Учимся вместе

Термодинамика.

Внутренняя энергия – это суммарная энергия хаотического движения и взаимодействия микрочастиц системы (молекул). 

– для идеального или одноатомного газа.

– для двухатомного газа.

∆ U  - изменение внутренней энергии тела, сопровождается изменением температуры или агрегатного состояния тела.

∆ U - два способа изменения

 Для газа

А -  работа  газа или над газом 

Работа газа (расширение) U↓,T↓ на графике  переход 1→а→2
Работа над газом (сжатие)U↑,T↑на графике  переход 2→б→1

Геометрический способ нахождения работы 

А = S  площади фигуры  между графиком и осью V (процесс не замкнут)

Для циклического процесса
1→а→2→б→1

Для любого тела

Q  –  теплопередача

1. Теплопроводность  (от молекулы к молекуле)

2. Конвекция (потоками вещества)

3. Излучение (инфракрасные лучи)

1. Q = cmΔT – нагрев, охлаждение, где с – удельная теплоемкость тела [Дж/(кгС)]

2. Q = λm – плавление, кристаллизация, где λ - удельная теплота плавления (Дж/K)

3. Q = Lm–парообразование , конденсация, где  L - удельная теплота парообразования (Дж/K)

4. Q = qm – сгорание топлива, где q – удельная теплота сгорания топлива (Дж/K)

Уравнение теплового баланса для замкнутой системы тел:   ± Q₁ ± Q₂± … ± Q_n = 0

для газа

∆U = A_{внешн.с.} ± Q или ∆ U = -A_газа. ± Q

Первый закон термодинамики -  изменение внутренней энергии системы происходит за счет совершения работы (газом или над газом) и теплопередачи.

Q = ∆U +A

Пример: 

Второй закон термодинамики -  невозможен процесс, единственным результатом которого была бы передача энергии от холодного тела к горячему (сформулировал этот закон Р. Клаузиус).

Зарегистрированные пользователи, предварительно войдя на сайт под своим именем, могут скачать с этой страницы полный вариант методических материалов для занятий с учащимися, состоящих из двух блоков – изложение теории и набор тестов с ответами по теме Термодинамика (ссылка на файл будет указана ниже).

Основы молекулярно-кинетической теории (МКТ).

Основные положения

1. Все вещества состоят из частиц (молекул, атомов), разделенных промежутками.
Доказательства:

• фотографии атомов и молекул, сделанные с помощью электронного микроскопа;
• возможность механического дробления вещества, растворение вещества в воде, диффузия, сжатие и расширение газов.

2.Частицы всех веществ беспорядочно и хаотично движутся.
Доказательства:

• диффузия – явление взаимного проникновения частиц одного вещества между частицами другого вещества вследствие их теплового движения.
• броуновское движение мелких, инородных, взвешенных в жидкости частиц под действием  не скомпенсированных ударов молекул.

3. Частицы всех веществ взаимодействуют между собой: одновременно действуют силы взаимного притяжения и отталкивания (природа сил носит электромагнитный характер).
Доказательства:

• сохранение формы твердыми телам, для их разрыва необходимо усилие;
• жидкие и твердые тела трудно сжимаемы;
• капли жидкости, помещенные в непосредственной близости друг от друга, сливаются;
• явления смачивания и несмачивания.

График зависимости силы взаимодействия двух молекул от расстояния между ними.

F_r - сила взаимодействия молекул, r – расстояние между их центрами.

F_om - сила отталкивания, положительная.

F _np - сила притяжения, отрицательная.

На расстоянии r = r результирующая сила F_r = 0, т.е. силы притяжения и отталкивания уравновешивают друг друга. Поэтому расстояние r соответствует  равновесному расстоянию между молекулами.

Основные понятия.

Атом – мельчайшая частица химического элемента, являющаяся носителем его химических свойств.

