- •21. Основной закон релятивистской динамики.
- •22. Закон взаимосвязи массы и энергии покоя.
- •23. Частицы с нулевой массой.
- •24. Модель идеального газа. Уравнение состояния.
- •25. Основное уравнение мкт газов.
- •26. Давление газа на стенки сосудов.
- •27. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул идеального газа.
- •28. Распределение Максвелла. Виды скоростей молекул и их физический смысл.
- •29. Распределение Больцмана. Барометрическая формула.
- •30. Закон равного распределения энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия.
- •31. Первое начало термодинамики.
- •32. Работа газа при изменении его объёма.
- •33. Теплоёмкость газа.
- •34. Применение первого начала к изопроцессам.
- •35. Адиабатический процесс. Уравнение адиабаты (Пуассона). Коэффициент Пуассона.
- •Адиабата Пуассона
- •36. Политропические процессы. Уравнение политропы.
- •37. Понятие энтропии. Свойства энтропии. Второе начало термодинамики.
- •38. Изменение энтропии при обратимых и необратимых процессах.
- •39. Третье начало термодинамики (теорема Нернста).
- •40. Принцип работы тепловой машины. Кпд.
- •41. Цикл Карно. Теорема Карно.
- •42. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса.
- •43. Экспериментальные изотермы.
- •44. Фазовые переходы.
- •45. Строение твёрдых тел. Классификация кристаллов.
- •46. Физические типы кристаллических решёток.
- •47. Дефекты в кристаллах.
- •48. Теплоёмкость твёрдых тел.
- •49. Диаграмма состояния. Тройная точка.
- •50. Физическая кинетика. Явления переноса. Диффузия. Закон Фика.
- •51. Теплопроводность. Внутреннее трение (вязкость).
- •52. Диффузия, теплопроводность и вязкость газов.
- •53. Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции.
- •54. Поток вектора. Теорема Гаусса. Расчёт электростатических полей.
- •55. Работа сил электростатического поля.
- •56. Потенциал. Градиент потенциала. Циркуляция вектора. Эквипотенциальные поверхности.
50. Физическая кинетика. Явления переноса. Диффузия. Закон Фика.
Физическая кинетика— микроскопическая теория процессов в неравновесных средах. В кинетике методами квантовой или классической статистической физики изучают процессы переноса энергии, импульса, заряда и вещества в различных физических системах (газах, плазме, жидкостях, твёрдых телах) и влияние на них внешних полей. В отличие от термодинамики неравновесных процессов и электродинамики сплошных сред, кинетика исходит из представления о молекулярном строении рассматриваемых сред, что позволяет вычислить из первых принципов кинетические коэффициенты, диэлектрические и магнитные проницаемости и другие характеристики сплошных сред. Физическая кинетика включает в себя кинетическую теорию газов из нейтральных атомов или молекул, статистическую теорию неравновесных процессов в плазме, теорию явлений переноса в твёрдых телах (диэлектриках, металлах и полупроводниках) и жидкостях, кинетику магнитных процессов и теорию кинетических явлений, связанных с прохождением быстрых частиц через вещество. К ней же относятся теория процессов переноса в квантовых жидкостях и сверхпроводниках и кинетика фазовых переходов.
В термодинамических неравновесных системах происходят особые необратимые процессы, называемые явлениями переноса, в результате которых осуществляется пространственный перенос массы, импульса, энергии. К явлениям переноса относятся теплопроводность (перенос энергии), диффузия (перенос массы) и внутреннее трение (перенос импульса).
Диффузия. При происходит самопроизвольное проникновение и перемешивание частиц двух соприкасающихся газов, жидкостей и даже твердых тел; диффузия есть обмен масс частиц этих тел, при этом явление возникает и продолжается, пока существует градиент плотности. Во времена становления молекулярно-кинетической теории по вопросу явления диффузии возникли противоречия. Поскольку молекулы перемещаются в пространстве с огромными скоростями, то диффузия должна происходить очень быстро. Если же открыть в комнате крышку сосуда с пахучим веществом, то запах распространяется довольно медленно. Но здесь нет противоречия. При атмосферном давлении молекулы обладают малой длиной свободного пробега и, при столкновениях с другими молекулами, преимущественно «стоят» на месте.
Явление диффузии для химически однородного газа подчиняется закону Фика:
где jm — плотность потока массы — величина, определяемая массой вещества, диффундирующего в единицу времени через единичную площадку, перпендикулярную оси х, D — диффузия (коэффициент диффузии), dρ/dx — градиент плотности, который равен скорости изменения плотности на единицу длины х в направлении нормали к этой площадке. Знак минус говорит о том, что перенос массы происходит в направлении убывания плотности (поэтому знаки jm и dρ/dx противоположны). Диффузия D численно равна плотности потока массы при градиенте плотности, равном единице.
51. Теплопроводность. Внутреннее трение (вязкость).
Теплопроводность.Если в первой области газа средняя кинетическая энергия молекул больше, чем во второй, то вследствие постоянных столкновений молекул с течением времени происходит процесс выравнивания средних кинетических энергий молекул, т. е., выравнивание температур.
Внутреннее трение (вязкость).Суть механизма возникновения внутреннего трения между параллельными слоями газа (жидкости), которые движутся с различными скоростями, есть в том, что из-за хаотического теплового движения осуществляется обмен молекулами между слоями, в результате чего импульс слоя, который движется быстрее, уменьшается, который движется медленнее — увеличивается, что приводит к торможению слоя, который движется быстрее, и ускорению слоя, который движется медленнее.