- •3. Равномерное и равнопеременное движения. Координатное и графическое представления.
- •4. Криволинейное движение. Нормальное и тангенциальное ускорение.
- •5. Движение точки по окружности. Угловые перемещение, скорость, ускорение. Связь между линейными и угловыми характеристиками.
- •6. Динамика материальной точки. Сила и движение. Инерциальные системы отсчета и первый закон Ньютона.
- •7. Фундаментальные взаимодействия. Силы различной природы (упругие, гравитационные, трения), второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона.
- •8. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести и вес тела.
- •9. Силы сухого и вязкого трения. Движение по наклонной плоскости.
- •11. Импульс системы материальных точек. Уравнение движения центра масс. Импульс и его связь с силой. Столкновения и импульс силы. Закон сохранения импульса.
- •14. Потенциальные и непотенциальные поля. Консервативные и диссипативные силы. Потенциальная энергия.
- •15. Закон всемирного тяготения. Поле тяготения, его напряженность и потенциальная энергия гравитационного взаимодействия.
- •16. Работа по перемещению тела в поле тяготения.
- •17. Механическая энергия и её сохранение.
- •18. Соударение тел. Абсолютно упругий и неупругий удары.
- •19. Динамика вращательного движения. Момент силы и момент инерции. Основной закон механики вращательного движения абсолютно твердого тела.
- •20. Вычисление момента инерции. Примеры. Теорема Штейнера.
- •21. Момент импульса и его сохранение. Гироскопические явления.
- •22. Кинетическая энергия вращающегося твердого тела.
- •24. Математический маятник.
- •26. Энергия колебательного движения.
- •27. Векторная диаграмма. Сложение параллельных колебаний одинаковой частоты.
- •28. Биения
- •29. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу.
- •30. Статистическая физика (мкт) и термодинамика. Состояние термодинамической системы. Равновесное, неравновесное состояния. Термодинамические параметры. Процесс. Основные положения мкт.
- •31. Температура в термодинамике. Термометры. Температурные шкалы. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа.
- •32. Давление газа на стенку сосуда. Закон идеального газа в мкт.
- •33. Температура в мкт(31 вопрос). Средняя энергия молекул. Среднеквадратичная скорость молекул.
- •34. Число степеней свободы механической системы. Число степеней свободы молекул. Закон равнораспределения энергии по степеням свободы молекулы.
- •35. Работа, совершаемая газом при изменениях его объема. Графическое представление работы. Работа в изотермическом процессе.
- •37.Первое начало тд. Применение первого начала к различным изопроцессам.
- •38. Теплоемкость идеального газа. Уравнение Майера.
- •39. Уравнение адиабаты идеального газа.
- •40. Политропические процессы.
- •41. Второе начало тд. Тепловые двигатели и холодильники. Формулировка Клаузиуса.
- •42. Двигатель Карно. Кпд двигателя Карно. Теорема Карно.
- •43. Энтропия.
- •44. Энтропия и второе начало тд.
- •46. Распределение молекул газа по скоростям. Распределение Максвелла.
- •48. Свободные затухающие колебания. Характеристики затухания: коэффициент затухания, время, релаксация, декремент затухания, добротность колебательной системы.
- •49. Электрический заряд. Закон Кулона. Электростатическое поле (эсп). Напряженность эсп. Принцип суперпозиции. Силовые линии эсп.
- •50.Работа по перемещению заряда в эсп. Потенциальная энергия и заряд эсп. Принцип суперпозиции. Теорема о циркуляции для эсп.
- •51. Поток вектора напряженности эсп. Теорема Гаусса. Применение теоремы Гаусса к расчету эсп. Бесконечной равномерно заряженной плоскости.
34. Число степеней свободы механической системы. Число степеней свободы молекул. Закон равнораспределения энергии по степеням свободы молекулы.
Число степеней свободы – это число независимых величин с помощью которых может быть задано положение системы. (1 атом =3 ст., 2 атома =5ст. 3 атома=6ст.)
