Изобарный процесс.

При изобарном процессе передаваемое газу количеству теплоты идет на изменение его внутренней энергии и на совершение работы при постоянном давлении (p=const). Q=U+A

33. Влажность воздуха. Точка росы.

Абсолютная влажность -количество влаги, содержащейся в одном кубическом метре воздуха. Из-за малой величины обычно измеряют в г/м³. Но в связи с тем, что при определённой температуре воздуха в нём может максимально содержаться только определённое количество влаги (с увеличением температуры это максимально возможное количество влаги увеличивается, с уменьшением температуры воздуха максимальное возможное количество влаги уменьшается), ввели понятие относительной влажности.

Относительная влажность -отношение парциального давления водяного пара к давлению насыщенного пара при данной температуре.

Точка росы – температура, при которой водяной пар становится насыщенным. Точка росы характеризует влажность воздуха.

34 Приборы для определения влажности воздуха.

Относительную влажность воздуха обычно определяют приборами – волосяными, пленочными или полупроводниковыми гигрометрами , а также с помощью психрометров.

Психрометр-прибор, состоящий из двух термометров: сухого и влажного. С помощи психометрической таблицы можно определить влажность по разностям показания.

+35)Кипение. Зависимость температуры кипения от давления.

Кипе́ние — процесс парообразования со всего объема жидкости (переход вещества из жидкого в газообразное состояние).

С ростом давления температура кипения увеличивается, а с уменьшением давления температура кипения соответственно уменьшается. Примером может служить опыт: если из колбы, часть которой занимает вода, откачать воздух, то можно наблюдать ее кипение при комнатной температуре.Так температура кипения воды будет изменяться на Земле в зависимости от высоты: от 100 °C на уровне моря до 69 °C на вершине Эвереста. А при ещё большем увеличении высоты возникнет точка, в которой будет уже невозможно получить жидкую воду: лёд и пар будут переходить непосредственно друг в друга минуя жидкую фазу. При 100 С^о давление насыщенных паров воды равно нормальному атмосферному давлению.

+36)Характеристика жидкого состояния вещества.

Жидкости занимают промежуточное положение между газообразными и твердыми веществами. При температурах, близких к температурам кипения, свойства жидкостей приближаются к свойствам газов; при температурах, близких к температурам кристаллизации, свойства жидкостей приближаются к свойствам твердых веществ. Например, чтобы уменьшить объем, занимаемый жидкой водой, на 1%, требуется приложить давление ~ в 200 атм, тогда как для такого же уменьшения объема газов требуется давление порядка 0,01 атм. Ряд других важных свойств жидкостей больше напоминает свойства газов. Так, подобно газам жидкости могут течь - это их свойство называется текучестью. Сопротивляемость течению определяется вязкостью. На текучесть и вязкость влияют силы притяжения между молекулами жидкости, их относительная молекулярная масса, а также целый ряд других факторов. Вязкость жидкостей ~ в 100 раз больше, чем у газов. Так же, как и газы, жидкости способны диффундировать(диффузия), хотя и гораздо медленнее, поскольку частицы жидкости упакованы гораздо плотнее, чем частицы газа. Одно из важнейших свойств именно жидкости - ее поверхностное натяжение (это свойство не присуще ни газам, ни твердым веществам). На молекулу, находящуюся в жидкости, со всех сторон равномерно действуют межмолекулярные силы. Однако на поверхности жидкости баланс этих сил нарушается, и вследствие этого «поверхностные» молекулы оказываются под действием некой результирующей силы, направленной внутрь жидкости. По этой причине поверхность жидкости оказывается в состоянии натяжения. Поверхностное натяжение - это минимальная сила, сдерживающая движение частиц жидкости в глубину жидкости и тем самым удерживающая поверхность жидкости от сокращения. Именно поверхностным натяжением объясняется «каплевидная» форма свободно падающих частиц жидкости.

+37)Поверхностный слой жидкости. Сила поверхностного натяжения жидкости.

Одно из важнейших свойств именно жидкости - ее поверхностное натяжение (это свойство не присуще ни газам, ни твердым веществам). На молекулу, находящуюся в жидкости, со всех сторон равномерно действуют межмолекулярные силы. Однако на поверхности жидкости баланс этих сил нарушается, и вследствие этого «поверхностные» молекулы оказываются под действием некой результирующей силы, направленной внутрь жидкости. По этой причине поверхность жидкости оказывается в состоянии натяжения. Поверхностное натяжение - это минимальная сила, сдерживающая движение частиц жидкости в глубину жидкости и тем самым удерживающая поверхность жидкости от сокращения. Именно поверхностным натяжением объясняется «каплевидная» форма свободно падающих частиц жидкости.

