- •1)Система отсчета. Материальная точка. Радиус-вектор и вектор перемещения, их связь с координатами точки. Траектория.
- •2)Средняя и мгновенная скорости. Ускорения. Закон равноускоренного движения.
- •3)Движения тела по окружности. Угловая скорость, нормальное и тангенциальное ускорение. Движение по криволейной траектории.
- •4)Инерциальные системы отсчета, первый закон Ньютона.
- •5)Масса и импульс материальной точки. Сила. Второй закон Ньютона.
- •6)Третий закон Ньютона. Преобразования Галилея.
- •7)Замкнутая система материальных точек. Закон сохранения импульса.
- •8)Центр масс, система центра масс.
- •9)Момент импульса, закон сохранения момента импульса.
- •10)Работа и мощность силы. Средняя и мгновенная мощность.
- •11)Консервативные силы, работа консервативных сил.
- •12)Потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии.
- •13)Упругие и квазиупругие силы. Закон Гука. Гармонические колебания: частота, период, амплитуда и фаза колебаний.
- •14)Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Гармонические колебания пружинного и математического маятников.
- •15)Затухающие колебания. Коэффициент затухания и логарифмический декремент затухания.
- •16)Энергия гармонических и затухающих колебаний.
- •17)Вынужденные колебания. Резонанс.
- •18)Основные положения молекулярно-кинетической теории. Масса и размеры молекул.
- •19)Термодинамическая система и параметры её состояния.
- •20)Связь кинетической энергии молекул газа с температурой и давлением.
- •21)Равнораспределение энергии по степеням свободы.
- •22)Число степеней свободы и средняя энергия многоатомной молекулы.
- •23)Внутреняя энергия термодинамической системы.Теплоёмкость.
- •24)Работа, совершаемая газом при изменении объема.
- •25)Распределение молекул газа по скоростям. Функция распределения и её нормировка. Функция распределения Максвелла.
- •26)Наиболее вероятная, средняя и средне-квадратичная скорости молекул.
- •27)Опыт Штерна
- •28)Опыт Ламмерта
- •29)Идеальный газ в поле сил тяжести, барометрическая формула. Распределения Больцмана.
- •30)Основы термодинамики.
- •31)Тепловые двигатели и их кпд.
- •32)Адиабатический процесс. Работа газа при различных процессах.
- •33)Круговой процесс. Цикл Карно. Кпд цикла Карно.
- •34)Уравнения состояния идеальных газов. Уравнение Ван-дер-Ваальса.
- •35)Приведенная теплота. Энтропия.
- •36)Изменения энтропии в изопроцессах.
- •37)Свободная и связанная энергии.
- •38)Статистический смысл энтропии.
22)Число степеней свободы и средняя энергия многоатомной молекулы.
Молекулы можно рассматривать как системы материальных точек (атомов) совершающих как поступательное, так и вращательное движения. При исследовании движения тела необходимо знать его положение относительно выбранной системы координат. Для этого вводится понятие о степенях свободы тела. Число независимых координат, которые полностью определяют положение тела в пространстве, называется числом степеней свободы тела.
При движении точки по прямой линии для оценки ее положения необходимо знать одну координату, т.е. точка имеет одну степень свободы. Если точка движения по плоскости, ее положение характеризуется двумя координатами; при этом точка обладает двумя степенями свободы. Положение точки в пространстве определяется 3 координатами. Число степеней свободы обычно обозначают буквой i. Молекулы, которые состоят из обычного атома, считаются материальными точками и имеют три степени свободы (аргон, гелий).
В однородном газе, молекулы которого имеют любое число степеней свободы i, каждая молекула в среднем обладает энергией движения, равной
23)Внутреняя энергия термодинамической системы.Теплоёмкость.
Внутренняя энергия термодинамическая функция состояния системы, ее энергия, определяемая внутренним состоянием. Внутренняя энергия складывается в основном из кинетической энергии движения частиц (атомов, молекул, ионов, электронов) и энергии взаимодействия между ними (внутри- и межмолекулярной). На внутреннюю энергию влияет изменение внутреннего состояния системы под действием внешнего поля; во внутреннюю энергиювходит, в частности, энергия, связанная с поляризацией диэлектрика во внешнем электрическом поле и намагничиванием парамагнетика во внешнем магнитном поле. Кинетическая энергия системы как целого и потенциальная энергия, обусловленная пространственным расположением системы, во внутреннюю энергию не включаются. В термодинамике определяется лишь изменение внутренней энергии в различных процессах. Поэтому внутреннюю энергию задают с точностью до некоторого постоянного слагаемого, зависящего от энергии, принятой за нуль отсчета.
Внутренняя энергия U как функция состояния вводится первым началом термодинамики, согласно которому разность между теплотой Q, переданной системе, и работой W, совершаемой системой, зависит только от начального и конечного состояний системы и не зависит от пути перехода, т.е. представляет изменение фуникции состояния ΔU
где U1 и U2 - внутренняя энергия системы в начальном и конечном состояниях соответственно. Уравнение (1) выражает закон сохранения энергии в применении к термодинамическим процессам, т.е. процессам, в которых происходит передача теплоты. Для циклического процесса, возвращающего систему в начальное состояние, ΔU=0. В изохорных процессах, т.е. процессах при постоянном объеме, система не совершает работы за счет расширения, W=0 и теплота, переданная системе, равна приращению внутренней энергии: Qv=ΔU. Для адиабатических процессов, когдаQ=0, ΔU=-W.
Внутренняя энергия системы как функция ее энтропии S, объема V и числа молей mi i-того компонента представляет собой термодинамический потенциал. Это является следствием первого и второго начал термодинамики и выражается соотношением:
где Т - абсолютная температура, р - давление, μi - химический потенциал i-того компонента. Знак равенства относится к равновесным процессам, знак неравенства - к неравновесным. Для системы с заданными значениями S, V, mi(закрытая система в жесткой адиабатной оболочке) внутренняя энергия при равновесии минимальна. Убыль внутренней энергии в обратимых процессах при постоянных V и S равна максимальной полезной работе (см.Максимальная работа реакции).
Зависимость внутренней энергии равновесной системы от температуры и объема U=f(T, V) называется калорическимуравнением состояния. Производная внутренней энергии по температуре при постоянном объеме равна изохорнойтеплоемкости.