Закон Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы молекул: для статической системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия, на каждую поступательную и вращательную степени свободы приходится в среднем кинетическая энергия, равная КТ/2 , а на каждую колебательную – КТ
средняя энергия приходящаяся на одну степень свободы:
У одноатомной молекулы i = 3, тогда для одноатомных молекул:
для двухатомных молекул:
Таким образом, на среднюю кинетическую энергию молекулы, имеющей i-степеней свободы, приходится:
35. Работа, совершаемая газом при изменениях его объема. Графическое представление работы. Работа в изотермическом процессе.
Для рассмотрения конкретных процессов найдем в общем виде внешнюю работу, совершаемую газом при изменении его объема. Рассмотрим, например, газ, находящийся под поршнем в цилиндрическом сосуде (рис. 78). Если газ, расширяясь, передвигает поршень на бесконечно малое расстояние dl, то производит над ним работу
ΔA=Fdl=pSdl=pdV,
где S — площадь поршня, Sdl=dV— изменение объема системы. Таким образом,
ΔA=pdV. (52.1)
Полную работу A, совершаемую газом при изменении его объема от V1 до V2, найдем
интегрированием формулы (52.1):
Результат интегрирования определяется характером зависимости между давлением и объемом газа. Найденное для работы выражение (52.2) справедливо при любых изменениях объема твердых, жидких и газообразных тел.
Изотермический процесс (T=const). Изотермический процесс описывается законом Бой ля — Мариотта:
pV=const.
Диаграмма этого процесса (изотерма) в координатах р, V представляет собой гиперболу, расположенную на диаграмме тем выше, чем выше температура, при которой происходил процесс. Найдем работу изотермического расширения газа:
Так как при T=const внутренняя энергия идеального газа не изменяется:
то из первого начала термодинамики (ΔQ =dU+ΔA) следует, что для изотермического процесса
ΔQ=ΔA,
т. е. все количество теплоты, сообщаемое газу, расходуется на совершение им работы против внешних сил:
Следовательно, для того чтобы при работе расширения температура не уменьшалась, к газу в течение изотермического процесса необходимо подводить количество теплоты, эквивалентное внешней работе расширения.
36. Внутренняя энергия ТД системы как функция состояния. Теплота в процессе переноса энергии. Внутренняя энергия термодинамическая функция состояния системы, ее энергия, определяемая внутренним состоянием. Внутренняя энергия складывается в основном из кинетической энергии движения частиц (атомов, молекул, ионов, электронов) и энергии взаимодействия между ними (внутри- и межмолекулярной). На внутреннюю энергию влияет изменение внутреннего состояния системы под действием внешнего поля; во внутреннюю энергию входит, в частности, энергия, связанная с поляризацией диэлектрика во внешнем электрическом поле и намагничиванием парамагнетика во внешнем магнитном поле. Кинетическая энергия системы как целого и потенциальная энергия, обусловленная пространственным расположением системы, во внутреннюю энергию не включаются. В термодинамике определяется лишь изменение внутренней энергии в различных процессах. Поэтому внутреннюю энергию задают с точностью до некоторого постоянного слагаемого, зависящего от энергии, принятой за нуль отсчета. Внутренняя энергия U как функция состояния вводится первым началом термодинамики, согласно которому разность между теплотой Q, переданной системе, и работой W, совершаемой системой, зависит только от начального и конечного состояний системы и не зависит от пути перехода, т.е. представляет изменение фуникции состояния ΔUгде U1 и U2 - внутренняя энергия системы в начальном и конечном состояниях соответственно. Уравнение (1) выражает закон сохранения энергии в применении к термодинамическим процессам, т.е. процессам, в которых происходит передача теплоты. Для циклического процесса, возвращающего систему в начальное состояние, ΔU=0. В изохорных процессах, т.е. процессах при постоянном объеме, система не совершает работы за счет расширения, W=0 и теплота, переданная системе, равна приращению внутренней энергии: Qv=ΔU. Для адиабатических процессов, когда Q=0, ΔU=-W.