Билет №26

Вопрос 1. Применение первого закона термодинамики к изохорному и изобарному процессам. Работа при изобарном процессе.

Кол-во тепла, сообщенного термодинам. системе идет на увеличение ее энергии(U) и на совершение работы(А). dQ=dU+dA

- Изохорный процесс

- Изобарный процесс

Среди равновесных процессов, которые происходят с термодинамическими системами, отдельно рассматриваются изопроцессы, при которых один из основных параметров состояния остается постоянным.  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. C_V=dU_m/dt, . Тогда для произвольной массы газа получим   (1)  Изобарный процесс (p=const). Диаграмма этого процесса (изобара) в координатах р, V изображается прямой, которая параллельна оси V. При изобарном процессе работа газа при увеличения объема от V₁ до V₂ равна (2)и равна площади заштрихованного прямоугольника (рис. 2). Если использовать уравнение Менделеева-Клапейрона для выбранных нами двух состояний, то   и   откуда   Тогда выражение (2) для работы изобарного расширения примет вид   (3)  Из этого выражения вытекает физический смысл молярной газовой постоянной R: если T₂ —T₁ = 1К, то для 1 моль газа R=A, т. е. R численно равна работе изобарного расширения 1 моль идеального газа при нагревании его на 1 К. 

Рис.1

В изобарном процессе при сообщении газу массой m количества теплоты    его внутренняя энергия возрастает на величину (т.к. C_V=dU_m/dt)    При этом газ совершит работу, определяемую выражением (3).

Вопрос 2. Явление и эдс самоиндукции. Индуктивность.

Если в контуре течет переменный ток, то в этом контуре возникает ЭДС индукции, так как ток создает через контур переменный магнитный поток, величина которого изменяется в соответствии с изменениями тока.  Возникающая ЭДС создает дополнительный ток в контуре. Это явление называется самоиндукцией, а дополнительные токи - экстратоками самоиндукции.  Индукция магнитного поля пропорциональна току, следовательно, величина магнитного потока через контур также пропорциональна току: Ф = LI, где L -коэффициент самоиндукции. Коэффициент самоиндукции или индуктивность контура, зависит от формы и размеров, а также от свойств окружающей среды.  Применяя к явлению самоиндукции закон электромагнитной индукции Фарадея, получим:

ЭДС самоиндукции, возникающая в контуре при изменении тока в нем, прямо пропорциональна скорости изменения этого тока. Индуктивность контура численно равна ЭДС самоиндукции, возникающей в нем при изменении тока на единицу за единицу времени. Индуктивность характеризует магнитные свойства электрической цепи (проводника), зависит от магнитной проницаемости среды сердечника, размеров и формы катушки и числа витков в ней. Индуктивность является аналогом массы, так как чем больше индуктивность, тем труднее изменить силу тока в контуре.  В системе СИ индуктивность измеряется в генри (Гн). 1 Гн - это индуктивность такого контура, в котором возникает ЭДС самоиндукции 1 В при изменении тока в нем на 1 А за 1 с.

Билет №27