Шпаргалка по "Физике"

Какие силы называют консервативными? пот энергии. Как связаны между собой потенциальная энергия и сила?

Консервативные  силы- это силы,работа которых не зависит от формы траектории, определяются только нач и конечным положением тела. (Fтяж,Fупр).

Пот. энергия – это энергия взаимодействия тел, она определяется взаимным расположением тел и характером сил, действующих между ними.

 Сила показывает направление, в котором потенциальная энергия уменьшается быстрее всего, а величина силы определяется скоростью изменения. Другими словами, сила - градиент потенциальной энергии.

Механическая система. Понятие центра масс. Закон сохранения импульса.

Механическая система- совокупность тел выделенных для рассмотрения.

Центр масс (центр инерции)- некая воображаемая точка, радиус вектор которой определяется

Закон движения центра масс:

Закон сохранения импульса: Импульс в замкнутой системе остается постоянным. dp=0*dt=0, p=const

Понятие момента импульса. Закон сохранения момента ипульса.

Моментом импульса материальной точки А отн. неподвижной точки О называется физвеличина, определяемая векторным произ.: L = [rp] = [rmv], где r — радиус-вектор (из О в A); p = mv — импульс материальной точки; L—псевдовектор, с направлением поступательного движения правого винта при его вращении от r к p.

Момент  импульса твердого тела относительно оси есть сумма моментов импульса отдельных частиц:

Используя    формулу  v_i = wr_i, получим

т. е. L_z = J_zw.

момент импульса твердого тела относительно оси равен произведению момента инерции тела относительно той же оси на угловую скорость.

dL/dt= М

В замкнутой системе момент внешних сил М=0 и dL/dt=0, откуда L = const.

Закон сохранения момента импульса: момент импульса замкнутой системы сохраняется

Момент инерции материальной точки (тела) относительно оси. Т.Штейнера. пример.

Момент инерции  материальной точки относительно оси Ji=mi*Ri^2

Физ.смысл момента инерции заключается в том, что он является мерой инертности тела при вращательном движении.

Теорема Штейнера: Момент инерции тела относительно произвольной оси равен моменту инерции оси параллельной данной и проходящей через центр масс тела + произведение массы тела умноженной на квадрат расстояния между осями.

J= Ji+md^2

Теплоемкость тела. Удельная и молярная теплоемкость, связь между ними…

Удельная теплоемкость вещества — величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 кг вещества на 1 К:

Молярная теплоемкость—величина, равная количеству теплоты, необходимому для нагревания 1 моль вещества на 1 К: n=m/М—количество вещества.

Удельная теплоемкость с связана с молярной С_m, соотношением где М — молярная масса вещества.

Приведите различные формулировки второго  закона термодинамики. Теорема Нернста.

Энтропия изолированной  системы не может убывать при любых протекающих в ней процессах (при обратимом энтропия не изменяется, при необратимом- возрастает).

Еще две формулировки второго  начала термодинамики:

1) по Кельвину: невозможен круговой процесс, единственным результатом которого является превращение теплоты, полученной от нагревателя, в эквивалентную ей работу;

2) по Клаузиусу: невозможен круговой процесс, единственным результатом которого является передача теплоты от менее нагретого тела к более нагретому.

Теорема Нернста- Энтропия всех тел стремится к нулю по мере приближения температуры к нулю Кельвина.

Уравнение и изотермы Ван-дер-Ваальса  для реального газа. Критическая температура…

уравнение Ван-дер-Ваальса для моля газа (ур. состояния реал газов):

(где поправки а и b — постоянные для каждого газа величины)

При высоких температурах (T > T_к) изотерма реального газа отличается от изотермы идеального газа. При некоторой температуре T_к на изотерме имеется лишь одна точка перегиба К.(критическая точка) Эта изотерма называется критической.(дин. равнов. С паром)

Часть 6–7 отвечает газообразному состоянию, а часть 2–1 — жидкому. В состояниях, соответствующих горизонтальному участку изотермы 6—2, наблюдается равновесие жидкой и газообразной фаз вещества.

Понятие фазы и фазовых переходов 1 и 2 рода.

Фаза- это совокупность однородных, одинаковых по своим свойствам, частей системы.

Фазовым переходом называют переход одного вещества из одной фазы в другую.

Фазовый переход 1-го рада(сопровождается выделением или поглощением теплоты, происходит при постоянной температуре T=const, скачком изменяются: удельная теплоемкость,плотность, удельный объем, энтропия).

(пример: плавление льда,плавление олова, конденсация пара итд)

Фазовый переход 2-го рода (не сопровождается поглощением или выделением теплоты, изменяется удельная теплоемкость) плотность, уд. Объем и энтропия не изменяются!

(пример: переход некоторых  металлов и сплавов при низких температурах в сверхпроводящее состояние. Переход жидкого гелия из одной модификации в другую (появляется свойство сверхтекучести), переход ферромагнетиков в точке Кюри (при опред.температуре) в парамагнетики).

Циклические процессы. Цикл Карно

Циклом, или круговым процессом, называется процесс, при котором система возвращается в исходное состояние. нач и кон параметры определяются состоянием рабочего тела ( p,V,t,s)

Цикл Карно – идеальный термодинамический цикл с максимальным КПД.