Сила поверхностного натяжения направлена по касательной к поверхности жидкости, перпендикулярно к участку контура, на который она действует и пропорциональна длине этого участка. Поверхностным натяжением( называют величину равную отношению силы (F), с которой пленка действует нормально на ограничивающий ее контур,к длине (l) этого контура:

И выражают в Н/м.

В общем случае прибор для измерения поверхностного натяжения называется тензиометр.

+38) Смачивание. Краевой угол.

Смачивание — это поверхностное явление, заключающееся во взаимодействии жидкости с поверхностью твёрдого тела или другой жидкости. Смачивание бывает двух видов:

1.смачивает-вся поверхность твёрдого тела контактирует с жидкостью

2. не смачивает-частично поверхность твердого тела контактирует с жидкостью.

Смачивание зависит от соотношения между силами сцепления молекул жидкости с молекулами (или атомами) смачиваемого тела (адгезия) и силами взаимного сцепления молекул жидкости (когезия).

Если жидкость контактирует с твёрдым телом, то существуют две возможности:

1. молекулы жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем к молекулам твёрдого тела. В результате силы притяжения между молекулами жидкости собирают её в капельку. Так ведёт себя ртуть на стекле, вода на парафине или «жирной» поверхности. В этом случае говорят, что жидкость не смачивает поверхность;

2. молекулы жидкости притягиваются друг к другу слабее, чем к молекулам твёрдого тела. В результате жидкость стремится прижаться к поверхности, расплывается по ней. Так ведёт себя ртуть на цинковой пластине, вода на чистом стекле или дереве. В этом случае говорят, что жидкость смачивает поверхность.

Степень смачивания характеризуется углом смачивания. Угол смачивания (или краевой угол смачивания ϑ) это угол, образованный касательными плоскостями к межфазным поверхностям, ограничивающим смачивающую жидкость, а вершина угла лежит на линии раздела трёх фаз.

Значение краевого угла зависят от химического состава твердого тела, жидкости и окружающего газа, от чистоты веществ и их температуры. При идеальном смачивании ϑ =0, при идеальном несмачивании ϑ =π.

+39)Вывод высоты поднятия смачивающей жидкости в капилляре.

Капиллярами называют трубки с узким каналом, диаметром около 1 мм или менее. Если такую трубку опустить в жидкость, которая ее смачивает, то жидкость внутри трубки поднимется выше свободной поверхности жидкости. Не смачивающая жидкость, наоборот, опустится ниже ее уровня в сосуде. Для вычисления подъема или опускания жидкости можно вычислить по формуле:

где: h-высота подъема или опускания жидкости(м), r-радиус трубки(м), p-плотность жидкости(кг/м³), g-ускорение свободного падения, –угол смачивания жидкостью стенки капилляра, коэффициент поверхностного натяжения.

+40)Кристаллическое состояния вещества. Виды кристаллических структур, типы связей в кристаллах.

Твердые тела встречаются в природе в виде кристаллов – тел, грани которых представляют правильные многоугольники. (кристалл поваренной соли имеет форму куба, параллепипеда или призмы, а также неправильной формы) Частицы , из которых состоит кристалл, образует в пространстве правильную кристаллическую решетку. В узлах кристаллической решетки могут располагаться либо атомы, либо молекулы, либо ионы. В зависимости от структуры кристаллической решетки все вещества можно разбить на четыре группы.

1. Молекулярные кристаллы. К ним относятся ряд неорганических, а также большинство органических соединений, у которых в процессе кристаллизации молекулы сохраняют свою индивидуальность.(например кристаллы брома Br₂,иода, нафталина при достаточно тесном контакте молекул между ними возникают силы электрического притяжения) поскольку в молекулярных кристаллах нет свободных электрических зарядов, они обладают электрической проводимостью, т.е являются хорошими изоляторами.

2. Ионные кристаллы. К их числу относят большинство неорганических соединений, например соли. В пространственной решетки этих кристаллов размещаются поочередно ионы противоположных знаков. Ионные кристаллы также являются изоляторами, ибо здесь нет свободных носителей зарядов- ни электронов, ни ионов. Однако при взаимодействии с водой решетка разрушается и появляется электролит с ионной проводимостью.

