Молекулярная физика

Билет 1

Молекулярно-кинетическая теория (сокращённо МКТ) — теория XIX века, рассматривавшая строение вещества, в основном газов, с точки зрения трёх основных приближенно верных положений:

• все тела состоят из частиц, размером которых можно пренебречь: атомов, молекул и ионов

• частицы находятся в непрерывном хаотическом движении (тепловом)

• частицы взаимодействуют друг с другом путём абсолютно упругих столкновений.

Основными доказательствами этих положений считались:

• Диффузия

• Броуновское движение

• Изменение агрегатных состояний вещества

Диффузия играет существенную роль в природе. Так, например, диффузия газов обеспечивает однородность атмосферы вблизи поверхности Земли. Диффузия способствует нормальному питанию растений, животных и т. д.

Билет 2

Идеальный газ — математическая модель газа, в которой предполагается, что потенциальной энергией взаимодействия молекул можно пренебречь по сравнению с их кинетической энергией.

Основное уравнение МКТ: P=F/S

Температура – скалярная физическая величина, характеризующая приходящуюся на одну степень свободы среднюю кинетическую энергию частиц макроскопической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы не зависит от её природы и пропорциональна абсолютной температуре газа T. Отсюда следует, что абсолютная температура является мерой средней кинетической энергии молекул.

Уравнение состояния идеального газа:

P – давление, V – объем, M – молярная масса, R – молярная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/моль

Газовые законы: изотермический (P/V=const), изобарный (V/T=const), изохорный (P/T=const)

Билет 6

Тепловой двигатель – устройство, преобразующее внутреннюю энергию топлива в механическую энергию. К тепловым двигателям относятся: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель. Их топливом является твердое и жидкое топливо, солнечная и атомная энергии. Без тепловых двигателей невозможно представить современный транспорт. В тоже время повсеместное использование тепловых двигателей связано с отрицательным воздействием на окружающую среду.

Основы электродинамики

Билет 4

Электрический ток — упорядоченное некомпенсированное движение свободных электрически заряженных частиц. Сила тока ( I )- скалярная величина, равная отношению заряда q , прошедшего через поперечное сечение проводника, к промежутку времени t , в течение которого шел ток. Электрическое сопротивление - это физическая величина, численно равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, проходящего через проводник. По закону Ома сила тока для участка цепи прямо пропорциональна приложенному напряжению к участку цепи и обратно пропорциональна сопротивлению проводника этого участка цепи: l=U/R

Билет 6

Физические процессы получения электрической энергии различаются в зависимости от вида преобразуемой энергии, где главное различие состоит в природе сил, которые разделяют положительный и отрицательный заряды в веществе. На электрически заряженные частицы кроме сил электрического поля при определенных условиях действуют сторонние силы, обусловленные неэлектромагнитными процессами. Величина, характеризующая способность стороннего поля и индуцированного электрического поля вызывает электрический ток, называется электродвижущей силой. Количество заряженных частиц ,которое будет течь в электрической цепи — это электрический ток: закон ома для полной цепи:

Билет 7

Электрический ток в металлах – это упорядоченное движение электронов под действием электрического поля. Электрическое сопротивление — физическая величина, характеризующая свойства проводника препятствовать прохождению электрического тока и равная отношению напряжения на концах проводника к силе тока, протекающего по нему.

Билет 8

Полупроводник - вещество, у которого удельное сопротивление может изменяться в широких пределах и очень быстро убывает с повышением температуры., а это значит, что электрическая проводимость увеличивается. - наблюдается у кремния, германия, селена и у некоторых соединений. Полупроводники — это вещества, удельное сопротивление которых убывает с повышением температуры, наличием примесей, изменением освещенности. У собственных полупроводников число появившихся при разрыве связей электронов и дырок одинаково, т.е. проводимость собственных полупроводников в равной степени обеспечивается свободными электронами и дырками. Проводимость примесных полупроводников. Если внедрить в полупроводник примесь с валентностью большей, чем у собственного полупроводника, то образуется донорный полупроводник. К полупроводниковым приборам относятся: интегральные схемы, полупроводниковые диоды ,Тиристоры, фототиристоры, транзисторы.

Билет 9

Вакуум - это такая степень разрежения газа, при которой соударений молекул практически нет. Термоэлектронная эмиссия- это испускание электронов твердыми или жидкими телами при их нагревании до температур, соответствующих видимому свечению раскаленного металла. Применение вакуумных приборов: в химической промышленности, деревообработка, в атомной промышленности.

Билет 10

Жидкости, как и твердые тела, могут быть диэлектриками, проводниками и полупроводниками. К числу диэлектриков относится дистиллированная вода, к проводникам - растворы и расплавы электролитов: кислот, щелочей и солей. Жидкими полупроводниками являются расплавленный селен, расплавы сульфидов и др. Процесс выделения на электроде вещества, связанный с окислительно-восстановительными реакциями, называют электролизом. Закон электролиза: Масса вещества, выделяющегося на электроде , прямо пропорциональна количеству электричества, прошедшего через электролит.

Билет 11

Возьмем электрометр с присоединенными к нему дисками плоского конденсатора и зарядим его. При комнатной температуре, если воздух достаточно сухой, конденсатор заметно не разряжается – положение стрелки электрометра не изменяется. Чтобы заметить уменьшение угла отклонения стрелки электрометра, требуется длительное время. Это показывает, что электрический ток в воздухе между дисками очень мал. Данный опыт показывает, что воздух является плохим проводником электрического тока. Применение коронного разряда1) Электрическая очистка газов .Сосуд, наполненный дымом, внезапно делается совершенно прозрачным, если внести в него острые металлические электроды, соединенные с электрической машиной. Внутри стеклянной трубки содержатся два электрода: металлический цилиндр и висящая по его оси тонка металлическая проволока. Электроды присоединены к электрической машине. Если продувать через трубку струю дыма (или пыли) и привести в действие машину, то, как только напряжение сделается достаточным для образования короны, выходящая струя воздуха станет совершенно чистой и прозрачной, и все твердые и жидкие частицы, содержащиеся в газе, будут осаждаться на электродах. Объяснение опыта заключается в следующем. Как только у проволоки зажигается корона, воздух внутри трубки сильно ионизируется.

Билет 12

Магнитное поле всегда создается движущимися электрическими зарядами. Неподвижные заряды не могут создать магнитного поля. Вокруг них образуется электростатическое поле. Кроме того, магнитное поле возникает при изменении электрического поля. Магнитное поле обладает способностью проникать через многие вещества — воздух, стекло, бумагу, картон, медь, воду, а также через разреженное пространство. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ - это особый вид материи, посредством которой осуществляется взаимодействие между движущимися электрически заряженными частицами. МАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ- это силовая характеристика магнитного поля.