Все формулы молекулярной физики 10 класс – Физика 10 класс. Законы, правила, формулы

Физика 10 класс. Законы, правила, формулы

Физика 10 класс. Законы, правила, формулы | Задачи по физике Перейти к содержимому
    Свойства паров, жидкостей и твердых тел
  • Давление насыщенного пара
    Давление насыщенного пара (p0) не зависит от объёма, а зависит от температуры (T) и концентрации молекул пара (n)
    ,
    где k – постоянная Больцмана
    СИ: Па
  • Относительная влажность воздуха
    Относительной влажностью воздуха (φ) называют отношение парциального давления (р) водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению (р0) насыщенного пара при той же температуре, выраженной в процентах.
    %
    СИ: %
  • Абсолютная влажность воздуха
    Абсолютная влажность воздуха (ρ):
    1) давление, оказываемое водяным паром при данных условиях: ;
    2) это масса (m) водяного пара в единице объёма (V = 1 м3) воздуха: ;
    СИ: Па, кг/м3
  • Коэффициент поверхностного натяжения жидкости
    Коэффициент поверхностного натяжения (
    σ
    ) жидкости равен отношению модуля силы поверхностного натяжения (F) к длине (l) границы поверхности натяжения, на которую действует эта сила.

    СИ: Н/м
  • Высота поднятия жидкости в капилляре
    Высота (h) поднятия жидкости в капиллярной трубке (капилляре) прямо пропорциональна коэффициенту поверхностного натяжения (σ) и обратно пропорциональна плотности жидкости (ρ) и радиусу (r) капиллярной трубки.
  • Капиллярное давление
    Капиллярное давление (p) жидкости в капилляре пропорционально коэффициенту поверхностного натяжения (σ) и обратно пропорционально радиусу капиллярной трубки (r).

    СИ: Па
  • Абсолютная деформация (удлинение — сжатие)
    Абсолютная деформация (Δl) — разность линейных размеров (l0 и l) твердого тела до и после приложения к нему силы.

    СИ: мм
  • Относительная деформация (удлинение — сжатие)
    Относительная деформация (ε) — отношение абсолютной деформации (Δl) к начальной длине твердого тела (
    l0
    ).
  • Механическое напряжение
    Механическое напряжение (σ) — это отношение модуля силы упругости (F) к площади поперечного сечения (S) тела.

    СИ: Па
  • Закон Гука для твердого тела
    При малых деформациях напряжение (σ) прямо пропорционально относительному удлинению (ε)

    СИ: Па
  • Модуль упругости (модуль Юнга)
    Модуль продольной упругости (Е) — постоянная для данного материала величина, численно равная механическому напряжению (σ), которое необходимо создать в теле, чтобы его относительное удлинение (ε) достигло единицы

    СИ: Па
  • Коэффициент запаса прочности
    Коэффициент запаса прочности (n) — это величина, показывающая во сколько раз напряжение (σпч), соответствующее пределу прочности, превышает напряжение (σдоп), допустимое для твердого тела в данных условиях нагружения.
    n=σпчдоп
    Основы термодинамики
  • Внутренняя энергия одноатомного газа

    Внутренняя энергия (U) идеального одноатомного газа прямо пропорциональна количеству вещества (m/М) и его абсолютной температуре (T)

    СИ: Дж
  • Внутренняя энергия многоатомного газа
    Внутренняя энергия (U) идеального многоатомного газа прямо пропорциональна его абсолютной температуре (Т) и определяется числом степеней свободы (i) идеального газа.
    ,
    где i=3 – одноатомного;
    i=5 – двухатомных;
    i=6 – трехатомных и более.
    СИ: Дж
  • Работа внешних сил над газом
    Работа (А) внешних сил, изменяющих объём газа при изобарном процессе, равна произведению давления (p) на изменение объёма (ΔV) газа.

