- •1.Электрический заряд и его свойства. Дискретность. Элементарный электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда.
- •2.Электрическое поле. Закон Кулона. Диэлектрическая проницаемость.
- •4.Работа в электростатическом поле. Потенциальная энергия поля. Потенциальность поля.
- •5.Потенциал. Разность потенциалов. Связь между напряжением и напряженностью
- •7.Электроемкость. Конденсаторы. Емкость плоского конденсатора. Энергия электрического поля
- •8.Последовательное и параллельное соединение конденсаторов
- •9.Электрический ток. Условия существования эл.Тока. Сила тока и плотность тока
- •10.Закон Ома для участка цепи. Сопротивление. Зависимость сопротивления проводника от температуры
- •11.Последовательное и параллельное сопротивление проводников
- •12.Работа и мощность электрического поля. Закон Джоуля-Ленца
- •13.Электродвижущая сила. Закон Ома для замкнутой цепи
- •14.Магнитное поле. Индукция магнитного поля. Магнитные силовые линии. Взаимодействие параллельных токов
- •15.Проводник с током в магнитном поле
- •16.Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в магнитном поле
- •17.Магнитный поток. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции и правило Ленца
- •18.Эдс индукции в движущихся проводниках в магнитном поле. Вихревое электрическое поле
- •19.Самоиндукция. Индуктивность. Эдс самоиндукции. Энергия магнитного поля
- •20.Колебательное движение. Гармонические колебания и их характеристики.
- •21.Пружинный и математический маятники. Энергетические превращения при их колебаниях.
- •22.Свободные электромагнитные колебания в колебательном контуре. Энергетические превращения в колебательном контуре. Формула Томпсона
- •23.Вынужденные электрические колебания. Переменный ток и его характеристики
- •24.Получение переменного тока при вращении витка в магнитном поле. Генератор переменного тока.
- •25.Передача и распределение электроэнергии. Устройство и принцип действия трансформатора
- •26.Электромагнитное поле. Электромагнитные волны и их свойства. Принципы радиосвязи. Радиолокация
- •27.Электромагнитная природа света. Скорость света. Зависимость между длиной световой волны и частотой электромагнитных колебаний
- •28.Интерференция света. Когерентность и монохроматичность
- •29.Дифракция света. Дифракционная решетка
- •30.Отражение и преломление света. Полное внутреннее отражение света
- •31.Дисперсия света. Разложение белого света призмой
- •32.Преломление света в линзах
- •33.Экспериментальные основы теории относительности. Постулаты Энштейна. Следствия из постулат
- •34.Зависимость массы от скорости в сто. Закон взаимосвязи массы и энергии
- •35.Гипотеза Планка. Фотон и его свойства. Корпускулярно-волновой дуализм
- •36.Внешний фотоэффект и его законы. Уравнение Энштейна для фотоэффекта
- •37.Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома
- •38.Квантовые постулаты Бора. Оптические спектры. Излучение и поглощение энергии атомами. Строение атома водорода по Борну
- •39.Тепловое равновесие. Температура. Тепловое расширение тел. Измерение температуры
- •40. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа
- •41.Газовые законы. Применение газов в технике
- •42.Внутренняя энергия идеального газа
- •43.Работа в термодинамике – ебала какая-то
- •44.Количество теплоты
- •45.Первое начало термодинамики. Применение 1 начала термодинамики к изопроцессам в идеальных газах
- •46.Второе начало термодинамики. Тепловые двигатели. Кпд тепловых двигателей. Цикл Карно. Максимальный кпд тепловых двигателей
- •47.Основные положения молекулярно-кинетической теории вещества, и их опытное доказательство. Диффузия и броуновское движение
- •48.Размеры и масса молекул. Постоянная Авогадро
- •49.Силы взаимодействия молекул. Особенности внутреннего строения газов, жидкостей и твердых тел
- •50.Давление газа. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории
- •51.Насыщенный пар и его свойства. Кипение жидкости
- •52.Влажность воздуха. Абсолютная и относительная влажность. Приборы для измерения влажности
- •53.Поверхностное натяжение. Смачивание. Капиллярные явления
- •54.Характеристики твердого состояния вещества. Кристаллы. Строение и свойства кристаллических веществ. Аморфные тела
- •55.Деформация. Виды деформации. Механическое напряжение. Закон Гука. Диаграмма напряжений и ее характеристики
- •56.Электрический ток в полупроводниках. Собственная и примесная проводимости. Электронно-дырочный переход. Полупроводниковый переход
- •57.Электрический ток в электролитах. Законы Фарадея
- •58.Электрический ток в газах. Самостоятельный и несамостоятельный разряды. Различные типы самостоятельного разряда и их техническое применение
- •59.Электрический ток в вакууме. Электронные лампы
- •60.Магнитная проницаемость вещества. Три класса магнитных веществ
- •61.Радиоактивность. Альфа- бета- и гамма распады. Закон радиоактивного распада
- •62.Биологическое действие радиоактивного излучения
- •63.Состав атомного ядра. Масса и энергия атомных ядер. Ядерные силы
- •64.Ядерные реакции. Энергетический выход ядерных реакций
- •65.Деление тяжелых атомных ядер. Ядерные реакторы. Ядерная энергетика и экологические проблемы
44.Количество теплоты
Количество теплоты — это мера изменения внутренней энергии, которую тело получает (или отдает) в процессе теплообмена.
