Электрический ток в металлах Астрономия квантовая механика электромагнитная индукция Магнитные моменты атомов Особенности структуры электронных уровней в сложных атомах

Учебник физики Примеры решения задач и лабораторных работ

Опытное обоснование корпускулярно-волнового дуализма свойств вещества. Формула де Бройля. Соотношение неопределенно стей как проявление корпускулярно-волнового дуализма свойств материи. Волновая функция и ее статистический смысл. Ограничен ность механического детерминизма. Уравнение Шредингера для ста ционарных состояний. Туннельный эффект. Частица в одномерной прямоугольной «потенциальной яме». Квантование энергии и импуль са частицы. Главное, орбитальное и магнитное квантовые числа.

Изменение агрегатных состояний вещества.

Агрегатные состояния вещества.

Опыт: Вещество может находиться в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном.

При переходе вещества из одного состояния в другое молекулы остаются неизменными, изменяются лишь их расположение и характер движения и взаимодействия.

Состояние

Свойства (опыт)

Особенности движения и взаимодействия молекул (гипотезы)

Твердое тело

плотность велика;

сохраняет объем и форму.

кинетическая энергия молекул меньше энергии их взаимодействия;

молекулы упорядочены в пространстве, беспорядочно движутся каждая на своем месте.

Жидкость

плотность велика;

сохраняет объем, но легко меняет форму.

кинетическая энергия молекул меньше или равна энергии их взаимодействия;

каждая молекула некоторое время беспорядочно движутся на своем месте, а затем «перепрыгивает» на новое.

Газ

плотность мала;

не имеет собственной формы и объема, занимает всю предоставленную ему емкость.

кинетическая энергия молекул много больше энергии их взаимодействия;

молекулы движутся совершенно беспорядочно, взаимодействуя лишь при соударениях.

Плавление и отвердевание кристаллических тел.

Плавление - переход вещества из кристаллического состояния в жидкое.

Кристаллизация (отвердевание) - переход вещества из жидкого состояния в кристаллическое.

Температура, при которой вещество плавится, называют температурой плавления (tпл), а при которой отвердевает - температурой отвердевания (tотв).

Опыт: tпл = tотв

§14. График плавления и отвердевания кристаллических тел.


Удельная теплота плавления.

Удельная теплота плавления - физическая величина, показывающая, какое количество теплоты требуется сообщить кристаллическому телу массой 1 кг, чтобы при температуре плавления полностью перевести его в жидкое состояние.

 [Дж/кг]

При плавлении кристаллического тела энергия идет на увеличение потенциальной энергии частиц (разрушение кристаллической решетки), при кристаллизации потенциальная энергия частиц уменьшается, выделяясь в виде теплоты.

Удельная теплота плавления равна удельной теплоте кристаллизации.

Количество теплоты, необходимое для того, чтобы расплавить данное тело массы m при температуре плавления (или выделяющееся при его кристаллизации), можно рассчитать по формуле:

Q = ± l m [Дж] - плавление (+) и кристаллизация (-);

§16. Испарение. Насыщенный пар.

Парообразование – переход вещества из жидкого состояния в газообразное.

Испарение – парообразование, происходящее со свободной поверхности жидкости.

Механизм: наиболее быстрые молекулы, оказавшись у ее поверхности могут преодолеть межмолекулярное притяжение и покинуть жидкость.

Способы увеличения скорости испарения:

выбрать жидкость, притяжение между молекулами которой как можно меньше Þ молекулам легче «вырваться»

увеличить температуру жидкости = увеличить скорость движения молекул

увеличить свободную поверхность жидкости = увеличить количество молекул, одновременно находящихся у поверхности жидкости

удалять покинувшие жидкость молекулы, чтобы не дать им вернуться

Конденсация – переход вещества из газообразного состояния в жидкое. Процесс, обратный парообразованию.

Механизм: молекула, подлетая к поверхности жидкости извне, может быть втянута в нее силами межмолекулярного притяжения.

