Физические законы механики Законы Кеплера Первое начало термодинамики Электромагнетизм Колебание и волны Геометрическая оптика Квантовые явления в оптике Водородоподобные системы в квантовой механике

Справочник по основным разделам физики

. Кинематика. Равномерное движение. Средняя скорость. 1.1. В течение какого времени пассажир, сидящий у окна поезда, идущего со ско-ростью 54 км/ч, будет видеть встречный поезд, идущий со скоростью 36 км/ч, если его длина равна 150 м? [6 c]

Первое начало термодинамики (закон сохранения энергии) – количество теплоты Q, сообщенное телу, идет на увеличение внутренней энергии ΔU и на совершение телом работы А:

.

Изменение внутренней энергии U идеального газа (энергии теплового хаотического движения молекул):

.

Внутренняя энергия произвольной массы газа:

.

Приращение работы газа:

.

Полная работа:

.

Удельная теплоемкость ­– количество теплоты, которое получает или отдает 1 кг вещества при изменении его температуры на 1 К:

.

Молярная теплоемкость – физическая величина, равная отношению теплоемкости вещества к количеству этого вещества:

.

Теплоемкость при постоянном объеме:

.

Теплоемкость при постоянном давлении:

.

Уравнение Майера:

CP=CV+R.

Теплоемкость одноатомных газов при постоянном объеме и постоянном давлении:

  и .

Показатель адиабаты (коэффициент Пуассона):

.

Молярные теплоемкости многоатомных газов при постоянном объеме и посто­янном давлении:

 и ,

где i – число степеней свободы молекулы.

Показатель адиабаты для многоатомных газов:

.

Внутренняя энергия идеального газа: 

.

Средняя кинетическая энергия поступательного движения, приходящаяся на одну степень свободы молекулы:

.

Закон Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы:

.

Изохорический процесс – процесс протекающий при постоянном объеме.

Количество теплоты, сообщенное в изохорическом процессе:

  или ,

где Т1, Т2 – соответственно начальная и конечная температура.

Изменение внутренней энергии в изохорическом процессе:

 или U = Q.

Теплоемкость в изохорическом процессе:

  или .

Изобарический процесс – процесс протекающий при постоянном давлении.

Работа в изобарическом процессе:

,

где V1 и V2 – соответственно начальный и конечный объемы газа.

Количество теплоты, сообщенное в изобарическом процессе: 

δQ = СP dT или .

Изменение внутренней энергии в изобарическом процессе:

dЕп = СV dT или .

Теплоемкость в изобарическом процессе: 

.

Изотермический процесс – процесс, протекающий при постоянной температуре.

Работа газа в изотермическом процессе:

  или

Характеристики изопроцессов в газах:

Название процесса

Изохорический

Изобарический

Изотермический

Адиабатический

Условие протекания процесса

V = const

P = const

T = const

δQ = 0

Связь между параметрами состояния

Первое

начало

Работа в процессе

δA = PdV = - dU

А = −∆U = – CV(T2 - T1)

Количество теплоты, сообщённое в процессе

δQ = СP dT

Q = СP (T2 - T1)

δQ = δA

Q = A

δQ = 0

Q = 0

Изменение внутренней энергии

dU = δQ

dU = СV dT

U = СV (T2 - T1)

dU = 0

U = 0

dU = -δA = = СV dT

U = A = =СV (T2 - T1)

Теплоёмкость

CТ = ¥

Сад = 0

Политропный процесс – такой процесс, при котором изменяются все основные процессы, кроме теплоемкости.

Уравнение политропы: 

  или ,

где п – показатель политропы.

Изменение внутренней энергии идеального газа:

Круговые процессы. Тепловые машины Круговой процесс (цикл) – это такой процесс, в результате которого термодинамическое тело возвращается в исходное состояние. Прямой цикл (за цикл совершается положительная работа)

Втрое и третье начала термодинамики Приведённая теплота – это отношение теплоты Q в изотермическом процессе к температуре Т, при которой происходит передача теплоты

Термодинамические свойсива реальных газов

Уравнение состояние идеального газа: , где v – число молей газа; Р – давление; Т – температура; V – объем.

Реальные газы – газы, свойства которых зависят от взаимодействия молекул. Уравнение Ван-дер-Ваальса для реального газа

Электростатика. Постоянный ток в электрическом поле в вакууме Закон Кулона: сила взаимодействия точечных зарядов в вакууме пропорциональна величине зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними

Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме – поток напряженности электрического поля в вакууме через любую замкнутую поверхность пропорциональна полному заряду, находящемуся внутри этой поверхности

Тепловое излучение.

Излучение, причиной которого является возбуждение атомов и молекул вещества вследствие их теплового движения, называется тепловым излучением.

Накаленные твердые и жидкие тела и газы при большом давлении испускают свет, разложение которого дает непрерывный спектр, в котором спектральные цвета непрерывно переходят один в другой.

Для абсолютно черного тела (идеальный объект, поглощающий все падающее на него излучение) из опыта известно:

- спектральная плотность интенсивности излучения имеет максимум при определенной частоте

- энергия излучения, приходящаяся на очень большие и очень малые частоты, ничтожно мала

- при повышении температуры максимум спектральной плотности излучения смещается в сторону больших частот

Ультрафиолетовая катастрофа - несоответствие теоретической зависимости спектральной плотности излучения черного тела от частоты, полученной на основании классических представлений, экспериментальным данным в области высоких частот (ультрафиолет).

Формула Планка. Теоретическая зависимость спектральной плотности излучения черного тела от частоты, совпадающая с экспериментальными данными, получена Максом Планком на основе чуждого классической физике предположения, что атомы излучают энергию только определенными порциями - квантами, причем энергия кванта пропорциональна частоте излучения.

E = hn , где h = 6,62´10-34 Дж ´ с - коэффициент пропорциональности, постоянная Планка, E - энергия излучения, n - частота излучения.

ТРЕТЬЕ НАЧОЛО ТЕРМОДИНАМИКИ (Тепловой закон Нернста)

Этот закон был установлен Нрнстом на основе измерения теплоемкостей тел при низких температурах.

Суть этого закона может быть сформулирована следующим образом:

Любой равновесный адиабатный процесс, начатый при абсолютном нуле, не приводит к разогреванию системы (изотерма абсолютного нуля совпадает с адиабатой)

ß

При абсолютном нуле все равновесные процессы протекают без изменения энтропии.

Таким образом, состояние системы, находящейся при абсолютном нуле температуры, естественно принять за начальное состояние, по отношению к которому вычисляют энтропию, причем считать численное значение энтропии в этом состоянии равным нулю.


Справочник по основным разделам физики