- •Вопрос 1.Радиус-вектор.Вектор перемещения.
- •Вопрос 2.Скорость перемещения. Средняя и мгновенная скорости.
- •Вопрос 4.Ускорение.Модуль ускорения.
- •Вопрос 5.Неравномерное движение точки по криволинейной траектории.
- •Тема 5. Законы ньютона.
- •Вопрос 1. Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона.
- •Вопрос 2. Второй закон Ньютона.
- •Вопрос 3. Третий закон Ньютона.
- •Вопрос 4. Полный импульс системы.
- •Вопрос 5. Центр масс(центр инерции). Уравнение движения центра масс.
- •Тема 6. Закон сохранения импульса.
- •Вопрос 1. Замкнутая и незамкнутая системы в механике. Закон сохранения импульса.
- •Тема 7. Работа. Мощность. Энергия.
- •Вопрос 1. Определение элементарной работы, различные выражения.
- •Вопрос 2. Мощность, ее выражение через силу и скорость тела.
- •Вопрос 3. Кинетическая энергия и ее выражение через импульс тела.
- •Вопрос 4. Консервативные силы, их работа. Потенциальная энергия.
- •Вопрос 3. Получить выражение для момента инерции.
- •Вопрос 4. Основной закон динамики для вращения тела вокруг неподвижной оси.
- •Вопрос 5. Плоские движения твердого тела.
- •Вопрос 7. Кинетическая энергия при вращательном движении.
- •Тема 9. Закон сохранения момента импульса.
- •Вопрос 1. Получить закон сохранения момента импульса.
- •Тема 10. Силовые поля
- •Вопрос 1. Понятие поля. Поля консервативных сил.
- •Вопрос 2.Потенциальные кривые
- •Вопрос 4.Получить выражение потенциальной энергии
- •Тема 11.Принцип относительности в механике
- •Вопрос 1.Принцип относительности Галилея.
- •Вопрос 2. Постулаты специальной теории относительности(сто).
- •Вопрос 3. Сокращение длины.
- •Вопрос 4. Замедление времени.
- •Вопрос 5. Интервал между событиями.
- •Вопрос 6. Релятивистский закон сложения скоростей.
- •Вопрос 7. Кинетич. Энергия релятивистской частицы. Энергия покоя. Полная энергия.
- •Вопрос 8.Релятивистский Импульс.
- •Вопрос 9.Взаимосвязь массы и энергии в теории относительности.
- •Тема 12. Молекулярная физика.
- •Вопрос 1.Молекулярные системы.
- •Вопрос 2.Идеальный газ
- •Вопрос 3.Основные уравнения мкт
- •Вопрос 4.Средняя кинетическая энергия
- •Вопрос 5.Степени свободы молекул.
- •Тема 13.Классическая статика.
- •Вопрос 1.Распределение молекул по скоростям(Закон Максвелла).
- •Вопрос 2. Средняя арифметическая и средняя квадратичная скорости
- •Вопрос 3.Барометрическая формула. Закон Больцмана.
- •Тема 14. Явления переноса в газах
- •Вопрос 1.Столкновение молекул.
- •Вопрос 2.Диффузия.
- •Вопрос 3.Вязкость (внутреннее трение)
- •Вопрос 4.Теплопроводность
- •Тема 15. Основные понятия термодинамики
- •Вопрос 1. Основные понятия. Обратимые и необратимые процессы.
- •Вопрос 2. Первое начало термодинамики.
- •Вопрос 3.Изохорический процесс. Его можно осуществить, нагревая газ при закрепленном поршне. Подставим выражения для dQ и dU.
- •Вопрос 7.Работа.
- •Вопрос 8.Теплоемкость газов.
- •Тема 16.
- •Вопрос 1. Энтропия
- •Вопрос 2,3,4. Изобарический, изохорический, изотермический
- •Вопрос 6.Теперь мы можем сформулировать II начало термодинамики.
- •Вопрос 7. Круговые процессы (циклы)
- •Тема 18.Вопрос 1.Агрегатные состояния вещества
- •Тема 17.Вопрос 1. Реальные газы
- •Вопрос 2.Состояние реальных газов. Уравнение Ван-дер-Ваальса
- •Вопрос 3. Изотермы реального газа
- •Вопрос 4.Внутреняя энергия реального газа.Эффект джоуля-томсона.
- •Тема 18. Вопрос 2. Жидкости
- •Вопрос 3.
Вопрос 4.Внутреняя энергия реального газа.Эффект джоуля-томсона.
Внутренняя энергия идеального газа представляет собой кинетическую энергию поступательного и вращательного движения его молекул, она зависит только от температуры. В реальных газах существует взаимодействие между молекулами, поэтому внутренняя их энергия – это сумма кинетической и потенциальной энергий. Вычислив работу по расширению реального газа в пустоту, можно найти потенциальную энергию взаимодействия молекул. Будем считать, что газ подчиняется уравнению состояния Ван-дер-Ваальса.
|
собственное давление молекул газа и работа против сил взаимодействия, V VM – молярный объем |
|
Чем молекулы дальше друг от друга, тем потенциальная энергия их взаимодействия больше. Если принять W = 0, получим W 0 |
Таким образом, внутренняя энергия реального газа, для которого выполняется уравнение Ван-дер-Ваальса, равна: U=Wкин + Wпот
(Дж/моль) |
(для одного моля),CV - молярная теплоемкость при постоянном объеме
(Дж/моль) |
(приведена для сравнения)
Рассмотрим теперь расширение идеального и реального газов в вакуум.
П усть в сосуде 1 находится идеальный газ, а в сосуде 2 – вакуум (см. рис). Если теплоизолировать систему и открыть кран, то газ
будет адиабатически (Q = 0) расширяться в пустоту, где внешнее давление рвнеш = 0 и, следовательно, работа A = 0,
т.е. расширяясь, газ не совершает работу. Согласно I началу термодинамики: dU = A = 0. Таким образом, внутренняя энергия идеального газа и, соответственно, температура газа остаются постоянными: U = const, T = const
Рассуждая аналогично, для реального газа получим:
|
из I начала термодинамики: U2 = U1, отсюда можно получить формулу для изменения температуры газа |
|
изменение температуры реального газа при его расширении в вакуум
|
|
Явление изменения температуры газа при его расширении от давления р1 до давления р2 называется эффектом Джоуля Томсона, по имени ученых которые впервые его наблюдали. Для большинства газов при комнатной температуре температура газа понижается, а для водорода и гелия повышается. Это можно объяснить тем, что в действительности газ расширяется не в вакуум, а от давления р1 до давления р2, т.е. совершается работа сначала внешними силами, а затем против внешних сил и . Если выразить давление из уравнения Ван-дер-Ваальса, то получим более общее выражение для изменения температуры газа при расширении, в которые входят поправки на взаимодействие молекул (а) и их собственный объем (b):
|