условия, огpаничивающие свободу движения точек системы, называют связями (гибкие, идеально гладкие, шаpниpные).

Все силы, действующие на систему несвободных точек, можно разделить на активные (вызывающие движение системы) и пассивные (pеакции связей). Кpоме того, силы делятся на внешние и внутpенние.

В н е ш н и м и называют силы, действующие на движущуюся механическую систему извне и ей не пpинадлежат.

В н у т p е н н и м и силами называют силы взаимодействия между отдельными точками системы .Внутpенние силы обладают следующими свойствами.

5. Первый закон Ньютона. Существуют такие системы отсчёта, называемые инерциальными, относительно которых материальные точки, когда на них не действуют никакие силы (или действуют силы взаимно уравновешенные), находятся в состоянии покоя или равномерного прямолинейного движения.

6. Второй закон Ньютона. В инерциальной системе отсчёта ускорение, которое получает материальная точка с постоянной массой, прямо пропорционально равнодействующей всех приложенных к ней сил и обратно пропорционально её массе.

7. Третий закон Ньютона. Третий закон Ньютона утверждает: сила действияравна по модулю и противоположна по направлению силе противодействия.

8.Закон изменения импульса. Если скорости изменения все время равны по величине и противоположны по направлению,то и полное изменение импульса частицы 1 равно и противоположно полному изменению импульса частицы 2. Если мы сложим эти импульсы, то скорости изменения суммы под воздействием одних только взаимных сил будет равна 0. (dp1+dp2 )/dt=0

9.Закон сохранения импульса. Если векторная сумма всех внешних сил, действующих на систему, равна нулю, то импульс системы сохраняется, то есть не меняется со временем.

10.Основной закон динамики вращательного движения. Уголовое ускорение тела прямо пропорционально Результиру. Моменту всех внешних сил действующ. На тело и обратно. Пропорционально энергии тела.

11.Закон сохранения момента импульса.в замкнутой системе вектор суммы в момент импульса не меняется со временем, т.е величина постоянная.

12. Виды энергии. Кинетическая, Потенциальная, Электромагнитная, Гравитационная, Ядерная, Внутренняя.

13. Закон сохранения и изменения энергии. полная механическая энергия замкнутой системы, в которой действуют только потенциальные силы, не изменяется при любых перемещениях тел. называется законом сохранения механической энергии.

14. Основные положения молекулярно-кинетической теории.

1Все тела (вещества) состоят из частиц (молекул, атомов, ионов...), между которыми есть промежутки.

Опытные обоснования:

- крошение вещества

- испарение жидкостей

- смешивание веществ; диффузия

- фотографии туннельного микроскопа

2Частицы находятся в постоянном, беспорядочном (хаотичном) движении (тепловое движение).

Опытные обоснования:

- испарение (вылет частиц с поверхности вещества)

- диффузия

3 Частицы вещества взаимодействуют друг с другом: притягиваются на небольших расстояниях и отталкиваются, когда эти расстояния уменьшаются.

15 Основное уравнение МКТ. . Основное уравнение МКТ связывает макроскопические параметры (давление,объём,температура) термодинамической системы с микроскопическими (масса молекул, средняя скорость их движения).

16 Экспериментальные газовые законы.

1з. Бойля-Мариотта. При постоянной tи отсутствии хим. Процессов давление Р газовой системы, постоянной массы на стенки сосуда обратно пропорционально его объему.Р=d/vилиPV=constприt–постоянной.

2з.Шарля. если давление не слишком велико и поддерживается постоянно, то Vгаза постояннойmпропорциональноt.V=V0( 1+LT)

3з. объем газа данной массы при постоянном давлении возрастает линейно с увеличением температуры (закон Гей-Люссака) V = V0·(1 + a·t)

4з. Уравнение Клайперона. P*V*T=constP*V/T

5з Авагадро. Одинаков. Кол.различных газов при одинаковых условиях( P;t) занимают один.VNa=6,02*10²³моль^-1

6з. Уравнение состояния идеального газа – уравнение Менделеева-Клапейрона. Идеальный газ- это газ за объем которого принимается любой Vсосуда в котором он находится.

17.Распределение Максвелла.

где m – масса молекулы, k – постоянная Больцмана.

Установление этой зависимости позволило определить кроме уже известной среднеквадратичной скорости еще две характерные скорости – среднюю и наиболее вероятную. Средняя скорость – это сумма скоростей всех молекул, деленная на общее число всех молекул в единице объема.

