- •2. Плавление и отвердевание кристаллических тел и объяснение этих процессов на основе представлений о дискретном строении вещества. Удельная теплота плавления.
- •Уравнение Теплового Баланса. Первый Закон Термодинамики
- •Первый закон термодинамики
- •Применение первого закона термодинамики к процессам в одноатомных идеальных газах
- •Первый закон Ньютона
- •[Править] Современная формулировка
- •Второй закон Ньютона
- •[Править] Современная формулировка
- •Третий закон Ньютона
- •[Править] Современная формулировка
- •2. Проводники в электростатическом поле. Диэлектрики в электрическом поле. Поляризация диэлектриков. Проводники в электрическом поле.
- •И деальный газ оказывает на стенки сосуда давление 1,01•105 Па. Тепловая скорость движения молекул 500 м/с. Найдите плотность газа.
- •1. Сила упругости. Закон Гука. Силы трения. Силы упругости
- •Закон Гука
- •2. Потенциальность электростатического поля. Потенциал и разность потенциалов.
- •Найти максимальную высоту, на которую поднимется камень, брошенный вертикально вверх со скоростью 20 м/с?
- •1. Импульс. Закон сохранения импульса. Реактивное движение.
- •2. Электроемкость. Конденсаторы. Энергия электрического поля конденсатора.
- •3. Шар массой 1 кг, летящий со скоростью 4 м/с, при ударе сжимает пружину. Найти максимальную энергию сжатия пружины.
- •1. Работа силы. Кинетическая энергия. Потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии. Работа силы (сил) над одной точкой
- •Работа силы (сил) над системой или неточечным телом
- •2. Сила тока. Закон Ома для участка цепи.
- •1. Статика. Момент силы. Условия равновесия твердого тела.
- •2. Сопротивление. Электрические цепи.
- •1. Возникновение атомистической гипотезы строения вещества и ее экспериментальные доказательства. Размеры и масса молекул. Количество вещества. Моль. Постоянная Авогадро.
- •Возрождение и раннее Новое время
- •2. Последовательное и параллельное соединения проводников.
- •[Править] Катушка индуктивности
- •[Править] Электрический конденсатор
- •[Править] Мемристоры
- •3. Через какой промежуток времени с момента старта мотоциклист, двигаясь с постоянным ускорением 5 м/с2 , разовьет скорость 90 км/ч?
- •1. Броуновское движение. Силы взаимодействия молекул. Строение газообразных, жидких и твердых тел. Тепловое движение молекул.
- •Построение классической теории
- •2. Основное уравнение мкт. Давление идеального газа. Связь давления и температуры.
- •3. Резистор сопротивлением r подключен к параллельно соединенным батареям с эдс 1и 2 и внутренними сопротивлениями соответственно r1 и r2. Определить ток, текущий через нагрузку.
- •1. Модель идеального газа. Границы применимости модели. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газа.
- •2. Работа и мощность тока. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи.
- •Эдс индукции
- •2. Электрический ток в металлах.
- •3. Напряженность поля в точке а направлена на восток и равна 2 • 105 н/Кл. Какая сила и в каком направлении будет действовать на заряд -3 мкКл?
- •1. Внутренняя энергия. Работа в термодинамике. Количество теплоты. Теплоемкость.
- •Работа в термодинамике
- •2. Зависимость сопротивления от температуры.
- •3. Сила взаимодействия двух одинаковых точечных зарядов, находящихся на расстоянии 0,5 м, равна 3,6 н. Найдите значения этих зарядов.
- •1. Первый закон термодинамики. Изопроцессы. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Адиабатный процесс.
- •2. Сверхпроводимость.
- •1. Второй закон термодинамики: статистическое истолкование необратимости процессов в природе. Порядок и хаос.
- •2. . Собственная и примесная проводимости полупроводников, p— n переход. Полупроводниковый диод.
- •1. Тепловые двигатели: двигатель внутреннего сгорания, дизель. Холодильник: устройство и принцип действия. Кпд двигателей. Проблемы энергетики и охраны окружающей среды.
- •2. Транзистор.
- •3. Два шара массами 1 и 2 кг, скользят по гладкой поверхности на запад и север со скоростями 10 и 5 м/с соответственно. Определить направление и модуль импульса системы шаров.
- •2. Электрический ток в жидкостях.
- •1. Влажность воздуха. Кристаллические и аморфные тела. Модели строения твердых тел.
- •2. Электрический ток в вакууме. Электрический ток в газах. Плазма.