В закрытом сосуде: сколько молекул покидает жидкость, столько и возвращается Þ подвижное равновесие.

Насыщенный пар. При испарении жидкости в закрытом сосуде плотность пара над жидкостью увеличивается до тех пор, пока количество молекул, покидающих жидкость в единицу времени, не сравняется с количеством молекул, возвращающихся в жидкость за то же время. Такое равновесие между паром и жидкостью называют динамическим.

Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называется насыщенным.

Пар, не находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называется ненасыщенным или перенасыщенным.

Векторы на плоскости Вектором называется направленный отрезок, то есть отрезок, у которого указаны начало (наз. также точкой приложения вектора) и конец.

Сумма векторов Суммой  векторов  и  называют вектор , идущий из начала вектора  в конец вектора  при условии, что начало вектора   приложено к концу вектора . Происхождение этого правила связано с правилом параллелограмма сложения векторов, источником которого яв­ляется экспериментальный факт сложения сил (векторных величин) по этому правилу.

Поглощение энергии при испарении жидкости и выделение ее при конденсации пара

Двигатель внутреннего сгорания

На длинный прямой соленоид, имеющий диаметр сечения d=5 см и содержащий п=20 витков на один сантиметр длины, плотно надет круговой виток из медного провода сечением S=1,0 мм2. Найти ток в витке, если ток в обмотке соленоида увеличивают с постоянной скоростью dI/dt=100 А/с. Индуктивностью витка пренебречь.

Указание к решению. Зная скорость изменения тока в соленоиде, можно определить скорость изменения потока через соленоид, а следовательно, через надетый на него виток. Далее можно использовать основной закон электромагнитной индукции и закон Ома.

Ответ: 2 мА.

10.(И.3.311). Непроводящее тонкое кольцо массой т, имеющее заряд q, может свободно вращаться вокруг своей оси. В начальный момент кольцо покоилось и магнитное поле отсутствовало. Затем включили практически однородное перпендикулярное к плоскости кольца магнитное поле, которое начало нарастать во времени по некоторому закону В(t). Найти угловую скорость w кольца в зависимости от индукции В(t).

Указание к решению. При включении магнитного поля, перпендикулярного плоскости кольца, в последнем возникает вихревое электрическое поле, заставляющее перемещаться заряды, расположенные на кольце. Поскольку кольцо непроводящее, то перемещение зарядов возможно только при вращении кольца вокруг своей оси. Вначале нужно выразить линейную скорость движения зарядов, учитывая значение индукционного тока, который при этом должен возникать, а затем использовать связь линейной и угловой скорости.

Ответ:

Занятие 2. Явление самоиндукции и взаимной индукции

ЗАДАЧИ ГРУППЫ А

1.(В.11.107). Катушка длиной l=20 см имеет N=400 витков. Площадь поперечного сечения катушки S=9 см2. Найти индуктивность L1 катушки. Какова будет индуктивность L2 катушки, если внутрь катушки введен железный сердечник? Магнитная проницаемость материала сердечника m=400.

Решение. Потокосцепление катушки

.

Отсюда

.

Так как катушку можно приближённо считать бесконечно длинным соленоидом (см. данные задачи), то магнитное поле в ней можно считать однородным и перпендикулярным поперечному сечению. Тогда магнитный поток

,

где  - число витков на единицу длины соленоида.

Подставляя это выражение в формулу для потока, а выражение для потока в формулу для индуктивности, получаем

.

Подставляем числовые значения для первого и второго случаев и вычисляем:

  Гн;

Гн.

 Явления переноса в термодинамических неравновесных системах. Опытные законы диффузии, теплопроводности и внутреннего трения. Молекулярно-кинетическая теория этих явлений. Термодинамический метод исследования. Термодинамические параметры. Равновесные состояния и процессы, их изображения на термодинамических диаг раммах. Работа газа при изменении его Объема. Количество теплоты. Теплоемкость. Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам и адиабатному процессу иде ального газа.
Теория Максвелла для электромагнитного поля