Средняя скорость, подсчитанная на основании закона Максвелла, выражается формулой

18.Распределение Больцмана. С уменьшением температуры число молекул на высотах, отличных от нуля, убывает. При T = 0 тепловое движение прекращается, все молекулы расположились бы на земной поверхности. При высоких температурах, наоборот, молекулы оказываются распределёнными по высоте почти равномерно, а плотность молекул медленно убывает с высотой. Так как mgh – это потенциальная энергия U, то на разных высотах U = mgh – различна. Следовательно, характеризует распределение частиц по значениям потенциальной энергии:

19.Внутренняя энергия газа. Внутренняя энергия — это кинетическая энергия хаотического (теплового) движения частиц системы (молекул, атомов, ядер, электронов) и потенциальная энергия взаимодействия этих частиц.

Внутренняя энергия идеального газа есть сумма кинетических энергий его частиц (энергией взаимодействия частиц пренебрегаем). Число степеней свободы — это число независимых переменных, полностью определяющих положение молекулы как системы атомов в пространстве. Закон Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы молекулы: На каждую степень свободы молекулы приходится в среднем одинаковая энергия , где— постоянная Больцмана,— абсолютная температура газа.

Таким образом, средняя кинетическая энергия одной молекулы газа , где— сумма числа поступательных, числа вращательных и удвоенного числа колебательных степеней свободы молекулы..

20.Теплоемкость газа. Теплоёмкость идеального газа — отношение количества теплоты, сообщённого газу, к изменению температуры δТ, которое при этом произошло.

Удельная массовая теплоемкость - это количество теплоты, необходимое для нагрева 1 кг газа на один градус. Она обозначается буквой с, имеет размерность Дж/(кг·град) и определяется как

20.Теплоемкость газа

Теплоёмкость идеального газа — отношение количества теплоты, сообщённого газу, к изменению температуры δТ, которое при этом произошло. C=Q/T

Молярная теплоёмкость — теплоёмкость 1 моля идеального газа.

Теплоёмкость идеального газа в изопроцессах

В адиабатическом процессе теплообмена с окружающей средой не происходит, то есть dQ=0. Однако, объём, давление и температура меняются, то есть

Следовательно, теплоёмкость идеального газа в адиабатическом процессе равна нулю:

Изотермический

В изотермическом процессе постоянна температура, то есть dT=0. При изменении объёма газу передаётся (или отбирается) некоторое количество тепла. Следовательно, теплоёмкость идеального газа равна минус бесконечности:

Изохорный

В изохорном процессе постоянен объём, то есть . Элементарная работа газа равна произведению изменения объёма на давление, при котором происходит изменение.

Изобарный

Молярная теплоёмкость при постоянном давлении обозначается как Cp. В идеальном газе она связана с теплоёмкостью при постоянном объёме соотношением МайераCp=Cv+R.

Молекулярно-кинетическая теория позволяет вычислить приблизительные значения молярной теплоёмкости для различных газов через значение универсальной газовой постоянной:

для одноатомных газов, то есть около 20.8 Дж/(моль·К);

для двухатомных газов , то есть около 29.1 Дж/(моль·К);

для многоатомных газов , то есть около 33.3 Дж/(моль·К).

21.Первое начало термодинамики.

Изменение внутренней энергии системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе, то есть, оно зависит только от начального и конечного состояния системы и не зависит от способа, которым осуществляется этот переход. Это определение особенно важно для химической термодинамики(ввиду сложности рассматриваемых процессов). Иными словами, внутренняя энергия является функцией состояния. В циклическом процессе внутренняя энергия не изменяется.

22.Цикл Карно.

цикл Карно — это обратимый круговой процесс, состоящий из двух адиабатических и двух изотермических процессов. В процессе Карно термодинамическая система выполняет механическую работу и обменивается теплотой с двумя тепловыми резервуарами, имеющими постоянные, но различающиеся температуры. Резервуар с более высокой температурой называется нагревателем, а с более низкой температурой — холодильником. 1. Изотермическое расширение A→Б. В начале процесса рабочее тело имеет температуру T1, то есть температуру нагревателя. Затем тело приводится в контакт с нагревателем, который изотермически (при постоянной температуре) передаёт ему количество теплоты Q1. При этом объём рабочего тела увеличивается, оно совершает механическую работу, а его энтропия возрастает. 2. Адиабатическое расширение Б→В. Рабочее тело отсоединяется от нагревателя и продолжает расширяться без теплообмена с окружающей средой. При этом температура тела уменьшается до температуры холодильника T2, тело совершает механическую работу, а энтропия остаётся постоянной. 3. Изотермическое сжатие В→Г). Рабочее тело, имеющее температуру T2, приводится в контакт с холодильником и начинает изотермически сжиматься под действием внешней силы, отдавая холодильнику количество теплоты Q2. Над телом совершается работа, его энтропия уменьшается. 4. Адиабатическое сжатие Г→А). Рабочее тело отсоединяется от холодильника и сжимается под действием внешней силы без теплообмена с окружающей средой. При этом его температура увеличивается до температуры нагревателя, над телом совершается работа, его энтропия остаётся постоянной.