1—2(И рас) 3—4(И сж) 2—3 (А рас) и 4—1(А сж)

При изотермическом процессе U=const, поэтому, Q₁, полученное газом от нагревателя, равно работе расширения А₁₂, совершаемой газом при переходе из состояния 1 в состояние 2:

При адиабатическом расширении 2—3 теплообмен с окружающей средой отсутствует и работа расширения А₂₃ совершается за счет изменения внутренней энергии

Количество теплоты Q₂, отданное газом холодильнику при изотермическом сжатии, равно работе сжатия А₃₄

Работа адиабатического сжатия:

КПД цикла Карно:

Особенности магнитных свойств ферромагнетиков. Петля гистерезиса. Теория доменов и точка Кюри.

сильномагнитные вещества —  ферромагнетики — вещества, обладающие спонтанной намагниченностью, т. е. они намагничены даже при отсутствии внешнего магнитного поля. К ферромагнетикам кроме основного их представителя — железа (от него и идет название «ферромагнетизм») — относятся, например, кобальт, никель, гадолиний, их сплавы и соединения.

Петля гистерезиса - кривая, изображающая ход зависимости намагничивания от напряженности внешнего поля. Чем больше площадь петли, тем большую работу на перемагничивание надо затратить.

ферромагнетик ниже точки  Кюри разбивается на большое число малых областей — доменов, самопроизвольно намагниченных до насыщения.

Для того чтобы ферромагнетик  размагнитить, необходимо приложить коэрцитивную силу; размагничиванию способствуют также встряхивание и нагревание ферромагнетика. Точка Кюри оказывается той температурой, выше которой происходит разрушение доменной структуры.

Что называют числом степеней свободы  молекулы? Чему оно равно для молекулы…

Число степеней свободы молекулы- наименьшее число независимых координат, определяющих положение молекулы в пространстве.

(1а-2,2а-5,3а-6) Таким образом, средняя энергия молекулы

где i — сумма числа поступательных, вращательных, 2х колебательных степеней свободы молекулы:

Внутренняя энергия- сумма энергий молекулярных взаимодействий и теплового движ молекул. U пот принбречьт. Тогда U = Uкин, т. е. внутренняя энергия газа зависит только от его температуры, что существенно упрощает расчеты термодинамических параметров газа. Газы, для которых можно пренебречь силами взаимодействия и объемом молекул называют идеальными газами.

Импульс и его аналог при вращательном движении…

Аналогом  импульса при вращательном движении является момент импульса твердого тела относительно оси. То есть сумма моментов импульса отдельных частиц:

Таким образом, момент импульса твердого тела относительно оси равен произведению момента инерции тела относительно той же оси на угловую скорость.

Можно показать, что имеет место векторное равенство dL/dt= М

В замкнутой системе момент внешних сил М=0 и dL/dt=0, откуда L = const. Векторная характеристика: L = [rp] = [rmv]

r — радиус-вектор, проведенный из точки О в точку A; p = mv — импульс материальной точки (рис.28); L—псевдовектор, его направление совпадает с направлением поступательного движения правого винта при его вращении от r к p.

Сила и ее аналог при вращательном движении. Векторная характеристика этих понятий.

Аналогом силы F при вращательном движении является момент силы М.

Момент силы - векторная  физическая величина, равная векторному произведению радиус-вектора (проведённого от оси вращения к точке приложения силы), на вектор этой силы. Характеризует вращательное действие силы на твёрдое тело. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси: ( J— момент инерции относительно главной оси),e-угловое ускорение).

Энтропия… через термод вер. Приведите раз форм второго закона термодинамики.

энтропия системы и термодинамическая вероятность связаны между собой следующим образом:  

Энтропия-это функция состояния  ТеДи системы, дифференциал которой в ходе обратимого процесса равен отношению элементарного количества теплоты полученного системой к ее термодинамической температуре.

(Функция беспорядка в сис. Мера необрат рассеивания)

Энтропия изолированной  системы не может убывать при любых протекающих в ней процессах (при обратимом энтропия не изменяется, при необратимом- возрастает).

1) по Кельвину: невозможен круговой процесс, единственным результатом которого является превращение теплоты, полученной от нагревателя, в эквивалентную ей работу;

2) по Клаузиусу: невозможен круговой процесс, единственным результатом которого является передача теплоты от менее нагретого тела к более нагретому.

Механическая работа- Физ величина, хар-яя результат действия силы и скалярному произведению вектора F и вектора S, совершенного под действием этой силы. A=Fscosα

Мощность характеризует  скорость выполнения работы. N=dA/dt

Кинетическая  энергия – это энергия, которой обладает движущееся тело и определяется она работой, которую нужно совершить, чтобы вызвать это движение.

Потенциальная энергия – это энергия взаимодействия тел, она определяется взаимным расположением тел и характером сил, действующих между ними.

Закон сохранения механической энергии: полная механическая энергия замкнутой системы, в которой действуют только консервативные силы (нет сил трения, сопротивления) остается постоянной, не изменяется.

Fдисс-нет, тогда dE=0, E=const.

Полная механическая энергия  может изменяться только за счет работы внешних консервативных сил. При отсутствии диссипативных сил: dE=dAex ΔE=Aex

Понятие электромагнитной индукции. ЭДС  индукции.

Электромагнитная индукция — явление возникновения электрического тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока, проходящего через него.

  (E-электродвижущая сила, где   — поток магнитного  поля через замкнутую поверхность  , ограниченную контуром. Знак «−» перед выражением показывает, что индукционный ток, созданный ЭДС индукции, препятствует изменению магнитного потока в контуре (по правилу Ленца)

Электродвижущая сила (ЭДС) —  скалярная физическая величина, характеризующая работу сторонних (непотенциальных) сил в источникахпостоянного или переменного тока.

Причиной электродвижущей силы может стать изменение магнитного поля в окружающем пространстве. Это явление называется электромагнитной индукцией.