- •1)Применение 1-го начала термодинамики к адиабатному процессу.
- •2)Электроемкость.
- •1)Работа и кинетическая энергия
- •2)Напряженность электростатического поля.
- •1)Ускорение произвольного движения
- •2)Цикл Карно
- •2)Типы диэлектриков. Их поляризация.
- •1)Цикл Карно(см.Билет 4 вопрос 2)
- •1)Теплоёмкости. Внутренняя энергия газа
- •2)Основной закон динамики вращения
- •1)Работа газа при расширении.
- •2)Закон сохранения момента импульса
- •1)Закон сохранения механической энергии
- •2)Второе начало термодинамики
- •1)Применение 1-го начала к изотермическому процессу
- •2)Энергия заряженного проводника
- •1)Скорость произвольного движения
- •2)Напряженность электрического поля между двумя бесконечными равномерно-заряженными плоскостями
- •1)Основные параметры динамики поступательного движения
- •2)Применение уравнения состояния идеального газа для изопроцессов
- •1)Закон сохранения момента импульса(см билет 8,вопрос 2)
- •2)Напряженность электростатического поля от бесконечной равномерно-заряженной плоскости.
- •1)Применение первого начала к изобарному процессу
- •2)Вектор электрического смещения . Теорема Остроградского-Гаусса.
2)Напряженность электростатического поля.
Взаимодействие между зарядами осуществляется через электрическое поле. Электрическое поле покоящихся зарядов называется электростатическим. Электростатическое поле отдельного заряда можно обнаружить, если внести в это поле другой заряд, на который в соответствии с законом Кулона будет действовать определенная сила. Внесем в электрическое поле, созданное зарядом q, точечный положительный заряд, называемый пробным . На этот заряд, по закону Кулона, будет действовать сила
Если в одну и туже точку помещать разные пробные заряды ,, и т.д., то на них будут действовать различные силы, пропорциональные этим зарядам. Отношениедля всех зарядов, вносимых в поле, будет одинаковым и будет зависеть лишь от q и r, определяющих электрическое поле в данной точке. Эта величина является силовой характеристикой электрического поля и называется напряженностью (E). Итак
т.е. напряженность данной точки электрического поля это сила действующая на единичный положительный заряд, помещенный в эту точку.
Учитывая закон Кулона нетрудно получить выражение для напряженности поля создаваемого точечным зарядом q
или в векторной форме
За единицу напряженности принимается напряженность в такой точке поля, в которой на единицу заряда действует единица силы.
Билет № 4
1)Ускорение произвольного движения
Ускорение характеризует быстроту изменения скорости, т.е. изменение величины скорости за единицу времени.
Вектор среднего ускорения. Отношение приращения скорости к промежутку времени, в течение которого произошло это приращение, выражает среднее ускорение:
Вектор, среднего ускорения совпадает по направлению с вектором .
Ускорение, или мгновенное ускорение равно пределу среднего ускорения при стремлении промежутка времени к нулю:
В проекциях на соответствующие координаты оси:
2)Цикл Карно
Анализируя работу тепловых двигателей, французский инженер С. Карно в 1824г. пришел к выводу, что наивыгоднейшим круговым процессом является обратимый круговой процесс, состоящий из двух изотермических и двух адиабатических процессов, т.к. он характеризуется наибольшим коэффициентом полезного действия. Такой цикл получил название цикла Карно. В прямом цикле Карно рабочее тело изотермически, а затем адиабатически расширяется, после чего снова изотермически (при более низкой температуре) и потом адиабатически сжимается. Т.е. цикл Карно ограничен двумя изотермами и двумя адиабатами.
При изотермическом расширении от нагревателя отбирается тепло (на участке 1-2 рис. 9.11). Вследствие этого температура газа поддерживается неизменной. Соответственно, параметры точки 2 будут равны. На участке 2-3 происходит адиабатное расширение. Внутренняя энергия газа уменьшается и его температура падает до Т2. Параметры точки 3 -. На участке 3-4 газ изотермически сжимается. Параметры точки 4 -. Выделяющееся при этом теплоотбирается холодильником. Участок 4-1 -адиабатическое сжатие до исходного состояния, соответствующего точке 1. Таким образом, завершен цикл “1-2-3-4-1 и в итоге нагреватель отдал газу теплоту, а холодильник отобралРазностьопределяет полезную работу газа за один цикл, так как согласно I началу термодинамики, но для кругового процессаи, следовательно
Отношение полезной работы к затраченной энергии нагревателя определяет коэффициент полезного действия (к.п.д.) тепловой машины:
(9.23)
Эта формула справедлива для любого обратимого и необратимого процесса.
Определим коэффициент полезного действия цикла Карно для обратимого процесса. Теплота подводится на участке 1-2 и отводится на участке 3-4. Для изотермического процесса внутренняя энергия Q=const и все подводимое тепло расходуется на работу
Тогда
или
Для изотермического процесса работа
С учетом последних выражений
(9.24)
Покажем, что
Так как процессы на участках 2-3 и 1-4 адиабатические, для определения связи между ииииспользуем уравнение Пуассона в виде
Следовательно, и
Разделим эти уравнения и получим
Тогда выражение для к.п.д. (9.24) примет вид
Эта формула справедлива только для обратимого цикла Карно.
Теоремы Карно.
*Все обратимые машины, работающие по циклу Карно, имеют, независимо от природы рабочего тела, одинаковый КПД при условии если у них общий нагреватель и холодильник.
*Если две тепловые машины имеют общий нагреватель и холодильник и одна обратимая, а другая необратимая, то КПД обратимой больше необратимой
Билет № 5
Применение 1-го начала термодинамики к изохорному процессу
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:
т.к. CV=dUm/dt,
Тогда для произвольной массы газа получим