3. Металлические кристаллы. При кристаллизации металлов и образовании кристаллической решетки их атомы сближаются, а электроны, находящиеся на внешних орбитах отделяются от атомов. Однако в отличие от случая ионной связи здесь электроны не могут присоединяться к другому атому и образовать отрицательный ион, ибо все атомы металла одинаковы. Поэтому валентные электроны принадлежат всему кристаллу в целом.

4. Атомные кристаллы. Пространственная решетка в кристаллах данного типа образуется путем плотной упаковки атомов, чаще всего одинаковых. При взаимодействии одинаковых атомов ионы не образуются. (алмаз и графит, сернистый цинк). Атомы связаны ковалентными связями. Кристаллы с атомной связью являются полупроводниками.

41)Виды деформаций. Закон Гука модуль упругости.

Деформа́ция — любые изменения формы, размеров и объема тела.

Растяжение-сжатие — в сопротивлении материалов — вид продольной деформации стержня или бруса

Сдвиг — в сопротивлении материалов — вид продольной деформации бруса, возникающий в том случае, если сила прикладывается касательно его поверхности (при этом нижняя часть бруска закреплена неподвижно).

Изгиб — вид деформации, при котором происходит искривление осей прямых брусьев или изменение кривизны осей кривых брусьев. Изгиб связан с возникновением в поперечных сечениях бруса изгибающих моментов.

Круче́ние — один из видов деформации тела. Возникает в том случае, если нагрузка прикладывается к телу в виде пары сил(момента) в его поперечной плоскости. При этом в поперечных сечениях тела возникает только один внутренний силовой фактор— крутящий момент. На кручение работают пружины растяжения-сжатия

Зако́нГу́ка — При упругой деформации растяжения (или сжатия) модуль силы упругости прямо пропорционален абсолютному значению изменения.

Для тонкого растяжимого стержня закон Гука имеет вид:

Здесь — сила, которой растягивают (сжимают) стержень, — абсолютное удлинение (сжатие) стержня, а — коэффициент упругости (или жёсткости).

Модуль упругости — общее название нескольких физических величин, характеризующих способность твёрдого тела (материала, вещества) упруго деформироваться (то есть не постоянно) при приложении к нему силы

где:

λ (лямбда) — модуль упругости;

p — напряжение, вызываемое в образце действующей силой (равно силе, делённой на площадь приложения силы);

— упругая деформация образца, вызванная напряжением (равна отношению изменения размера образца после деформации к его первоначальному размеру).

42)Характеристика твердого состояния вещества. Анизотропия кристаллов.

Характерными особенностями твердых тел являются: способность сохранять свои объем и форму.

Внешне твердые тела могут находиться в существенно разных состояниях, отличающихся своему внутреннему строению, – это кристаллический и аморфный состояния.

Для кристаллических тел характерны:

Правильное расположение атомов молекул, ионов, которые колеблются около положения равновесия, то есть создание кристаллической решетки;

Постоянство углов между гранями любого кристалла данного вещества и существование дальнего порядка в размещении частиц.

В аморфных веществ нет кристаллической структуры (стекло). Внутреннее строение аморфных тел приближается к внутренней строения жидкостей, поэтому их называют переохлажденными жидкостями.

Некоторые вещества могут находиться в кристаллическом и аморфном состоянии.

. Причиной анизотропности кристаллов является то, что при упорядоченном расположении атомов, молекул или ионов силы взаимодействия между ними и межатомные расстояния оказываются неодинаковыми по различным направлениям. Причиной анизотропии молекулярного кристалла может быть также асимметрия его молекул. Макроскопически эта неодинаковость проявляется как правило лишь если кристаллическая структура не слишком симметрична.

?43)Поверхностный слой жидкости. Энергия поверхностного слоя жидкости. Коэффициент поверхностного натяжения.

Одно из важнейших свойств именно жидкости - ее поверхностное натяжение (это свойство не присуще ни газам, ни твердым веществам). На молекулу, находящуюся в жидкости, со всех сторон равномерно действуют межмолекулярные силы. Однако на поверхности жидкости баланс этих сил нарушается, и вследствие этого «поверхностные» молекулы оказываются под действием некой результирующей силы, направленной внутрь жидкости. По этой причине поверхность жидкости оказывается в состоянии натяжения. Поверхностным натяжением a называют величину, равную отношению силы F, с которой пленка действует нормально на ограничивающий ее контур, к длине l этого контура:

=F/l и выражают в Н/м.