    СИ: Дж
  • Первый закон термодинамики
    1) Изменение внутренней энергии (ΔU) системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил (А) и количества теплоты (Q), переданного системе: ;
    2) Количество теплоты (Q), переданное системе, идет на изменение её внутренней энергии (ΔU) и на совершение системой работы (
    А’
    ) над внешними телами: .
    СИ: Дж
  • Применение первого закона термодинамики
    1) При изохорном процессе изменение внутренней энергии (ΔU) равно количеству переданной теплоты (Q): , (при V=const)
    2) При изотермическом процессе все переданное газу количество теплоты (Q) идет на совершение работы (А’): , (при T=const)
    3) При изобарном процессе передаваемое газу количество теплоты (Q) идет на изменение его внутренней энергии (ΔU) и на совершение работы (А’): , (при p=const)
    4) При адиабатном процессе изменение внутренней энергии (ΔU) происходит только за счет совершение работы (А): , (при Q=0)
    СИ: Дж
  • Работа теплового двигателя
    Работа (А’), совершаемая тепловым двигателем, равна разности количества теплоты (Q1), полученного от нагревателя, и количества теплоты (Q2), отданного холодильнику

    СИ: Дж
  • КПД теплового двигателя
    Коэффициентом (η) полезного действия (КПД) теплового двигателя называют отношение работы (
    А’
    ), совершаемой двигателем, к количеству теплоты (Q1), полученному от нагревателя.
    ;

    СИ: Дж
  • КПД идеальной Тепловой машины
    Реальная тепловая машина, работающая с нагревателем, имеющим температуру (T1), и холодильником с температурой (Т2), не может иметь КПД, превышающий КПД (7 тах) идеальной тепловой машины.
    Электростатика
  • Закон сохранения заряда
    В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов (q1, q2,…, qn,) всех частиц остается неизменной.

    СИ: Кл
  • Закон Кулона
    Сила взаимодействия (F) двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей заряда (q1 и q2) и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
    ,
    где k=9×109 (Н×м2)/Кл2 — коэффициент пропорциональности.
    СИ: Н
  • Заряд электрона
    Заряд электрона (е) — минимальный, механически неделимый, отрицательный заряд, существующий в природе.
    e=1,6×10-19
    СИ: Кл
  • Напряженность электрического поля
    Напряженность электрическою поля () равна отношению силы (), с которой поле действует на точечный заряд, к этому заряду (q).

    СИ: Н/Кл; В/м
  • Напряженность поля точечного заряда (в вакууме)
    Модуль напряженности (Е) поля точечного заряда (q0) на расстоянии (r) от него равен: ,
    где k=9×109 (Н×м2)/Кл2 — коэффициент пропорциональности.
    СИ: Н/Кл
  • Принцип суперпозиции полей
    Если в данной точке пространства заряженные частицы создают электрические поля, напряженности которых ( ), то результирующая напряженность поля в этой точке равна геометрической (векторной) сумме напряженностей.

    СИ: Н/Кл
  • Диэлектрическая проницаемость
    Диэлектрическая проницаемость (ε) — это физическая величина, показывающая, во сколько раз модуль напряженности (Е) электрического поля внутри однородного диэлектрика меньше модуля напряженности (
    Е0
    ) поля в вакууме.
  • Работа при перемещении заряда в однородном электростатическом поле
    Работа (А) при перемещении заряда (q) в однородном электростатическом поле напряженностью (Е) не зависит от формы траектории движения заряда, а определяется величиной перемещения (Δd=d2-d1) заряда вдоль силовых линий поля.

    СИ: Дж
  • Потенциальная энергия заряда
    Потенциальная энергия (Wp) заряда в однородном электростатическом поле равна произведению величины заряда (q) на напряженность (Е) поля и расстояние (d) от заряда до источника поля.

    СИ: Дж
  • Потенциал электростатического поля
    Потенциал (φ) данной точки электростатического поля численно равен:
    1) потенциальной энергии (Wp) единичного заряда (q) в данной точке: ;
    2) произведению напряженности (Е) поля на расстояние (d) от заряда до источника поля:
    СИ: В
  • Напряжение (разность потенциалов)
    Напряжение (U) или разность потенциалов (
    φ12
    ) между двумя точками равна отношению работы поля (А) при перемещении заряда из начальной точки в конечную к этому заряду (q).

    СИ: В
  • Связь между напряженностью и напряжением
    Чем меньше меняется потенциал () на расстоянии (Δd), тем меньше напряженность (Е) электростатического поля.

    СИ: В/м
  • Электроёмкость
    Электроёмкость (C) двух проводников — это отношение заряда (q) одного из проводников к разности потенциалов (U) между этим проводников и соседним.

