- •1. Кинематика материальной точки. Системы отсчета. Перемещение, скорость, ускорение.
- •2. Динамика материальной точки. Законы Ньютона. Масса. Силы в классической механике.
- •3. Закон сохранения импульса. Соударение двух тел. Центр масс.
- •4. Закон сохранения механической энергии. Работа сил. Кинетическая и потенциальная энергии. Консервативные силы.
- •6. Кинетическая энергия вращения.
- •7. Момент сил. Основное уравнение динамики вращательного движения.
- •8. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса.
- •9.Гармонические колебания. Физический и математический маятник. Пружинный маятник.
- •10.Колебательное движение. Свободные, вынужденные и затухающие колебания.
- •12. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу
- •12. Фигуры Лиссажу
- •13. Законы идеальных газов. Уравнение Клапейрона-Менделеева.
- •14. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов.
- •16. Распределение Максвелла.
- •17. Основы термодинамики. Число степеней свободы.
- •18. Первый закон термодинамики.
- •19. Внутренняя энергия идеального газа. Работа.
- •20. Теплоемкость. Уравнение Майера.
- •21. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам.
- •22. Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона. Работа при адиабатическом процессе
- •24. Второе начало термодинамики. Энтропия.
- •23.Циклические процессы. Цикл Карно
- •25. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса.
- •26. Взаимодействие неподвижных точечных зарядов (закон Кулона). Электростатическое поле и его основные характеристики: напряженность и потенциал.
- •27. Принцип суперпозиции электрических полей.
19. Внутренняя энергия идеального газа. Работа.
Внутренняя энергия U— энергия хаотического (теплового) движения микрочастиц системы (молекул, атомов, электронов, ядер и т. д.) и энергия взаимодействия этих частиц. Внутренняя энергия — однозначная функция термодинамического состояния системы, т. е. в каждом состоянии система обладает вполне определенной внутренней энергией (она не зависит от того, как система пришла в данное состояние). Так как в идеальном газе взаимная потенциальная энергия молекул равна нулю (молекулы между собой не взаимодействуют), то внутренняя энергия, отнесенная к одному молю газа, будет равна сумме кинетических энергийNa молекул:
Внутренняя энергия для произвольной массы т газа.гдеМ —молярная масса,— количество вещества.
19. Работа.Если газ, расширяясь, передвигает поршень на бесконечно малое расстояниеdl, то производит над ним работугдеS —площадь поршня,Sdl=dV—изменение объема системы. Таким образом,Полную работуА,совершаемую газом при изменении его объема отV1доV2,найдем интегрированием формулы
20. Теплоемкость. Уравнение Майера.
Удельная теплоемкость вещества— величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 кг вещества на 1 К:Единила удельной теплоемкости — джоуль на килограмм-кельвин (Дж/(кгК)).
Молярная теплоемкость—величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 моль вещества на 1 К:где=m/М—количество вещества.Единица молярной теплоемкости — джоуль на моль-кельвин (Дж/(мольК)).
Удельная теплоемкость ссвязана с молярнойСm, соотношением
где М —молярная масса вещества.
Молярная теплоемкость газа при постоянном объеме СVравнаВыражение называется уравнением Майера;оно показывает, чтоСрвсегда большеСVна величину молярной газовой постоянной. Это объясняется тем, что при нагревании газапри постоянном давлениитребуется еще дополнительное количество теплоты на совершение работы расширения газа, так как постоянство давления обеспечивается увеличением объема газа. Можно записать в виде
При рассмотрении термодинамических процессов важно знать характерное для каждого газа отношение СpкСV :
21. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам.
Среди равновесных процессов, происходящих с термодинамическими системами, выделяются изопроцессы, при которых один из основных параметров состояния сохраняется постоянным.
Изохорный процесс(V=const). Изохорный процесс(V=const). Диаграмма этого процесса (изохора) в координатахр,Vизображается прямой, параллельной оси ординат где процесс1—2есть изохорное нагревание, а1—3 —изохорное охлаждение. При изохорном процессе газ не совершает работы над внешними телами, т. е.
Теплота, сообщаемая газу, идет на увеличение его внутренней энергии:
Тогда для произвольной массы газа получим
Изобарный процесс(p=const). при увеличения объема отV1доV2равна
илии определяется площадью заштрихованного прямоугольника. В изобарном процессе при сообщении газу массойтколичества теплоты
его внутренняя энергия возрастает на величину
Изотермический процесс(T=const). изотермический процесс описывается законом Бойля—Мариотта:Диаграмма этого процесса (изотерма) в координатахр, Vпредставляет собой гиперболу расположенную на диаграмме тем выше, чем выше температура, при которой происходит процесс.
работу изотермического расширения газа:
Так как при Т=const внутренняя энергия идеального газа не изменяется:
то