10).Понятие состояния в классической физике. Границы применимости классического способа описания движения частиц.Важным свойством замкнутых термодинамических систем является существование у них равновесных состояний, в которых они могут пребывать сколь угодно долго. Для газа, заключенного в некотором сосуде, равновесным является состояние, в котором температура, давление и плотность (или число молекул в единице объема) в пределах объема газа одинаковы. Если в каком-нибудь месте этого объема вызвать местное нагревание или сжатие, то в системе начнется процесс выравнивания температур и давления. Этот процесс будет происходить в течение того времени, пока имеется внешнее воздействие. Однако только после прекращения этого воздействия процесс выравнивания приведет систему к новому равновесному состоянию.

В термодинамике продолжало “работать” и понятие неравновесного состояния. Состояния изолированных термодинамических систем, в которых они, несмотря на отсутствие внешних воздействий, не могут пребывать в течение конечных промежутков времени, называются неравновесными. Система, первоначально находящаяся в неравновесном состоянии, с течением времени переходит в равновесное состояние.

Границы применения: А) применима лишь к сравнительно медленным движениям со скоростями, заметно меньшими скорости света в вакууме c≈ 300000 км/с Б) заключается в ее неприменимости к описанию явлений микромира, то есть к движениям тел малой массы в малых участках пространства.

30). Моменты импульса и силы относительно точки и неподвижной оси. Уравнение моментов для системы материальных точек.

Моментом импульса (количества движения) материальной точки А относительно неподвижной точки О называется физическая величина, определяемая векторным произ¬ведением:

где —радиус-вектор, проведенный из точки О в точку А; —импульс материальной точки; — псевдовектор, его направление совпадает с направлением поступательного движения правого

винта при его вращении от к . Модуль вектора момента импульса

Моментом импульса относительно неподвижном оси Z называется скалярная величина Lz, равная проекции на эту ось вектора момента импульса, определенного относительно произвольной точки О данной оси. Момент импульса Lz, не зависит от положения точки О на оси Z.

При вращении абсолютно твердого тела вокруг неподвижной оси Z каждая отдель¬ная точка тела движется по окружности постоянного радиуса ri; с некоторой скоро¬стью vi. Скорость vi и импульс mi vi перпендикулярны этому радиусу, т. с. радиус является плечом вектора mi vi. Поэтому можем записать, что момент импульса отдель¬ной частицы равен

и направлен по оси в сторону, определяемую правилом правого винта.

43)Измерение температуры

Температура является важным параметром, определяющим не только протекание технологического процесса, но и свойства вещества. Для измерения температуры в системе единиц СИ принята температурная шкала с единицей температуры Кельвин (К). Начальной точкой этой шкалы является абсолютный нуль (0 К).

Для технологических измерений часто применяют температурную шкалу с единицей температуры градус Цельсия (°С),

видов термометров: цифровые, электронные, инфракрасные, пирометры, биметаллические, дистанционные, электроконтактные, жидкостные, термоэлектрические, газовые, термометры сопротивления и т.д. У каждого термометра – свой принцип действия и своя сфера применения

Шкала Фаренгейта (Температура кипения чистой воды по шкале Фаренгейта составила 212°)

Шкала Реомюра

Шкала Цельсия

Шкала Ранкина (шкала широкого распространения не получила) 1 град Р. ( °R) равен 5/9 К

56)Обратимые и необратимые тепловые процессы.

Термодинамический процесс называется обратимым, если он может происходить как в прямом, так и в обратном направлении, причем если такой процесс происходит сначала в прямом, а затем в обратном направлении и система возвращается в исходное состояние, то в окружающей среде и в этой системе не происходит никаких изменений.

Всякий процесс, не удовлетворяющий этим условиям, является необратимым.

Любой равновесный процесс является обратимым. Обратимость равновесного процесса, происходящего в системе, следует из того, что ее любое промежуточное состояние есть состояние термодинамического равновесия; независимо от того идет ли процесс в прямом или в обратном направлении. Реальные процессы сопровождаются рассеянием энергии (из-за трения, теплопроводности и т.д.), которая нами не рассматривается. Обратимые процессы — это идеализация реальных процессов. Их рассмотрение важно по 2-м причинам: 1) многие процессы в природе и технике практически обратимы; 2) обратимые процессы являются наиболее экономичными; имеют максимальный термический коэффициент полезного действия, что позволяет указать пути повышения КПД реальных тепловых двигателей.

57)Энтропия.

Пусть Q - теплота, полученная термодинамической системой в изотермическом процессе, а T - температура, при которой произошла эта передача теплоты. Величина Q/ T называется приведенной теплотой. Приведенное количество теплоты, сообщаемое термодинамической системе на бесконечно малом участке процесса будет равно dQ / T. В термодинамике доказывается, что в любом обратимом процессе сумма приведенных количеств теплоты, передаваемая системе на бесконечно малых участках процесса равна нулю. Математически это означает, что dQ/T - есть полный дифференциал некоторой функции, которая определяется только состоянием системы и не зависит от того, каким путем перешла система в такое состояние. Функция, полученный дифференциал которой равен dS= dQ/ T - называется энтропией. Энтропия определяется только состоянием термодинамической системы и не зависит от способа перехода системы в это состояние. S - энтропия. Для обратимых процессов delta S = 0. Для необратимых delta S > 0 - неравенство Клаудио. Неравенство Клаудио справедливо только для замкнутой системы. Только в замкнутой системе процессы идут так, что энтропия возрастает. Если система незамкнута и может обмениваться теплотой с окружающей средой, ее энтропия может вести себя любым образом ; dQ = T dS ; При равновестном переходе системы из одного состояния в другое dQ = dU + dA ; delta S = (интеграл 1 - 2) dQ / T = (интеграл) (dU + dA) / T. Физический смысл имеет не сама энтропия, а разность энтропий при переходе системы из одного состояния в другое.

