- •1. Загальні поняття фізики
- •1.1.3. Фундаментальні типи взаємодії у природі
- •1.1.4. Фундаментальні закони збереження
- •1.1.5. Основні розділи фізики
- •2. Основи кінематики
- •2.1. Кінематика поступального і обертального руху
- •2.1.2.Пoняття мaтepiaльнoї тoчки тa aбcoлютнo твepдoгo тiлa
- •2.1.4. Система вiдлiку. Положення матеріальної тoчки у просторі
- •2.1.5.Швидкість поступального руху. Закон додавання швидкостей
- •2.1.7. Кінематика обертального руху
- •3. Динаміка матеріальної точки
- •3.1. Динаміка поступального руху
- •3.1.1. Класична механіка та межі її використання
- •3.1.2. Поняття сили, маси, імпульсу. Перший, другий, третій закони Ньютона
- •3.1.3. Принцип відносності Галілея
- •3.1.4. Закон збереження імпульсу
- •3.1.5. Реактивний рух
- •3.2. Енергія і робота
- •3.2.1. Енергія, робота, потужність
- •3.2.2. Енергія кінетична. Енергія потенціальна
- •3.2.3.Закон збереження енергії
- •3.2.4. Зіткнення двох тіл
- •3.2.5.Рух тіла відносно неінерціальної системи відліку. Сили інерції. Відцентрова сила. Сила Коріоліса
- •4. Обертальний рух твердого тіла
- •4.1. Момент сили. Момент імпульсу
- •4.1.1. Тверде тіло як система матеріальних точок
- •4.1.2.А. Момент сили і пари сил відносно точки
- •4.1.2.Б. Момент сили відносно осі
- •4.1.2.В. Момент імпульсу матеріальної точки
- •4.1.3. Закон збереження моменту імпульсу
- •4.1.4. Основне рівняння динаміки обертального руху
- •4.2. Момент інерції. Гіроскоп
- •4.2.1. Вільні осі. Головні осі інерції
- •4.2.2. Моменти інерції різних тіл
- •4.2.3. Кінетична енергія обертального руху
- •4.2.4. Гіроскоп. Гіроскопічний ефект. Процесія гіроскопа
- •4.3. Всесвітнє тяжіння
- •4.3.1. Закон всесвітнього тяжіння. Вільне падіння тіл
- •4.3.2. Гравітаційне поле і його характеристики
- •4.3.3. Маса гравітаційна і маса інертна
- •4.3.4. Перша та друга космічні швидкості
- •5. Релятивістська механіка
- •5.1. Елементи релятивістської механіки
- •5.1.1. Зв’язок і відхилення від законів Ньютона
- •5.1.2. Постулати Ейнштейна
- •5.1.3. Перетворення Лоренца
- •5.1.4. Висновки з перетворень Лоренца
- •5.1.5.Основи релятивістської динаміки: імпульс, маса, зв’язок маси і енергії, частинка з нульовою масою
- •6. Коливальний рух
- •6.1. Вільні незгасаючі гармонічні коливання
- •6.1.1. Загальні відомості про коливання
- •6.1.2. Вільні незгасаючі гармонічні коливання
- •6.1.3. Енергія коливального руху
- •6.2. Складання коливань
- •6.2.1. Векторна діаграма. Складання коливань одного напрямку
- •6.2.2. Складання взаємно-перпендикулярних коливань
- •6.3. Згасаючі та вимушені коливання
- •6.3.1. Згасаючі коливання. Добротність
- •6.3.2. Вимушені коливання
- •6.3.3. Резонанс
- •1. Основні значення і поняття. Основи мкт газів і термодинаміки
- •1.1.2. Макроскопічні параметри і їх мікроскопічна трактовка
- •1.1.3. Закони ідеальних газів
- •1.1.4. Рівняння стану ідеального газу
- •1.1.5. Основне рівняння мкт газів
- •1.1.6. Температура. Поняття температури
- •1.2. Перший закон термодинаміки
- •1.2.1. Внутрішня енергія термодинамічної системи
- •1.2.2. Теплота. Робота. Теплоємність
- •1.2.2. Перший закон термодинаміки
- •1.2.4. Ізопроцеси в ідеальних газах