Молекула – наименьшая частица химического соединения, обладающая его основными химическими свойствами и состоящая из двух или нескольких атомов.

m – масса молекулы,     m ~ 10^-26  – 10^-27 кг.
d– диаметр молекулы,    d ~ 10^-10 м .  
υ – скорость молекулы,   υ ~ 200 – 2000 м/с.

Зарегистрированные пользователи, предварительно войдя на сайт под своим именем, могут скачать с этой страницы полный вариант методических материалов для занятий с учащимися, состоящих из двух блоков – изложение теории и набор тестов с ответами по теме Основы молекулярно-кинетической теории (МКТ) (ссылка на файл будет указана ниже).

Механические колебания.

Механические колебания -  вид движения, при котором положение тела повторяется точно или почти точно за равные промежутки времени.

Характеристики колебаний.

Период – время одного полного колебания.

( где N – количество колебаний, t – время наблюдения). T = [с]

Частота (собственная) – количество полных колебаний за единицу времени. 

Циклическая частота 

Смещение – отклонение тела от положения равновесия; x = [м]
Амплитуда – максимальное отклонение тела от положения равновесия,  x_m = [м]

Виды колебаний.

Свободные  колебания	Вынужденные колебания
колебания, совершаемые в системе, выведенной из состояния равновесия и затем предоставленной самой себе. (Колебания, происходящие только за счёт первоначального запаса энергии)	колебания, происходящие под действием внешней периодически изменяющейся силы
затухающие (причина – сила трения)	не затухающие (причина – периодически действующая внешняя сила)

Механические колебательные системы – маятники.

Зарегистрированные пользователи, предварительно войдя на сайт под своим именем, могут скачать с этой страницы полный вариант методических материалов для занятий с учащимися, состоящих из двух блоков – изложение теории и набор тестов с ответами по теме Механические колебания (ссылка на файл будет указана ниже).

Законы сохранения.

Импульс тела (материальной точки) - физическая  векторная  величина, равная произведению массы тела на его скорость.

Импульс силы – векторная физическая величина, равная произведению среднего значения силы на время ее действия 

Второй закон Ньютона    изменение импульса тела равно импульсу действующей на него силы:

Ударом (или столкновением) принято называть кратковременное взаимодействие тел, в результате которого их скорости испытывают значительные изменения.

Удар:

Абсолютно упругим ударом - называется столкновение, при  котором сохраняется механическая энергия  системы тел. 

Абсолютно неупругим ударом - называют такое ударное взаимодействие, при  котором тела соединяются  друг с другом  и  движутся дальше как одно тело. Механическая энергия не сохраняется (она частично  или полностью переходит во внутреннюю энергию  тел )

Закон сохранения импульса.

Замкнутая (изолированная) система – система тел, взаимодействующих только между собой и не взаимодействующих с телами, не входящими в эту систему.

Закон сохранения импульса: векторная сумма импульсов тел, составляющих  замкнутую систему, не изменяется.
 

Энергия – скалярная физическая величина, являющаяся мерой способности тела (или системы тел) совершить работу.

Энергия:

Кинетическая энергия - энергия движущегося тела.

Eк = (m ν ²) / 2

Теорема о кинетической энергии – изменение кинетической энергии тела при переходе из одного положения в другое равно работе всех сил, действующих на тело.

Потенциальная энергия – обусловлена взаимодействием различных тел или частей   тела.

Потенциальная энергия тела поднятого над землей
E=mgh
m-масса тела
g-ускорение свободного падения
h- высота тела над землей

Потенциальная энергия упругодеформированного тела

Eп = (kx²) / 2

k  - коэффициент жесткости пружины

Зарегистрированные пользователи, предварительно войдя на сайт под своим именем, могут скачать с этой страницы полный вариант методических материалов для занятий с учащимися, состоящих из двух блоков – изложение теории и набор тестов с ответами по теме Законы сохранения (ссылка на файл будет указана ниже).