- •БыбыВопросы к экзамену по дисциплине «Физика»
- •1 Курс 2 семестр
- •Физический смысл работы
- •Релятивизм
- •Вывод основного уравнения мкт
- •Изобарный процесс
- •Изохорный процесс
- •Изотермический процесс
- •Адиабатический процесс
- •Идеальные газы
- •Законы — начала термодинамики
- •Основное уравнение термодинамики для адиабатического процесса
- •Величины измерения влажности газа
- •Работа электрического поля по перемещению заряда
- •Мгновенная электрическая мощность
- •Мощность постоянного тока
- •По характеру проводимости Собственная проводимость
- •Примесная проводимость
- •Дырочные полупроводники (р-типа)
- •Полупроводниковый диод
- •Сила Ампера
- •Сила Ампера
- •Закон Фарадея
- •По характеру взаимодействия с окружающей средой
- •Рассеяние Резерфорда
- •Дифференциальное сечение
- •Подробнее о вычислении максимального размера ядра
- •Постулаты
- •Уровни энергии
- •Высвобождение ядерной энергии
- •Применение ядерной энергии
Вывод основного уравнения мкт
Пусть имеется кубический сосуд с ребром длиной l и одна частица массой m в нём.
Обозначим скорость движения vx, тогда перед столкновением со стенкой сосуда импульс частицы равен mvx, а после — − mvx, поэтому стенке передается импульс p = 2mvx. Время, через которое частица сталкивается с одной и той же стенкой, равно .
Отсюда следует:
Так как давление , следовательно сила F = p * S
Подставив, получим:
Преобразовав:
Так как рассматривается кубический сосуд, то V = Sl
Отсюда:
.
Соответственно, и .
Таким образом, для большого числа частиц верно следующее: , аналогично для осей y и z.
Поскольку , то . Это следует из того, что все направления движения молекул в хаотичной среде равновероятны.
Отсюда
или .
Пусть — среднее значение кинетической энергии всех молекул, тогда:
, откуда .
Для одного моля выражение примет вид
ия.
-
Дать определения и записать формулы для массы молекулы,
относительной молекулярной массы, молярной массы, количества вещества.
Указать физический смысл постоянной Авогадро
Молекуля́рная ма́сса (менее правильный термин: молекулярный вес) — масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы. Численно равна молярной массе. Однако следует чётко представлять разницу между молярной массой и молекулярной массой, понимая, что они равны лишь численно и различаются по размерности.
Молекулярные массы сложных молекул можно определить, просто складывая молекулярные массы входящих в них элементов. Например, молекулярная масса воды (H2O) есть
MH2O = 2 MH + MO ≈ 2·1+16 = 18 а. е. м.
Число́ Авога́дро, конста́нта Авогадро — физическая константа, численно равная количеству специфицированных структурных единиц (атомов, молекул, ионов, электронов или любых других частиц) в 1 моле вещества. Определяется как количество атомов в 12 граммах (точно) чистого изотопа углерода-12. Обозначается обычно как NA, реже как L [1].
Значение числа Авогадро:
NA = 6,022 141 79(30)×1023 моль−1.
-
Дайте понятие и укажите свойства идеального газа. Запишите основное уравнение МКТ идеального газа и дайте его анализ.
Идеальный газ — математическая модель газа, в которой предполагается, что потенциальной энергией взаимодействия молекул можно пренебречь по сравнению с их кинетической энергией. Между молекулами не действуют силы притяжения или отталкивания, соударения частиц между собой и со стенками сосуда абсолютно упруги, а время взаимодействия между молекулами пренебрежимо мало по сравнению со средним временем между столкновениями. Свойства идеального газа описываются уравнением Менделеева — Клапейрона
где — давление, — концентрация частиц, — постоянная Больцмана, — абсолютная температура.
Равновесное распределение частиц классического идеального газа по состояниям описывается распределением Больцмана:
где — среднее число частиц, находящихся в -ом состоянии с энергией , а константа определяется условием нормировки:
где — полное число частиц.
Распределение Больцмана является предельным случаем (квантовые эффекты пренебрежимо малы) распределений Ферми — Дирака и Бозе — Эйнштейна, и, соответственно, классический идеальный газ является предельным случаем Ферми-газа и Бозе-газа. Для любого идеального газа справедливо соотношение Майера:
где — универсальная газовая постоянная, — молярная теплоемкость при постоянном давлении, — молярная теплоемкость при постоянном объёме.
-
Тепловое равновесие. Температура как основная характеристика состояния теплового равновесия и направления процесса теплообмена между двумя телами. Абсолютная температура, шкала Кельвина. Измерение температуры.
Термодинамическое равновесие — состояние системы, при котором остаются неизменными по времени макроскопические величины этой системы (температура, давление, объем, энтропия). В общем, эти величины не являются постоянными, они лишь флуктуируют (колеблются) возле своих средних значений.
Температу́ра — скалярная физическая величина, характеризующая приходящуюся на одну степень свободы среднюю кинетическую энергию частиц макроскопической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия.
-
Дайте понятие идеального газа. Выведите уравнение состояния идеального газа.
Для объяснения свойств вещества в газообразном состоянии используется модель идеального газа. Идеальным принято считать газ, если:
а) между молекулами отсутствуют силы притяжения, т. е. молекулы ведут себя как абсолютно упругие тела; б) газ очень разряжен, т.е. расстояние между молекулами намного больше размеров самих молекул; в) тепловое равновесие по всему объему достигается мгновенно. Условия, необходимые для того, чтобы реальный газ обрел свойства идеального, осуществляются при соответствующем разряжении реального газа. Некоторые газы даже при комнатной температуре и атмосферном давлении слабо отличаются от идеальных. Основными параметрами идеального газа являются давление,объем и температура.
На основании использования основных положений молекулярно-кинетической теории было получено основное уравнение МКТ идеального газа, которое выглядит так: , где р—давление идеального газа, m0 — масса молекулы, среднее значение концентрация молекул, квадрата скорости молекул.
-
Дайте определение изопроцесса. Сформулируйте газовые законы: закон Бойля- Мариотта, закон Гей-Люссака, закон Шарля.
Изопроцессы — термодинамические процессы, во время которых количество вещества и ещё одна из физических величин — параметров состояния: давление, объём или температура — остаются неизменными. Так, неизменному давлению соответствует изобарный процесс, объёму — изохорный, температуре — изотермический, энтропии — адиабатический. Линии, изображающие данные процессы на какой-либо термодинамической диаграмме, называются изобара, изохора, изотерма и адиабата соответственно. Изопроцессы являются частными случаями политропного процесса.