- •1.2.4.А. Ізотермічний
- •1.2.4.Б. Ізобарний
- •1.2.4.В. Ізохорний
- •1.2.4.Г. Адіабатичний
- •1.3. Другий закон термодинаміки
- •1.3.1. Кругові процеси
- •1.3.2. Цикли Карно
- •1.3.2.А. Прямий обернений цикл Карно
- •1.3.2.Б. Обернений рівновісний цикл Карно
- •1.3.2.В. Необернений цикл Карно
- •1.3.3. Нерівність Клаузіуса
- •1.3.4. Ентропія та її властивості
- •1.3.5. Другий закон термодинаміки
- •1.4. Термодинамічний потенціал. Теорема Нернста
- •1.4.1. Внутрішня енергія
- •1.4.2. Енергія Гальм-Гольца
- •1.4.3. Ентальпія
- •1.4.4. Потенціал Гіббса
- •1.4.4. Теорема Нернста. Третій закон термодинаміки
- •2.1. Кристали та їх властивості
- •2.1.1. Будова кристалу
- •2.1.2. Класи і типи кристалів
- •2.1.3. Дефекти в кристалах
- •2.1.4. Теплоємність кристалів
- •2.2. Рідини та їх властивості
- •2.2.1. Будова рідини
- •2.2.2. Поверхневий натяг
- •2.2.3. Явища на межі рідини і твердого тіла
- •2.2.4. Капілярні явища
- •2.3. Фазові переходи
- •2.3.1. Фаза, фазові переходи
- •2.3.2. Випаровування, плавлення, конденсація, кристалізація
- •2.3.3. Рівняння Клайперона-Клаузіуса
- •2.3.4. Потрійна точка. Діаграма стану
- •2.4. Розподіл молекул газу за енергіями
- •2.4.1. Закон розподілу Больцмана
- •2.4.2. Закон розподілу Максвела
- •2.4.3. Закон розподілу Максвела-Больцмана
- •Частина 1. Електростатика і магнетизм Розділ 1. Електростатичне поле у вакуумі
- •§1. Постійний електричний струм
- •§2. Опис векторного поля
- •§ 3. Обчислення напруженості поля на підставі теореми Гауса
- •Розділ 2. Діелектрик в зовнішньому електричному полі
- •§4. Діелектрик в зовнішньому електричному полі
- •Розділ 3. Провідник в зовнішньому електростатичному полі
- •§5. Провідник в зовнішньому електростатичному полі
- •Розділ 4. Енергія електростатичного поля
- •§6. Енергія електростатичного поля
- •Розділ 5. Постійний електричний струм
- •§7. Постійний електричний струм та його характеристики.
- •§8. Класична електронна теорія електропровідності металів
- •Розділ 6. Контактна і об’ємна різниця потенціалів
- •§9. Робота виходу електрона
- •Розділ 7.Електричний струм у рідинах
- •§10. Електричний струм у рідинах
- •Розділ 8. Електричний струм у газах
- •§11. Електричний струм у газах
- •Частина 2. Електромагнетизм Розділ 1. Магнітне поле у вакуумі
- •§1. Магнітне поле і його характеристики
- •§ 2. Закон повного струму
- •§ 3. Контур зі струмом в зовнішньому магнітному полі
- •Розділ 2. Магнітне поле в речовині
- •§ 4. Магнітне поле в магнетиках
- •§ 5. Класифікація магнетиків
- •Розділ 3. Електромагнітна індукція
- •§ 6. Електромагнітна індукція
- •Розділ 4. Електричні коливання
- •§ 7. Електричні коливання
- •Розділ 5. Система рівнянь Максвела
- •§ 8. Електромагнітне поле
2.1.3. Дефекти в кристалах
Дефектами кристалів називаються порушення ідеальної кристалічної структури. Таке порушення може полягати у відсутності атома у вузлі гратки (вакансія), в заміні атома даної речовини (свого атома) чужими атомами (атомом домішок), у внесенні зайвого атома (свого чи чужого) у міжвузольний простір. Подібні дефекти називаються точковими. Вони викликають порушення правильності гратки, що поширюється на відстані порядку декількох періодів.