    СИ: Ф
  • Электроёмкость конденсатора
    Электроёмкость плоского конденсатора (C) прямо пропорциональна площади пластин (S), диэлектрической проницаемости (ε) размещенного между ними диэлектрика, и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами (d).
    ,
    ε0=8,85×10-12 Кл2/(Н×м2) – электрическая постоянная
    СИ: Ф
  • Энергия заряженного конденсатора
    Энергия (W) заряженного конденсатора равна:
    1) половине произведения заряда (q) конденсатора на разность потенциалов (U) между его обкладками: ;
    2) отношению квадрата заряда (q) конденсатора к удвоенной его ёмкости (С): ;
    3) половине произведения ёмкости конденсатора (C) на квадрат разности потенциалов (U) между его обкладками: .
    СИ: Дж
  • Электроёмкость шара
    Электроёмкость шара радиусом R, помещенного в диэлектрическую среду с проницаемостью ε, равна:
    СИ: Ф
  • Параллельное соединение конденсаторов
    Общая ёмкость (Cобщ) конденсаторов, параллельно соединенных на участке электрической цепи, равна сумме ёмкостей (C1, C2, C3,…) отдельных конденсаторов.
    Cобщ=C1+C2+C3+…+ Cn
    СИ: Ф
  • Последовательное соединение конденсаторов
    Величина, обратная общей ёмкости (Cобщ) конденсаторов, последовательно соединенных на участке электрической цепи, равна сумме величин, обратных ёмкостям (C1
    , C2, C3,…
    ) отдельных конденсаторов.
    1/Cобщ= 1/C1+1/C2+1/C3+…+ 1/Cn
    СИ: Ф
    Законы постоянного тока
  • Сила тока
    Сила тока (I) равна:
    1) отношению заряда (Δq), переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени (Δt), к этому интервалу времени;
    2) произведению концентрации (n) заряженных частиц в проводнике, заряду каждой частицы (q0), скорости (v) движения заряженных частиц в проводнике и площади поперечного сечения (S) проводника.
    ,

    СИ: A
  • Закон Ома для участка цепи
    Сила тока (I) прямо пропорциональна приложенному напряжению (U) и обратно пропорциональна сопротивлению проводника (R)

    СИ: A
  • Сопротивление проводника
    Сопротивление (R) проводника зависит от материала проводника (удельного сопротивления ρ) и его геометрических размеров (длины l и площади поперечного сечения S).

    СИ: Ом
  • Удельное сопротивление проводника
    Удельное сопротивление (ρ) проводника — величина, численно равная сопротивлению проводника длиной (l) один метр и площадью поперечного сечения (S) один квадратный метр.

    СИ: Ом×м
  • Работа постоянного тока
    Работа (А) постоянного тока на участке цепи:
    1) равна произведению силы тока (I), напряжения (U) и времени (t), в течение которого совершалась работа: ;
    2) равна произведению квадрата силы тока (I), сопротивления участка цепи (R) и времени (t): ;
    3) пропорциональна квадрату напряжения (U), времени (t) и обратно пропорционально сопротивлению (R) участка цепи: .
    СИ: Дж
  • Мощность тока
    Мощность (Р) постоянного тока на участке цепи равна:
    1) работе (А) тока, выполняемой за единицу времени (t): ;
    2) произведению напряжения (U) и силы тока (I): ;
    3) произведению квадрата силы тока (I) и сопротивления (R): ;
    4) отношению квадрата напряжения (U) к сопротивлению (R):
    СИ: Вт
  • Электродвижущая сила (ЭДС)
    Электродвижущая сила в замкнутом контуре (ξ) представляет собой отношение работы сторонних сил (Аст) при перемещении заряда внутри источника тока к заряду (q).
    ξ=Аст/q
    СИ: В
  • Закон Ома для полной цепи
    Сила тока (I) в полной цепи равна отношению ЭДС(ξ) цепи к её полному сопротивлению (внутреннему сопротивлению r и внешнему R).