Таким образом, и работа, и количество теплоты характеризуют изменение энергии, но не тождественны энергии. Они не характеризуют само состояние системы, а определяют процесс перехода энергии из одного вида в другой (от одного тела к другому) при изменении состояния и существенно зависят от характера процесса.
Основное различие между работой и количеством теплоты состоит в том, что работа характеризует процесс изменения внутренней энергии системы, сопровождающийся превращением энергии из одного вида в другой (из механической во внутреннюю). Количество теплоты характеризует процесс передачи внутренней энергии от одних тел к другим (от более нагретых к менее нагретым), не сопровождающийся превращениями энергии.
Опыт показывает, что количество теплоты, необходимое для нагревания тела массой m от температуры T1 до температуры T2, рассчитывается по формуле где c — удельная теплоемкость вещества;
Единицей удельной теплоемкости в СИ является джоуль на килограмм-Кельвин (Дж/(кг·К)).
Удельная теплоемкость c численно равна количеству теплоты, которое необходимо сообщить телу массой 1 кг, чтобы нагреть его на 1 К.
Теплоемкость тела CT численно равна количеству теплоты, необходимому для изменения температуры тела на 1 К:
Единицей теплоемкости тела в СИ является джоуль на Кельвин (Дж/К).
Для превращения жидкости в пар при неизменной температуре необходимо затратить количество теплоты
где L — удельная теплота парообразования. При конденсации пара выделяется такое же количество теплоты.
Для того чтобы расплавить кристаллическое тело массой m при температуре плавления, необходимо телу сообщить количество теплоты
где λ — удельная теплота плавления. При кристаллизации тела такое же количество теплоты выделяется.
Количество теплоты, которое выделяется при полном сгорании топлива массой m,
где q — удельная теплота сгорания.
Единица удельных теплот парообразования, плавления и сгорания в СИ — джоуль на килограмм (Дж/кг).
45.Первое начало термодинамики. Применение 1 начала термодинамики к изопроцессам в идеальных газах
Первый закон (первое начало) термодинамики можно сформулировать так:
«Изменение полной энергии системы в квазистатическом процессеравно количеству теплоты Q, сообщенного системе, в сумме с изменением энергии, связанной с количеством вещества N при химическом потенциале μ, и работы A', совершённой над системой внешними силами и полями, за вычетом работы А, совершённой самой системой против внешних сил» :
ΔU = Q − A + μΔN + A'.
Для элементарного количества теплоты δQ, элементарной работы δA и малого приращения (полного дифференциала) dU внутренней энергии первый закон термодинамики имеет вид:
dU = δQ − δA + μdN + δA'.
Разделение работы на две части, одна из которых описывает работу, совершённую над системой, а вторая – работу, совершённую самой системой, подчёркивает, что эти работы могут быть совершены силами разной природы вследствие разных источников сил.
Изохорный процесс (V=const). Диаграмма этого процесса (изохора) в координатах р, V изображается прямой, параллельной оси ординат (рис. 1), где процесс 1—2 есть изохорное нагревание, а 1—3 — изохорное охлаждение. При изохорном процессе газ не совершает работы над внешними телами, т. е.
Из первого начала термодинамики (δQ=dU+δA) для изохорного процесса следует, что вся теплота, которая сообщается газу, идет на увеличение его внутренней энергии:
Тогда для произвольной массы газа получим
Изобарный процесс (p=const). Диаграмма этого процесса (изобара) в координатах р, V изображается прямой, которая параллельна оси V. При изобарном процессе работа газа при увеличения объема от V1 до V2 равна и равна площади заштрихованного прямоугольника (рис. 2). Если использовать уравнение Менделеева-Клапейрона для выбранных нами двух состояний, то и и равна площади заштрихованного прямоугольника (рис. 2). Если использовать уравнение Менделеева-Клапейрона для выбранных нами двух состояний, то откуда
Тогда выражение (2) для работы изобарного расширения примет вид (3)
Из этого выражения вытекает физический смысл молярной газовой постоянной R: если T2 —T1 = 1К, то для 1 моль газа R=A, т. е. R численно равна работе изобарного расширения 1 моль идеального газа при нагревании его на 1 К.
В изобарном процессе при сообщении газу массой m количества теплоты
его внутренняя энергия возрастает на величину (т.к. CV=dUm/dt)
При этом газ совершит работу, определяемую выражением (3).
Изотермический процесс (T=const). Изотермический процесс описывается законом Бойля—Мариотта:
Диаграмма этого процесса (изотерма) в координатах р, V представляет собой гиперболу, которая расположена на диаграмме тем выше, чем выше температура, при которой происходит процесс.
Исходя из формул для работы газа и уравнения Менделеева-Клайперона найдем работу изотермического расширения газа:
Так как при Т=const внутренняя энергия идеального газа не изменяется:
то из первого начала термодинамики (δQ=dU+δA) следует, что для изотермического процесса
т. е. все количество теплоты, сообщаемое газу, расходуется на совершение им работы против внешних сил: (4)
Значит, для того чтобы при расширении газа температура не становилась меньше, к газу в течение изотермического процесса необходимо подводить количество теплоты, равное внешней работе расширения.