2. Зависимость сопротивления от температуры.
Сопротивление R однородного проводника постоянного сечения зависит от свойств вещества проводника, его длины и сечения следующим образом:
где ρ — удельное сопротивление вещества проводника, L — длина проводника, а S — площадь сечения. Величина, обратная удельному сопротивлению называется удельной проводимостью. Эта величина связана с температурой формулой Нернст-Эйнштейна:
где
T — температура проводника;
D — коэффициент диффузии носителей заряда;
Z — количество электрических зарядов носителя;
e — элементарный электрический заряд;
C — Концентрация носителей заряда;
— постоянная Больцмана.
Следовательно, сопротивление проводника связано с температурой следующим соотношением:
Сопротивление также может зависеть от параметров и , поскольку сечение и длина проводника также зависят от температуры.
3. Сила взаимодействия двух одинаковых точечных зарядов, находящихся на расстоянии 0,5 м, равна 3,6 н. Найдите значения этих зарядов.
Билет №16
1. Первый закон термодинамики. Изопроцессы. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Адиабатный процесс.
Первый закон термодинамики является обобщением закона сохранения и превращения энергии для термодинамической системы. Он формулируется следующим образом:
Изменение ΔU внутренней энергии неизолированной термодинамической системы равно разности между количеством теплоты Q, переданной системе, и работой A, совершенной системой над внешними телами.
|
Соотношение, выражающее первый закон термодинамики, часто записывают в другой форме:
|
Количество теплоты, полученное системой, идет на изменение ее внутренней энергии и совершение работы над внешними телами.
Применим первый закон термодинамики к изопроцессам в газах.
В изохорном процессе (V = const) газ работы не совершает, A = 0. Следовательно,
|
Здесь U (T1) и U (T2) – внутренние энергии газа в начальном и конечном состояниях. Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры (закон Джоуля). При изохорном нагревании тепло поглощается газом (Q > 0), и его внутренняя энергия увеличивается. При охлаждении тепло отдается внешним телам (Q < 0).
В изобарном процессе (p = const) работа, совершаемая газом, выражается соотношением
|
Первый закон термодинамики для изобарного процесса дает:
|
При изобарном расширении Q > 0 – тепло поглощается газом, и газ совершает положительную работу. При изобарном сжатии Q < 0 – тепло отдается внешним телам. В этом случае A < 0. Температура газа при изобарном сжатии уменьшается, T2 < T1; внутренняя энергия убывает, ΔU < 0.
В изотермическом процессе температура газа не изменяется, следовательно, не изменяется и внутренняя энергия газа, ΔU = 0.
Первый закон термодинамики для изотермического процесса выражается соотношением
|
Для исследования поведения реального газа рассмотрим изотермы Ван-дер-Ваальса – кривые зависимости p от Vm при заданных Т, - определяемые уравнением Ван-дер-Ваальса для моля газа. Эти кривые, полученные для четырёх различных температур имеют довольно своеобразный характер: при высоких температурах (Т>Тк) изотерма реального газа отличается от изотермы идеального газа только некоторым искажением её формы, оставаясь монотонно спадающей кривой; при некоторой температуре, на изотерме имеется лишь одна точка перегиба; при низких температурах (Т<Тк) изотермы имеют волнообразный участок, сначала монотонно опускаясь вниз, затем монотонно поднимаясь вверх и снова монотонно опускаясь. Для пояснения характера изотерм реального газа преобразуем уравнение Ван-дер-Ваальса к виду: pV3m-(RT+pb)V2m+aVm-ab=0. Это уравнение при заданных р и Т Является уравнением третьей степени относительно Vm; следовательно, оно может иметь либо три вещественных корня, либо один вещественный и два мнимых, причём физический смысл имеют лишь вещественные положительные корни. Поэтому первому случаю соответствуют изотермы при низких температурах, второму случаю – изотермы при высоких температурах
Адиабатный процесс - это процесс, протекающий без теплообмена с окружающей средой.
Адиабатными можно считать быстро протекающие процессы. При быстром сжатии газа затрачивается работа, приводящая к увеличению внутренней энергии и повышению температуры. Тело, температура которого повышена, должно некоторое количество теплоты передать окружающей среде, но процесс теплопередачи требует некоторого времени, поэтому при быстром сжатии (или расширении) теплота не успевает распространиться из данного объема, то есть dQ = 0, и процесс можно рассматривать как адиабатный.
Адиабатный процесс (первое начало термодинамики):
dA = -dU.