    СИ: A
  • Последовательное соединение источников тока
    Если цепь содержит несколько последовательно соединенных элементов с ЭДС (ξ1, ξ2, ξ3,…), то полная ЭДС цепи (ξ) равна алгебраической сумме ЭДС отдельных элементов.
    ξ=ξ123+…
    СИ: В
  • Параллельное соединение источников тока
    Если цепь содержит несколько параллельно соединенных элементов с равными ЭДС (ξ123=…), то полная ЭДС цепи (ξ) равна ЭДС каждого элемента.
    ξ=ξ123=…
    СИ: В


zadachi-po-fizike.ru

Физика через ИНТЕРНЕТ: Дистанционный урок

Предисловие

Представленный учебный web-ресурс по молекулярной физике, состоящий из семи уроков, предназначен для учащихся 10-х классов средних общеобразовательных школ, являющихся пользователями персональных компьютеров. Его могут также использовать абитуриенты и слушатели подготовительных курсов вузов. Вы можете ознакомиться с содержанием уроков, а затем приступить к их изучению, начиная с первого и решая указанные задачи. Приведен список литературы, CD-ROM по физике, список Web-ресурсов по физике и ссылки на сайты дистанционного образования. Имеются задачи повышенной трудности для тех, кто хочет лучше понять физику. Для обратной связи можно использовать Гостевую книгу, форум и E-mail. Желаю вам успехов в дистанционном изучении молекулярной физики!

Учитель физики и информатики школы № 1126, Львовский Марк Бениаминович, г. Москва.

E-mail: [email protected]

Содержание

Урок 1. Основные положения МКТ.
Урок 4. Идеальный газ. Основное уравнение МКТ. Задача 2, а. Задачи к уроку 4.
Список использованной литературы и материалов.

Список литературы и использованных материалов

Г.Я.Мякишев, Б.Б.Буховцев. Физика. Учебник для 10 класса средней школы. //2-е изд. – М.: Просвещение, 1992.
Уроки физики. 10 класс. – «Кирилл и Мефодий», 2000 (на CD-ROM).
«Физика в картинках 6.2». – Научный центр «Физикон», МФТИ, 1993.
Е.Г.Козинкина, С.П.Козинкин. Занимательный проект по физике. – Школа-гимназия № 87, г. Краснодар, 1999. В сборнике проектов «Гармония» на CD-ROM.
А.П.Рымкевич. Сборник задач по физике. //15-е изд. – М.: Просвещение, 1994.
Электронный задачник по физике на пяти CD-ROM. – М.:Торговый дом ДТД –МИФИ – Media Publishing, 1997.

Урок 4. Идеальный газ. Основное уравнение МКТ

Известно, что частицы в газах в отличие от жидкостей и твердых тел располагаются друг относительно друга на расстояниях, существенно превышающих их собственные размеры. В этом случае взаимодействие между молекулами пренебрежимо мало и кинетическая энергия молекул много больше энергии межмолекулярного взаимодействия. Для выяснения наиболее общих свойств, присущих всем газам, используют упрощенную модель реальных газов – идеальный газ. Основные отличия идеального газа от реального газа:

1. Частицы идеального газа – сферические тела очень малых размеров, практически материальные точки.
2. Между частицами отсутствуют силы межмолекулярного взаимодействия.
3. Соударения частиц являются абсолютно упругими.

Реальные разреженные газы действительно ведут себя подобно идеальному газу. Воспользуемся моделью идеального газа для объяснения происхождения давления газа. Вследствие теплового движения частицы газа время от времени ударяются о стенки сосуда. При каждом ударе молекулы действуют на стенку сосуда с некоторой силой. Складываясь друг с другом, силы ударов отдельных частиц образуют некоторую силу давления, постоянно действующую на стенку. Понятно, что чем больше частиц содержится в сосуде, тем чаще они будут ударяться о стенку сосуда, тем большей будет сила давления, а значит, и давление. Чем быстрее движутся частицы, тем сильнее они ударяют в стенку сосуда. Мысленно представим себе простейший опыт: катящийся мяч ударяется о стенку. Если мяч катится медленно, то он при ударе подействует на стенку с меньшей силой, чем если бы он двигался быстро. Чем больше масса частицы, тем больше сила удара. Чем быстрее движутся частицы, тем чаще они ударяются о стенки сосуда. Итак, сила, с которой молекулы действуют на стенку сосуда, прямо пропорциональна числу молекул, содержащихся в единице объема (это число называется концентрацией молекул и обозначается n), массе молекулы m0, среднему квадрату их скоростей и площади стенки сосуда. В результате получаем: давление газа прямо пропорционально концентрации частиц, массе частицы и квадрату скорости частицы (или их кинетической энергии). Зависимость давления идеального газа от концентрации и от средней кинетической энергии частиц выражается основным уравнением молекулярно-кинетической теории идеального газа. Мы получили основное уравнение МКТ идеального газа из общих соображений, но его можно строго вывести, опираясь на законы классической механики.
Приведем одну из форм записи основного уравнения МКТ: p = (1/3) · n · mo· v2.