23. Теорема Карно. Принцип Ле Шателье.

Теорема Карно — теорема о коэффициенте полезного действия (КПД) тепловых двигателей. Согласно этой теореме, КПД цикла Карно не зависит от природы рабочего тела и конструкции теплового двигателя и является функцией температур нагревателя и холодильника.

КПД=A/Q1 = Q1-Q2/Q1 = T1-T2/T1

Суть принципа Ле Шателье: cистема, находящаяся в состоянии устойчивого химического равновесия, при внешнем воздействии (изменении температуры, давления, концентрации реагирующих веществ и т. п.) стремится вернуться в состояние равновесия, компенсируя оказанное воздействие.

24.Второе начало термодинамики.

Второе начало термодинамики — физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов передачи тепла между телами.

Второе начало термодинамики запрещает так называемые вечные двигатели второго рода, показывая, что коэффициент полезного действия не может равняться единице, поскольку для кругового процесса температура холодильника не может равняться абсолютному нулю (невозможно построить замкнутый цикл, проходящий через точку с нулевой температурой). Второе начало термодинамики является постулатом, не доказываемым в рамках термодинамики. Оно было создано на основе обобщения опытных фактов и получило многочисленные экспериментальные подтверждения. Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет охлаждения теплового резервуара.

25.Длина свободного пробега.

Длина свободного пробега молекулы — (обозначается ), среднее расстояние, которое проходит частица между двумя последовательными столкновениями.

Величина <λ> является характеристикой всей совокупности молекул газа при заданных значениях давления и температуры.

введёно P. Клаузиусом в 1858.

Д. с. п. равна , где- ср. скорость молекул,- ср. время между столкновениями, причём,- частота столкновений, т. е. ср. число столкновений, испытываемых молекулой за единицу времени в единице объёма.

Понятием Д. с. п. широко пользуются при расчётах различных процессов переноса, например вязкости, теплопроводности, диффузии, электропроводности и др.

Согласно кинетической теории газов, молекулы от столкновения до столкновения движутся равномерно и прямолинейно. 

Длина свободного пробега 10-5 см, что примерно в 100 раз больше среднего расстояния между молекулами.

26.Диффузия. Закон Фика.

Диффу́зия (распространение, растекание, рассеивание, взаимодействие) распространение молекул или атомов одного вещества между молекулами или атомами другого, приводящее к самопроизвольному выравниванию их концентраций по всему занимаемому объёму.

Наиболее быстро диффузия происходит в газах, медленнее - в жидкостях, еще медленнее - в твердых телах, что обусловлено характером теплового движения частиц в этих средах.

i=-Dкг/м²*ч.

где i - диффузионный поток вещества, т.е. масса вещества, проходящая за единицу времени через единицу площади;

D - коэффициент пропорциональности, называемый коэффициентом диффузии, м²/ч;

dc\dx - градиент концентрации, характеризующий быстроту ее изменения, кг/м⁴.

Если положительное направление оси х совпадает с направлением диффузии, то градиент концентрации будет величиной отрицательной. Знак минус в правой части уравнения показывает, что диффузионный поток вещества направлен в сторону убывания концентрации.

27.Теплопроводность. Закон Фурье.

Теплопрово́дность — это процесс переноса внутренней энергии от более нагретых частей тела (или тел) к менее нагретым частям (или телам), осуществляемый хаотически движущимися частицами тела. Такой теплообмен может происходить в любых телах с неоднородным распределением температур, но механизм переноса теплоты будет зависеть от агрегатного состояния вещества.

Теплопроводностью называется также количественная характеристика способности тела проводить тепло. В сравнении тепловых цепей с электрическими это аналог проводимости.

В установившемся режиме плотность потока энергии, передающейся посредством теплопроводности, пропорциональна градиенту температуры:

где — вектор плотности теплового потока — количество энергии, проходящей в единицу времени через единицу площади, перпендикулярной каждой оси,—коэффициент теплопроводности(удельная теплопроводность), — температура. Минус в правой части показывает, что тепловой поток направлен противоположно вектору grad T (то есть в сторону скорейшего убывания температуры). Это выражение известно какзакон теплопроводности Фурье.

В интегральной форме это же выражение запишется так (если речь идёт о стационарном потоке тепла от одной грани параллелепипеда к другой):

где — полная мощность тепловых потерь,— площадь сечения параллелепипеда,— перепад температур граней,— длина параллелепипеда, то есть расстояние между гранями.