частицы, находящиеся в поверхностном слое жидкости, обладают избытком энергии по сравнению с частицами, находящимися внутри жидкости. Эту величину называют поверхностной энергией жидкости, она выражается в Дж/м²

Сила поверхностного натяжения направлена по касательной к поверхности жидкости, перпендикулярно к участку контура, на который она действует и пропорциональна длине этого участка. Коэффициент пропорциональности — сила, приходящаяся на единицу длины контура — называется коэффициентом поверхностного натяжения. Он измеряется в ньютонах на метр. Но более правильно дать определение поверхностному натяжению, как энергии (Дж) на разрыв единицы поверхности (м²). В этом случае появляется ясный физический смысл понятия поверхностного натяжения.

прибор для измерения поверхностного натяжения называется тензиометр.

?44) Приборы для определения относительной влажности воздуха.

Измерив гигрометром точку росы и зная температуру воздуха, с помощью соответствующей таблицы (психометрическая таблица) или предварительно построенного графика можно определить относительную влажность.

Точка росы так называют температуру, при которой пары, не насыщавшие ранее воздух, станут насыщенными.

Относительную влажность можно определить по формуле:

,где P_a-давление водяного пара,P_н-давление насыщенного пара, В-относительная влажность.(Место давления может стоять плотность)

Относительную влажность воздуха обычно определяют другими приборами – волосяными, пленочными или полупроводниковыми гигрометрами , а также с помощью психрометров.

+45)Понятие об парообразовании и конденсации. Испарение . Теплота парообразования.

Парообразование — свойство капельных жидкостей изменять свое агрегатное состояние и превращаться в пар, а Конденсация паров— переход вещества в жидкое состояние из газообразного.

Испарение — процесс перехода вещества из жидкого состояния в парообразное или газообразное, происходящий на поверхности вещества.

При испарении, как и при конденсации, температура тела не изменяется.

Теплота парообразования вещества — количество теплоты, необходимое для перевода 1 моля вещества в состояние пара при температуре кипения. Измеряется в Джоулях.

+46)Понятие об электромагнитном поле и его частных проявлениях. Основные положения электронной теории.

Электромагнитное поле это такой вид материи, которая возникает вокруг движущихся зарядов. Например, вокруг проводника с током. Электромагнитное поле состоит из двух составляющих это электрическое и магнитное поле. Независимо друг от друга они существовать не могут. Одно порождает другое. При изменении электрического поля тут же возникает магнитное.

Электрическое поле представляет собой частную форму проявления электромагнитного поля. В своем проявлении это силовое поле, основным свойством которого является способность воздействовать на внесенный в него электрический заряд с силой, не зависящей от скорости заряда. Источниками электрического поля могут быть электрические заряды (движущиеся и неподвижные) и изменяющиеся во времени магнитные поля.

Основные положение электронной теории проводимости металлов:
1. хорошая электропроводность металлов объясняется наличием в них большого числа свободных электронов.
2. под действием внешнего электрического поля на беспорядочное движение электронов накладывается упорядоченное движение, т.е. возникает электрический ток.
3. сила электрического тока, идущего по металлическому проводнику, как известно, определяется законом Ома для участка цепи, установленного экспериментально.
4. так как внутреннее строение у разных веществ различное, то и сопротивление тоже будет различным. Это связано с расположением ионов в кристаллической решетке и с концентрацией свободных электронов в веществе.
5. Несмотря на то, что скорость направленного движения электронов в проводнике очень мала, ток в проводнике возникает практически мгновенно. (при подключении проводника к источнику тока на каждый электрон действует электрическое поле, распространяющее со скоростью света. Увеличение его внутренней энергии)
6. У всех металлов с увеличением температуры растет и сопротивление

+47. Явление электризации тел. Электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда.

Явление перераспределения зарядов на телах называют электронизацией.

Еще в древности было замечено, что два потертых тряпочкой кусочка янтаря начинают отталкиваться друг от друга. Такое взаимодействие назвали электрическим (от греч.электрон – янтарь).

Если между телами действует электрическая сила, то говорят, что тела имеют электрический заряд.

Тела или частицы с электрическими зарядами одинакового знака отталкиваются друг от друга, а с зарядами противоположного знака притягиваются.

