Билет № 7
1.Идеал газ. Газдың молекула –кинетикалық теориясының негізгі теңдеуі. Температура және жылулық абсолют температура.
Идеал газ - молекулалар арасындағы өзара әсерлесу ескерілмейтін реал газдың физикалық моделі.
Молекула –кинетикалық теорияның негізгі қағидалары:
1. Барлық заттар бөлшектерден тұрады (молекулалар мен атомдардан);
2. Осы бөлшектер тәртіпсіз, хаостық қозғалыста болады. Бұл қозғалыс жылулық қозғалыс деп аталады;
3. Бөлшектер бір-бірімен өзара әсерлеседі.
Зат бөлшектерінің жылулық қозғалысын қөрнекі түрде көрсететін тәжірибені ағылшын ғалымы Броун жасады. Броун микроскоптың көмегімен сұйықта қалқыған гүл тозаңдарының жылдам, тәртіпсіз қозғалысын бақылады. Осындай зат бөлшектерінің жылулық қозғалысын Броундық қозғалыс деп атайды.
Макроскопиялық параметрлердің (қысым, көлем) микроскопиялық параметрлермен (молекулалардың массасы, жылулық қозғалыс жылдамдығы, кинетикалық энергиясы) арасындағы байланысты көрсететін өрнекті молекула-кинетикалық теорияның негізгі теңдеуі деп атайды.
Молекулалардың орташа жылдамдығы:
өрнегімен анықталады.
Молекулалық физикада, оның ішінде термодинамикада температура деп аталатын физикалық шаманың алатын орны зор. Алғашқыда температура ұғымы дененің жылулық дәрежесін көрсету үшін енгізілді. Жылудың түрліше дәрежесі денелер жанасқанда өтетін жылу процесі бойынша ажыратылады. Жылуды беріп жатқан дене ыстығырақ болады, демек, оның температурасы жоғарырақ. Жылу алмасу нәтижесінде екі дененің де температуралары теңесіп, жылулық тепе - теңдік орнайды. Жылулық тепе - теңдік тек екі дененің жанасуы кезінде ғана емес, бірнеше денелер жанасқанда да пайда болады. Жылулық тепе - теңдік кезінде барлық денелердің температуралары бірдей, сондықтан оны жылулық тепе - теңдік күйінің сипаттамасы деп есептеуге болады. Ден температурасын өлшейтін аспапты - термометр деп атайды.
2. Шеңбер бойымен бiр қалыпты қозғалыс
Дененiң шеңбер бойымен қозғалысын бұрыштық жылдамдықпен сипаттайды. Шеңбердiң центрiнен материялық нүктеге жүргiзiлген радиус осы уақыт iшiнде 
бұрыш сызады, оны бұрыштық ығысу немесе бұрыштық орын ауыстыру деп атайды.
Бұрыштық жылдамдық бұрыштық орын ауыстырудың осы орын ауыстыруға кеткен уақытқа қатынасына тең. Өлшем бірлігі 
.
.
Бұрыштық жылдамдықтың бағыты бұрыштық орын ауыстырудың бағытымен сәйкес келедi.
Дененiң шеңбер бойымен бiр қалыпты қозғалысын сипаттау үшiн айналу жиiлiгi және периоды енгiзiлген.
Дененiң шеңбер бойымен толық айналымға кеткен уақытын айналу периоды деп айтады. Өлшем бірлігі 
.
, мұндағы: 
уақыт ішінде жасалынатын N- айналым саны.
Айналу жиiлiгi деп дененiң айналу центрiнiң маңында бiр секунд iшiнде жасайтын айналым санын айтады. Өлшем бірлігі 
.
.
Сөйтiп, период пен жиiлiктiң бiр-бiрiне керi шама екенiн байқаймыз.
периодқа тең уақытта бұрыштық орын ауыстыру 
-ге тең болады. Сондықтан бұрыштық жылдамдық 
немесе 
ескерсек, 
.
Шеңбер бойымен бiрқалыпты қозғалған дененiң сызықтық жылдамдығы модулi жағынан тұрақты, ал бағыты бойынша үздiксiз өзгерiп отырады және траекторияның кез-келген нүктесiне жүргiзiлген жанаманың бойымен бағытталады. Бiрқалыпты қозғалыс кезiнде сызықтық жылдамдықтың модулi тұрақты болғандықтан, оның шамасын мына формуламен анықтауға болады:
.
Бiр айналым iшiнде (t=T) дене шеңбердiң доғасының ұзындығына тең ара қашықтықты жүрiп өтедi:
.
Сондықтан 
немесе 
екенiн ескерсек, 
.
Сызықтық және бұрыштық жылдамдықтар арасындағы байланыс:
Сонымен, 
, яғни шеңбер бойымен бiрқалыпты қозғалыс кезiндегi сызықтық жылдамдық бұрыштық жылдамдықпен радиустың көбейтiндiсiне тең болады.
Шеңбер бойымен қозғалыс кезінде қозғалыстың траекториясы да шеңбер болатыны белгілі. Нүктенің орнын қозғалыс басталғаннан бастап, оның шеңбер доғасы бойымен жүрген жолы арқылы да анықтайды. Радиан — ɭ доғасының щындығы Р радиусына тең болатын φ центрлік бұрыш. Бұрылу бұрышының уақыт өтуімен өзгеруін бұрыштық жылдамдық арқылы сипаттайды.
Бұрыштық жылдамдық деп дененің бұрылу бұрышының осы бұрылуға кеткен уақытқа қатынасымен өлшенетін шаманы айтады. Бұрылу бұрышы φ әрпімен белгіленеді.