57) Второй закон термодинамики.

Количество теплоты, полученное от нагревателя, не может быть целиком преобразовано в механическую работу циклически действующей тепловой машиной. Это и есть 2ой закон: в циклически действующей тепловой машине невозможен процесс, единственным результатом которого было бы преобразование в механическую работу всего количества теплоты, полученного от источника энергии - нагревателя). Второй закон связан с необратимостью процессов в природе. Возможна другая формулировка: невозможен процесс, единственным результатом которого была бы передача энергии путем теплообмена от холодного тела к горячему. Второй закон имеет вероятный характер. В отличие от закона сохранения энергии, второй закон применим лишь к системам, состоящим из очень большого числа частиц. Для таких систем необратимость процессов объясняется тем, что обратный переход должен был бы привести систему в состояние ничтожно малой вероятностью, практически не отличимой от невозможности.

Самопроизвольные процессы в изолированной системе всегда проходят в направлении перехода от маловероятного состояния в более вероятное.

37)Результирующее движение при этих условиях можно рассматривать как гармоническое колебание с пульсирующей амплитудой. Такое колебание называется биением.

Пусть частота одного колебания ω1=ω, а частота второго колебания ω2=ω+Δω, причем, Δω<<ω. Амплитуды обоих колебаний полагаем одинаковыми и равными A. Для упрощения расчетов полагаем начальные фазы колебаний равными нулю. Тогда уравнения складываемых колебаний будут иметь следующий вид:

x1=A·cosωt

x2=A·cos(ω+Δω)t

Складывая эти выражения и применяя тригонометрическую формулу для суммы косинусов:

(cosα+cosβ=2cos((α-β)/2))cos((α+β)/2)), получаем x=x1+x2=(2Acos(Δω/2)t)cosωt

Aбиений=|2Acos(Δω/2)t|

Сложение гармонических колебаний одного направления и взаимно перпендикулярных колебаний.

- Одного направления

- Взаимно перпендикулярные

11)Внутренние и внешние силы.

Система материальных точек - такая совокупность материальных точек, в которой движение каждой точки зависит от положений или движений всех остальных точек

В механике внешними силами по отношению к данной системе материальных точек называются те силы, к-рые представляют собою действие на эту систему других тел (других систем материальных точек), не включенных нами в состав данной системы. Внутренними силами являются силы взаимодействия между отдельными материальными точками данной системы. Подразделение сил на внешние и внутренние является совершенно условным: при изменении заданного состава системы некоторые силы, ранее бывшие внешними, могут стать внутренними, и обратно.

Скорость изменения импульса системы равна главному вектору всех внешних сил, действующих на эту систему.

33)Силы инерции при ускоренном поступательном движении системы отсчета. Свойства сил инерции.

В итоге мы получаем закон движения в неинерциальной системе отсчета K'

Отсюда мы видим, что в смысле своего влияния на уравнения движения частицы, ускоренное поступательное движение системы отсчета эквивалентно появлению однородного силового поля, причем действующая в этом поле сила равна произведению массы частицы на ускорение W и направлена в противоположную этому ускорению сторону.

Свойства сил инерции: 1) Силы инерции обусловлены свойствами самих неинерциальных систем, а не взаимодействием тел. Они существуюттолько в неинерциальных системах и не являются меройвзаимодействия тел.

2) На силы инерции не распространяется третий закон Ньютона.

3) Силы инерции приложены к центру масс тела.

4) Силы инерции являются внешними силами. В связи с этим внеинерциальных системах отсчета в общем случае не может быть замкнутых систем точек или тел.

5) Все силы инерции, подобно силам тяготения,пропорциональным массе тела. Поэтому в однородном поле сил инерции, как и в однородном поле тяготения, все тела движутся содним и тем же ускорением независимо от их масс.

59).Эффективное сечение рассеяния. Средняя длина свободного пробега молекул.

Эффективное поперечное сечение s равно отношению числа dN таких переходов в единицу времени к плотности nv потока рассеиваемых частиц, падающих на мишень, т. е. к числу частиц, проходящих в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную к их скорости v (n - плотность числа падающих частиц): s = dN/nv. Таким образом, Эффективное поперечное сечение имеет размерность площади; обычно оно измеряется в см².

Молекулы газа, находясь в состоянии хаотического движения, непрерывно сталкиваются друг с другом. Между двумя последовательными столкновениями молекулы проходят некоторый путь l, который называется длиной свободного пробега. В общем случае длина пути между последовательными столкновениями различна, но так как мы имеем дело с огромным числом молекул и они находятся в беспорядочном движении, то можно говорить о средней длине свободного пробега молекул <l>.

Минимальное расстояние, на которое сближаются при столкновении центры двух молекул, называется эффективным диаметром молекулы d . Он зависит от скорости сталкивающихся молекул. Так как за 1 с молекула проходит в среднем путь, равный средней арифметической скорости <v>, и если <z> ≈ среднее число столкновений, испытываемых одной молекулой газа за 1 с, то средняя длина свободного пробега