- •Введение
- •Содержание разделов дисциплины
- •Тема 2.2 Термодинамика
- •Тема 2.3 Реальные газы
- •Тема 2.4 Свойства жидкостей и твердых тел
- •Раздел 3. Электричество и магнетизм
- •Тема 3.1 Элементы электростатики
- •Тема 3.2 Постоянный электрический ток
- •Задания для самостоятельной работы студентов и методические указания по их выполнению
- •Основные формулы
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Основные формулы
- •Примеры решения задач
- •Способ 2
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Элементы электростатики Основные формулы
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения Взаимодействие точечных зарядов. Закон Кулона
- •Напряженность электрического поля
- •Потенциал поля точечных зарядов. Работа по перемещению зарядов в поле
- •Движение заряженных частиц в электрическом поле
- •Электрическая емкость. Конденсаторы
- •Энергия электрического поля
- •Постоянный электрический ток Основные формулы
- •Сила тока I
- •Сопротивление однородного проводника r
- •Сопротивление соединения проводников:
- •Закон Ома
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения Закон Ома для участка цепи
- •Закон Ома для всей цепи
- •Правила Кирхгофа
- •Работа и мощность тока
- •Электромагнетизм Основные формулы
- •Принцип суперпозиции (наложения) магнитных полей
- •Закон Био-Савара-Лапласа
- •Закон электромагнитной индукции
- •Индуктивность контура с током
- •Объемная плотность энергии магнитного поля
- •Примеры решения задач
- •Механические колебания и волны Основные формулы
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения Кинематика гармонических колебаний
- •Волны в упругой среде
- •Электромагнитные колебания и волны Основные формулы
- •Формула Томсона
- •Связь длины электромагнитной волны с периодом т и частотой колебаний
- •Скорость электромагнитной волны в среде с диэлектрической проницаемостью и магнитной проницаемостью
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Геометрическая оптика и фотометрия Основные формулы
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения Геометрическая оптика
- •Фотометрия
- •Тепловое излучение, квантовые свойства света Основные формулы
- •Закон Кирхгофа
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения Закон Стефана-Больцмана. Закон Вина
- •Фотоэлектрический эффект
- •Строение атома Резерфорда – Бора Основные формулы
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Строение ядра атома Основные формулы
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Основные единицы физических величин си
- •Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц
- •Основные физические постоянные
- •Литература
- •Содержание
Основные формулы
-
Количество вещества
где - число молекул, - постоянная Авогадро
-
Уравнение Клапейрона – Менделеева
где и - давление и объем газа, - универсальная газовая постоянная, - масса газа, - молярная масса, - абсолютная температура.
-
Уравнение молекулярно-кинетической теории газов
где - концентрация молекул, - средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул, - масса молекулы, - средняя квадратичная скорость.
-
Средняя кинетическая энергия молекулы
где - число степеней свободы,
- постоянная Больцмана.
-
Внутренняя энергия идеального газа
-
Скорости молекул газа
-среднеквадратичная скорость
-средняя арифметическая скорость
-наиболее вероятная скорость
-
Средняя длина свободного пробега молекулы
где - эффективный диаметр молекулы.
-
Среднее число столкновений молекулы в единицу времени
-
Молярная теплоемкость идеального газа
-изохорная
-изобарная
-
Первое начало термодинамики
где;
-
Работа расширения газа:
-при изобарном процессе
-при изотермическом процессе
-при адиабатном процессе
-
Уравнение адиабатного процесса (уравнение Пуассона
-
Коэффициент полезного действия цикла Карно
где - количество теплоты, полученное от нагревателя, и его температура, - количество теплоты, переданное холодильнику, и его температура.
-
Изменение энтропии при переходе из состояния 1 в состояние 2
Примеры решения задач
Пример 1. Подсчитать число молекул, содержащихся в единице массы углекислого газа. Найти массу одной молекулы. Вычислить для нормальных условий число молекул в газа и среднее расстояние между молекулами.
Дано: |
Решение: |
- молярная масса газа ; -плотность этого газа при нормальных условиях; -постоянная Авогадро. |
Число молекул в единице массы газа найдем из соотношения .
Для массы одной молекулы имеем
Число молекул в при нормальных условиях
Среднее расстояние между молекулами газа
|
Найти: - число молекул в единице массы газа; - массу одной молекулы; - число молекул газа в единице объема газа при нормальных условиях; - среднее расстояние между молекулами при нормальных условиях. |
Ответ: ; ; ;
.
Пример 2. Найти среднюю кинетическую энергию поступательного движения одной молекулы гелия, имеющего при давлении плотность .
Дано: |
Решение: |
-молярная масса газа |
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов , где - средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы газа, р – давление газа, n – число молекул в единице объема, которое определим по формуле: |
- ? |
Здесь - постоянная Авогадро.
Следовательно,
или
Проверка размерностей:
Ответ: .
Пример 3.Найти плотность кислорода при температуре 300 К и давлении Па. Вычислить массу кислорода, занимающего при этих условиях объем 200 .
Дано: |
Решение: |
- плотность кислорода при нормальных условиях; - нормальное атмосферное давление; - молярная масса кислорода; - газовая постоянная. |
Способ 1 Воспользуемся уравнением состояния идеального газа , где - давление, объем и температура при нормальных условиях , и формулой для плотности вещества , . После подстановки и алгебраических преобразований получим , . Вычислим эти величины. |
- ? m - ? |
;