Крім точкових, існують дефекти, зосереджені поблизу деяких ліній. Їх називають лінійними або дислокаціями. Дефекти такого виду порушують правильне чергування кристалічних площин. Найпростішими видами дислокації є крива і гвинтова дислокації.
Рис. 2
Крайова дислокація обумовлена зайвою кристалічною півплощиною, всунутою між двома сусідніми шарами атомів. Край цієї площини утворює дислокацію даного виду. Лінією дислокації є перпендикуляр по площині малюнка пряма.
Рис. 3
Гвинтову дислокацію можна представити як результат розрізу кристалу по півплощині і наступного зсуву частин гратки, що лежать по різні боки розрізу, назустріч одна одній на величину одного періоду.
Внутрішній край розрізу утворює гвинтову дислокацію (пунктирна лінія). Кристал з гвинтовою дислокацією фактично складається з однієї кристалічної площини, яка зігнута по гвинтовій поверхні (гелікоїд). Лінія дислокації співпадає з віссю гвинта. При кожному обході навколо цієї лінії кристалічна площина зміщується на один період.
2.1.4. Теплоємність кристалів
Розташування частинок у вузлах кристалічної гратки відповідає мінімуму їх взаємної потенціальної енергії. При зміщенні частинок з положення рівноваги в будь-якому напрямку з’являється сила, що прагне повернути частинку в початкове положення внаслідок чого виникають коливання частинки.
Кожній частинці в кристалі слід приписувати три коливальні ступені свободи (коливання можна представити як накладання коливань вздовж трьох взаємно перпендикулярних напрямів).
На кожен коливальний ступінь свободи в середньому приходиться енергія:
.
Тоді на кожну частинку в середньому приходиться енергія :
W=3kT.
Енергія 1 моль речовини:
,
N – кількість частинок в 1 моль речовини
лише у випадку хімічнопростих речовин.
Наприклад, для NaCl – .
Розглянемо лише прості речовини, що утворюють атомні і металічні кристали. Для внутрішньої енергії 1 моля речовини можна записати:
.
Приріст внутрішньої енергії, що відповідає підвищенню температура на 1К дорівнює теплоті при постійному об’ємі:
.
Оскільки об’єм твердих тіл при нагріванні змінюється мало:
.
І можна говорити просто про теплоємність твердого тіла.
Лекція 6
2.2. Рідини та їх властивості
2.2.1. Будова рідини
Рідина – проміжний стан між кристалом і газом. Має проміжні риси:
- наявність певного об’єму;
- рідина приймає форму наданої посудини;
- у відношенні характеру розташування частинок спостерігається ближній порядок.
Тобто по відношенню до будь-якої частинки розташування найближчих сусідів є впорядкованим. Проте по мірі віддалення від даної частинки розташування по відношенню до неї інших частинок стає все менш впорядкованим і доволі швидко порядок в розташуванні частинок зникає.
Наявність в рідинах ближнього порядку є причиною того, що структуру рідин називають квазікристалічною.
Через відсутність дальнього порядку рідини, за деякими виключеннями не виявляють анізотропію.
В рідинах з продовженими молекулами спостерігається однакова орієнтація молекул в межах значного об’єму. Такі рідини отримали назву рідких кристалів.
Згідно Френкелю, тепловий рух в рідинах має наступний характер: кожна молекула протягом деякого часу коливається навколо певного положення рівноваги. Час від часу молекула змінює місце рівноваги, скачком переміщуючись у нове положення, що відстає від попереднього на відстань порядку розмірів самої молекули. Таким чином молекули повільно переміщуються всередині рідини, перебуваючи частину часу біля певних місць.