Все опыты показывают, что электрические заряды не возникают и не исчезают; они способны только перераспределиться в теле.

Закон сохранения электрического заряда: При всех явлениях, связанных с перераспределением электрических зарядов в изолированной системе взаимодействующих тел, алгебраическая сумма электрических зарядов остается постоянной.

+48. Закон Кулона. Электрическая постоянная.

закона Кулона: « Сила электрического взаимодействия между точечными зарядами изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния между ними»

закон Кулона записывается следующим образом:

где k – коэффициент пропорциональности ; q₁ и q₂ - величины взаимодействующих зарядов; r – расстояние между ними; r – радиус-вектор, проведенный от одного заряда к другому и направленный к тому из зарядов, на который действует сила.

Следует отметить, что закон Кулона применим для расчета взаимодействия точечных зарядов и тел шарообразной формы при равномерном распределении заряда по их поверхности или объёму.

Точечным зарядом называется заряженное тело, размерами которого можно пренебречь по сравнению с расстояниями до других тел, несущих электрический заряд.

Экспериментальные исследования показали, что при прочих равных условиях сила электростатического взаимодействия зависит от свойств среды, в которой находятся заряды. Поэтому коэффициент пропорциональности k в законе Кулона представляют в виде k = k₁ / e, где k₁ - коэффициент, зависящий только от выбора системы единиц; e - безразмерная величина, которая характеризует электрические свойства среды и называется относительной диэлектрическойпроницаемостью среды. Для вакуума e= 1.

Коэффициент k₁ в этой системе определяется следующим образом: k₁ = 1 / 4pe₀ = 8,988×10⁹ (Н×м²) / Кл², где e₀ = 8,85×10^–¹² Кл² / (Н×м²) и носит названиеэлектрической постоянной.Таким образом, закон Кулона для изотропной и однородной среды записывается в виде

,где F-сила взаимодействия,q₁ и q₂заряды,4π – K,

+49. Электрическое поля и его напряженность.

Электрическое поле материально. Оно существует независимо от нашего сознания и может быть обнаружено по его воздействие на физические объекты, например на измерительные приборы, что является одним из основных свойств.

Напряжённость электрического поля — векторная физическая величина, характеризующая электрическое поле в данной точке и численно равная отношению силы действующей на неподвижный заряд, помещенный в данную точку поля, к величине этого заряда :

Или по формуле где q заряды,4πε – K,ε-диэлитрическая проницаемость среды,r-расстояние.

Согласно определению, единицей напряженности электрического поля является ньютона кулон (Н/Кл).

+50. Принцип суперпозиции полей. Графическое изображение электрических полей

Принцип суперпозиции: результат воздействия на частицу нескольких внешних сил есть векторная сумма воздействия этих сил.

Определяется поформуле(в векторной форме): , где E (напряжённость электрического поля) - это силовая характеристика электрического поля(измеряется Н/Кл).

Или по формуле (в скалярной форме):

+51. Работа, совершаемая силами электрического поля по перемещению заряда.

В электрическом поле на заряд действует сила ( Кулона). Эта сила совершает работу (А). Форма траектории заряда может быть различной. Работу можно определить по формуле , где E- напряжённость электрического поля (измеряется Н/Кл), q – движущейся заряд (измеряется Кл), d – расстояние между точками (измеряется М), А-работа (измеряется Дж).

( ), и U. Отсюда следует: уравнение связывавшие напряжение с напряжённостью электрического поля E=

Работа силы в электрическом поле не зависит от формы траектории, по которой движется заряд, и полностью определяется положениями начальной и конечной траектории.

52. Потенциал и разность потенциалов. Поверхности равного потенциала.

Потенциал φ- физическая величина, равная отношению потенциальной энергии в данной точке поля к величине заряда. Формула для вычисления потенциала: , где «фи» - потенциал (измеряется В или Дж/Кл),п–потенциальная энергия, q- заряд.

Потенциал не зависит от величины заряда, помещенного в это поле.

Разность потенциалов называется работа, совершаемая силами поля при перемещении заряда по произвольной траектории. =U(напряжение). A=qUили A=q( ), где А – работа по перемещению заряда, q– заряд, U – напряжение.

Объединяя в электрическом поле точки, обладающие одинаковым потенциалом, мы получаем некоторые поверхности, называемые поверхностями равного потенциала (Эквипотенциальная поверхность).