- •Введение
- •Кинематика
- •5. Кинематика вращательного движения.
- •Динамика материальной точки
- •6. Первый закон Ньютона.
- •8. Механические системы.
- •9. Масса.
- •10.Импульс.
- •11.Второй закон Ньютона
- •12.Принцип независимости действия сил.
- •13.Третий закон Ньютона
- •14.Закон сохранения импульса
- •15.Закон движения центра масс.
- •16. Силы в механике.
- •1) Силы тяготения (гравитационные силы).
- •17. Работа, энергия, мощность.
- •18. Кинетическая и потенциальная энергия механической системы
- •19.Закон сохранения энергии.
- •20. Соударения
- •Механика твердого тела
- •21. Момент инерции.
- •22.Кинетическая энергия вращения.
- •23. Момент силы.
- •24.Основное уравнение динамики вращательного движения твердого
- •25. Момент импульса и закон его сохранения.
- •26.Сопоставим основные величины и соотношения для поступательного движения тела и для его вращения вокруг неподвижной оси.
- •Деформации твердого тела
- •27. Деформации твердого тела
- •28. Закон Гука.
- •Элементы механики жидкостей
- •29. Давление в жидкости и газе.
- •30.Уравнение неразрывности.
- •31 .Уравнение Бернулли.
- •32. Вязкость (внутреннее трение)
- •33.Два режима течения жидкостей.
- •34.Методы определения вязкости
- •Потенциальное поле сил.
- •35.Поле сил тяготения.
- •36. Космические скорости.
- •Элементы специальной теории относительности
- •37. Преобразования Галилея
- •38.Постулаты Эйнштейна.
- •39.Преобразования Лоренца.
- •40. Основные соотношения релятивистской динамики.
- •Свободные колебания
- •1. Колебания. Общий подход к изучению колебаний различной физичес кой природы.
- •2. Гармонические колебания и их характеристики.
- •3. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний.
- •4. Метод векторных диаграмм.
- •5. Экспоненциальная форма записи гармонических колебаний.
- •6. Механические гармонические колебания.
- •7. Энергия материальной точки, совершающей гармонические колебания.
- •8. Гармонический осциллятор.
- •9. Пружинный маятник.
- •10. Математический маятник.
- •11 .Физический маятник.
- •12.Сложение гармонических колебаний.
- •13. Биения.
- •14. Разложение Фурье.
- •15. Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний одинаковой частоты.
- •16.Линейно поляризованные колебания.
- •17. Циркулярно поляризованные колебания.
- •18 .Фигуры Лиссажу.
- •Затухающие и вынужденные колебания
- •19. Затухающие колебания.
- •20.Дифференциальное уравнение свободных затухающих колебаний линейной системы
- •21. Декремент затухания.
- •22.Добротность колебательной системы.
- •Волны в упругой среде.
- •23.Волновой процесс.
- •24.Упругие волны.
- •36. Упругая гармоническая волна.
- •37.Бегущие волны.
- •25.Уравнение плоской волны.
- •25.Фазовая скорость.
- •26. Уравнение сферической волны.
- •28.Принцип суперпозиции.
- •29.Групповая скорость.
- •30. Интерференция волн.
- •31. Стоячие волны.
- •32. Эффект Доплера.
- •2)Приемник приближается к источнику, а источник покоится:
- •3)Источник приближается к приемнику, а приемник покоится:
- •4)Источник и приемник движутся друг относительно друга.
- •1. Статистический и термодинамический методы исследования.
- •2. Термодинамическая система.
- •3. Температура.
- •4. Идеальный газ.
- •5.Закон Бойля-Мариотта.
- •6. Закон Авогадро,
- •7. Закон Дальтона.
- •8 .Закон Гей-Люссака.
- •9. Уравнение состояния идеального газа.
- •10.Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов.
- •11 .Средняя квадратичная скорость молекул идеального газа:
- •18.Средняя длина свободного пробега молекул.
- •19.Эксперименты, подтверждающие молекулярно-кинетическую теорию.
- •20.Явления переноса.
- •21 .Теплопроводность.
- •22. Диффузия.
- •23.Внутреннее трение (вязкость).
- •24.Внутренняя энергия термодинамической системы.
- •25. Число степеней свободы.
- •26.3Акон Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы (закон равнораспределения).
- •27. Первое начало термодинамики.
- •28.Работа газа при его расширении.
- •29. Теплоемкость.
- •30.Молярная теплоемкость при постоянном объеме.
- •31 .Молярная теплоемкость при постоянном давлении. Уравнение Майера.
- •36. Работа газа в адиабатическом процессе.
- •39. Кпд кругового процесса.
- •40. Обратимый и необратимый процессы.
- •41 .Энтропия.
- •42. Изменение энтропии.
- •Изменение энтропии в процессах идеального газа
- •43. Статистическое толкование энтропии.
- •44. Принцип возрастания энтропии.