Дененің шеңбер бойымен қозғалысын қарастырғанда, дененің түзусызықты қозғалысын сипаттайтын жылдамдық та колданыла береді. Бірақ дененің шеңбер бойымен қозғалысы жағдайында оны сызықтық жылдамдық деп атау келісілген.
Бұрыштық жылдамдық пен сызықтық жылдамдықтың жоғарыда алынған формулалары есеп шығару кезінде жиі колданылады
3.Берілгені:
Билет
1.Идеал газ күйінің теңдеуі(Клапейрон-Менделеев теңдеуі). Изопроцестер. Газ заңдары.
pV=M/m* RT
Бұл идеал газ күйінің теңдеуі деп аталады. Осы түрде бұл теңдеуді тұнғыш рет орыс ғалымы Д.И.Менделеев алған, сондықтан ол Менделеев-Клапейрон теңдеуі деп аталады . 10 жылдай Ресейде қызымет еткен,атақты француз физигі Б.П.Клапейрон идеал газ күйінің теңдеуін Менделеевтен бұрын (1834 ж) алды. Идеал газ куйінің теңдеуі физикадағы алғашқы тамаша жалпылау теңдеуі .Ол тәжірибеде тағайындалған бірқатар газ заңдарын жалпылайды. Егер Менделеев-Клапейрон теңдеуін pV/T= m/M*R турінде жазсақ ,онда тендіктің оң жағында газдың мольдік массасына ғана тәуелді болатын тұрақты шама тұрады:
pV/T=const
Берілген жағдайда атомдарының арасындағы өзара әсерлесу күші елеусіз аз болатын газды идеал газ деп атайды. Қалыпты жағдайдағы газдарды идеал газ деп есептеуге болады. Термодинамикалық параметрлер арасындағы байланысты анықтайтын теңдеуді күй теңдеуі деп атайды.
.
1.Изотермиялық процесс:
Тұрақты температурада өтетін процесс изотермиялық процесс деп аталады
.
Изотермиялық процесті сипаттайтын заңды ағылшын ғалымы Бойльмен француз ғалымыМариот бір-бірінен тәуелсіз, тәжірибе жүзінде алды. Сондықтан бұл заң Бойль-Мариот заңы деп аталады.
Берілген газдың массасы үшін тұрақты температурада газ қысымының көлемге көбейтіндісі тұрақты болады.
немесе 
Изотермиялық процесті сипаттайтын графикті изотермадеп атайды. Графикте Т1<Т2.
2. Изобаралық процесс:
Тұрақты қысымда өтетін процесс изобаралық процесс деп аталады.
.
Изобаралық процесті сипаттайтын заңды француз ғалымы Гей-Люссак тәжірибе жүзінде алды. Сондықтан бұл заң Гей-Люссак заңы деп аталады.
Берілген газдың массасы үшін тұрақты қысымда газ көлемінің температураға қатынасы тұрақты болады.
немесе 
.
Гей-Люссак заңын Цельсий шкаласындағы температураны пайдаланып келесі түрде жазылады:
мұндағы: 
- 
температурадағы газ көлемі, 
- 
температурадағы газ көлемі, 
- газ көлемінің ұлғаюының температуралық коэффициенті.
Изобаралық процесті сипаттайтын графикті изобара деп атайды. Графикте р1<р2.
3. Изохоралық процесс:
Тұрақты көлемде өтетін процес изохоралық процессдеп аталады.
.
Изохоралық процесті сипаттайтын заңды француз ғалымы Шарль тәжірибе жүзінде алды. Сондықтан бұл заң Шарль заңы деп аталады.
Берілген газдың массасы үшін тұрақты көлемде газ қысымының температураға қатынасы тұрақты болады.
немесе 
.
Шарль заңын Цельсий шкаласындағы температураны пайдаланып келесі түрде жазылады:
,
мұндағы: 
- температурадағы газ қысымы, 
- температурадағы газ қысымы, - газ қысымының температуралық коэффициенті.
Изохоралық процесті сипаттайтын графикті изохора деп атайды. Графикте V1<V2.
Барлық газ зандары Менделеев-Клайперон тендеуінен женіл алынады.
2. Бірқалыпты айнымалы қозғалыс. Бірқалыпты айнымалы қозғалыстың графигі.
Бірқалыпты айнымалы қозғалыс –– материалдық нүктенің үдеуі шама жағынан тұрақты болған кездегі қозғалыс; үдеудi нөл емес вектордың жанында модулға және бағыт бойынша өзгерiссiз болатын қозғалыс.
Кез-келген бiрдей уақыт аралығында қозғалыс жылдамдығы сәйкес бiрдей шамаға өзгерiп отыратын қозғалысты бiр қалыпты айнымалы қозғалыс деп атайды.
Егер жылдамдық бiрдей шамаға артатын болса, онда қозғалыстыбiр қалыпты үдемелi деп, ал егер жылдамдық бiрдей шамаға кемитiн болса, онда қозғалысты бiр қалыпты кемiмелi деп атайды. Олай болса, бiр қалыпты айнымалы қозғалыстар бiр-бiрiнен жылдамдықтың өзгеру шапшаңдығына қарай ажыратылады. Қозғалыстың осы қасиетiн сипаттау үшiн физикалық векторлық шама үдеу енгiзiлген.
3.Берілгені:
U=12В
l=200м
S=0,5мм =25*10-6м
Ρ=1.68*10-8Ом*м
I-?
R=ρl/S= 1.68*10-8Ом*м * 200м/ 25*10-6м =1.68Ом*8=13.44Ом
I=U/R=12В/13.44Ом =0.9A