- •45. Второе начало термодинамики.
- •46.Третье начало термодинамики.
- •47.Тепловые двигатели и холодильные машины.
- •48. Теорема Карно
- •50.Уравнение Ван-дер-Ваальса.
- •51. Изотермы реальных газов.
- •52. Внутренняя энергия реального газа.
- •53.Жидкости и их описание.
- •54. Поверхностное натяжение.
- •55. Смачивание.
- •56. Давление под искривленной поверхностью жидкости.
- •57. Капиллярные явления.
- •58. Кристаллические и аморфные твердые тела.
- •59. Типы кристаллов.
- •60.Дефекты в кристаллах.
- •61 .Теплоемкость твердых тел.
- •62. Изменение агрегатного состояния.
- •63.Фазовые переходы.
- •64.Диаграмма состояния.
- •65.Уравнение Клапейрона-Клаузиуса
- •66.Анализ диаграммы состояния.
- •Приложение
- •6.Вектор.
- •12.Градиент.
- •13.Поток поля через поверхность.
- •14.Производная по объему.
- •15. Дивергенция векторного поля.
- •17.Оператор Лапласа.
- •18.Ротор векторного поля.
- •19.Теорема Стокса.
- •Греческий алфавит
- •Приставки к обозначению единиц
- •Основные физические постоянные
10.Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов.
Пусть в сосуде объемом V находится идеальный газ массой m, состоящий из N молекул массой m0, движущихся с одинаковыми скоростями . Концентрация молекул в газе по определению n = N/V .
Если при соударениях со стенками за время элементарной площадке S стенки сосуда передается импульс Р, то давление газа, оказываемое им
на стенку сосуда .
При каждом соударении молекула, движущаяся перпендикулярно стенке, передает ей импульс 2m0. В среднем по направлению к стенке движется часть всех молекул. (Если рассмотреть три взаимно перпендикулярные оси, то в среднем только молекул движется вдоль одной из осей и только половина из них () вдоль данного направления.) Поэтому, за время t площадки
S достигнут nSt молекул и передадут ей импульс .
Давление, оказываемое газом на стенку сосуда: .
Если газ в объеме V содержит N молекул, движущихся со скоростями 1, 2,..., N, то целесообразно рассматривать среднюю квадратичную скорость, которая определяется как
и характеризует всю совокупность молекул газа.
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов:
Другие варианты записи этого уравнения с учетом соотношений иm=Nm0 Здесь Е — суммарная кинетическая энергия поступательного движения всех молекул газа, V- молярный объем, — молярная масса.
|
|
Используя уравнение Клапейрона-Менделеева, получим откуда |
11 .Средняя квадратичная скорость молекул идеального газа:
где использовано =m0NA и k = R/NA .
Средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы идеального газа:
Отсюда следует, что = 0 при Т = 0 К — прекращается движение молекул газа.
Молекулярно-кинетическое толкование температуры: термодинамическая температура — есть мера средней кинетической энергии поступательного движения молекул газа.
12.3акон Максвелла о распределении молекул идеального газа по скоростям.
В газе, находящемся в состоянии равновесия при данной температуре, устанавливается некоторое стационарное, не меняющееся со временем распределение молекул по скоростям. Это распределение описывается функцией ,называемой функцией распределения молекул по скоростям, которая определяет относительное число молекул, скорости
которых лежат в интервале от до ,т.е.
Закон Максвелла:
Эта функция удовлетворяет условию нормировки:
Молекулярная физика и термодинамика
13.Наиболее вероятная скорость молекул идеального газа.
Скорость, при которой функция распределения молекул идеального газа по скоростям максимальна, называется наиболее вероятной скоростью ve.
Приравняв нулю, получаем:
С повышением температуры растет.
14.Средняя скорость молекулы газа (средняя арифметическая скорость)
15.Скорости, характеризующие состояние газа.
Наиболее вероятная скорость |
Средняя скорость |
Средняя квадратичная скорость |
16. Барометрическая формула.
В однородном поле тяготения Земли тепловое движение молекул приводит к некоторому стационарному состоянию газа, при котором давление газа с высотой убывает. Давление на высоте h газа с молярной массой /J.
относительно уровня моря, где давление р0 считается нормальным, равно
17. Распределение Больцмана.
Используя соотношения p = nkT, µ= m0NA,R = kNA, получаем: | |
Так как m0gh= W — потенциальная энергия молекулы в поле тяготения, следовательно: | |
Такое распределение называют распределением Больцмана (распределение частиц по значениям потенциальной энергии) для внешнего потенциального поля. |
Из него следует, что при постоянной температуре плотность газа оолыие там, где меньше потенциальная энергия его молекул. Если частицы имеют одинаковую массу и находятся в состоянии хаотического теплового движения, то распределение Больцмана справедливо в любом внешнем потенциальном поле, а не только в поле сил тяжести.