Иллюстрации

Основные итоги

Решите задачу 2, a. Каково давление азота, если средняя квадратичная скорость его молекул 500 м/с, а его плотность 1,36 кг/м3?

Урок 1. Основные положения молекулярно-кинетической теории

Молекулярно-кинетическая теория (МКТ) занимается изучением свойств веществ, основываясь при этом на представлениях о частицах вещества.

МКТ базируется на трех основных положениях:

1. Все вещества состоят из частиц – молекул, атомов и ионов.
2. Частицы вещества беспрерывно и беспорядочно движутся.
3. Частицы вещества взаимодействуют друг с другом.

Беспорядочное (хаотичное) движение атомов и молекул в веществе называют тепловым движением, потому что скорость движения частиц увеличивается с ростом температуры. Экспериментальным подтверждением непрерывного движения атомов и молекул в веществе является броуновское движение и диффузия.

Задачи к уроку 4 (в порядке нарастающей сложности)

Задача 1. Как изменится давление водорода, находящегося в закрытом сосуде, если каждая молекула распадется на отдельные атомы, а средние квадраты скоростей не изменятся?
Задача 2. Имеются два одинаковых сосуда. В одном из них находится кислород, а в другом – азот. Число молекул каждого газа и средние квадраты их скоростей одинаковы. Давление кислорода равно 32 кПа. Чему равно давление азота?
Задача 3. В результате нагревания газа в закрытом сосуде средняя квадратичная скорость молекул увеличилась в 2 раза. Как изменилось давление?
Задача 4. В сосуд, содержащий некоторое количество атомов гелия, добавляют такое же число молекул водорода, имеющих среднюю кинетическую энергию теплового движения, равную средней кинетической энергии теплового движения атомов гелия. Во сколько раз изменится давление в сосуде?
Задача 5. Рассчитайте силу удара молекулы газа о стенку сосуда, если она движется перпендикулярно стенке со скоростью u, масса молекулы m0, а время ее соударения со стенкой dt.
Задача 6. Сколько ударов Z молекул о стенку площадью S = 1 м2 происходит за 1 с?
Задача 7 (проблемная). Спутник объемом V = 1000 м3 заполнен гелием. Метеорит пробил в стенке спутника отверстие площадью S = 1 см2. Оцените время, за которое давление упадет на 1%. Температуру внутри спутника считать неизменной. Средняя квадратичная скорость атомов гелия v = 500 м/с.

fiz.1sept.ru

Основы молекулярной физики и термодинамики

2.1. МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ

● Закон Бойля-Мариотта

рV = const при Т = const, m = const,

где р – давление; V – объем; Т – термодинамическая температура; m – масса газа.

● Закон Гей-Люссака

V =V0 (1+ αt) , или V1 /V2 = T1 /T2

при p = const, m = const;

p = p0 (1+ αt) , или p1 / p2 =T1 /T2

при V = const, m = const,

где t – температура по шкале Цельсия; V0 и p0 – соответственно объем и давление при 0 °С; коэффициент α =1/ 273 К−1 ; индексы 1 и 2 относятся к произвольным состояниям.

● Закон Дальтона для давления смеси n идеальных газов

где pi – парциальное давление i-го компонента смеси.

● Уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона-Менделеева)

pVm = RT (для одного моля газа),

pV = (m/M)RT (для произвольной массы газа),

где Vm – молярный объем; R – молярная газовая постоянная; M – молярная масса газа; m – масса газа; m/M = ν – количество вещества.

● Зависимость давления газа от концентрации n молекул и температуры

p = nkT ,

где k – постоянная Больцмана ( k = R/ NA , NA – постоянная Авогадро).

● Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов

или

или

где 〈 υкв 〉 – средняя квадратичная скорость молекул; Е – суммарная кинетическая энергия поступательного движения всех молекул газа; n – концентрация

молекул, m0 – масса одной молекулы; m = Nm0 – масса газа; N – число молекул в объеме газа V.

● Скорость молекул:

– наиболее вероятная

– средняя квадратичная

– средняя арифметическая

где m0 – масса одной молекулы.

● Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы идеального газа

● Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям

где функция f (υ) распределения молекул по скоростям определяет относительное число молекул dN(υ)/ N из общего числа N молекул, скорости которых лежат в интервале от υ до υ + dυ .

● Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по энергиям теплового движения

где функция f (ε) распределения молекул по энергиям теплового движения определяет относительное число молекул dN(ε)/ N из общего числа N молекул, которые имеют кинетические энергии ε = m0υ2 / 2 , заключенные в интервале от ε до ε + dε.

● Барометрическая формула

где ph и p0 – давление газа на высоте h и h0 .

● Распределение Больцмана во внешнем потенциальном поле

где n и n0 – концентрация молекул на высоте h и h = 0 ; П = m0gh – потенциальная энергия молекулы в поле тяготения.

● Среднее число соударений, испытываемых молекулой газа за 1 с,

где d – эффективный диаметр молекулы; п – концентрация молекул; 〈υ〉 – средняя арифметическая скорость молекул.

● Средняя длина свободного пробега молекул газа

● Закон теплопроводности Фурье

где Q – теплота, прошедшая посредством теплопроводности через площадь S за время t; dT / dx – градиент температуры; λ – теплопроводность:

где cV – удельная теплоемкость газа при постоянном объеме; ρ – плотность газа; 〈υ〉 – средняя арифметическая скорость теплового движения его молекул; 〈l〉 – средняя длина свободного пробега молекул.

● Закон диффузии Фика

где М – масса вещества, переносимая посредством диффузии через площадь S за время t; dρ/ dx – градиент плотности, D – диффузия:

● Закон Ньютона для внутреннего трения (вязкости)

где F – сила внутреннего трения между движущимися слоями площадью S; dυ/ dx – градиент скорости; η – динамическая вязкость:

2.2. ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ

● Средняя кинетическая энергия поступательного движения, приходящаяся на одну степень свободы молекулы,

● Средняя энергия молекулы

где i – сумма поступательных, вращательных и удвоенного числа колебательных степеней свободы (i = nпост + nвращ + 2nколеб ).

● Внутренняя энергия идеального газа

где ν – количество вещества; m – масса газа; М – молярная масса газа; R – молярная газовая постоянная.

● Первое начало термодинамики

Q = ΔU + A ,

где Q – количество теплоты, сообщенное системе или отданное ею; ΔU – изменение ее внутренней энергии; А – работа системы против внешних сил.

● Первое начало термодинамики для малого изменения системы

dQ = dU + δA.

● Связь между молярной Cm и удельной с теплоемкостями газа

Cm = cM ,

где М – молярная масса газа.

● Молярные теплоемкости газа при постоянном объеме и постоянном давлении

● Уравнение Майера

Cp = CV + R .

● Изменение внутренней энергии идеального газа

● Работа, совершаемая газом при изменении его объема,

δA = pdV .

● Полная работа при изменении объема газа

где V1 и V2 – соответственно начальный и конечный объемы газа.

● Работа газа:

– при изобарном процессе

– при изотермическом процессе

● Уравнение адиабатического процесса (уравнение Пуассона)

pV γ = const , TVγ−1 = const , Tγ p1−γ = const ,

где γ = Cp /CV = (i + 2)/ i – показатель адиабаты.

● Работа в случае адиабатического процесса

или

где T1 , T2 и V1 , V2 – соответственно начальные и конечные температура и объем газа.

● Термический коэффициент полезного действия для кругового процесса (цикла)

где Q1 – количество теплоты, полученное системой; Q2 – количество теплоты, отданное системой; А – работа, совершаемая за цикл.

● Термический коэффициент полезного действия цикла Карно

где T1 – температура нагревателя; T2 – температура холодильника.

● Изменение энтропии при равновесном переходе из состояния 1 в состояние 2

2.3. РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ, ЖИДКОСТИ И ТВЕРДЫЕ ТЕЛА

● Уравнение состояния реальных газов (уравнение Ван-дер-Ваальса) для моля газа

где Vm – молярный объем; а и b – постоянные Ван-дер-Ваальса, различные для разных газов.

● Уравнение Ван-дер-Ваальса для произвольной массы газа

или

где ν = m / М – количество вещества.

● Внутреннее давление, обусловленное силами взаимодействия молекул,

p′ = a /Vm2 .

● Связь критических параметров (объема, давления и температуры) с постоянными а и b Ван-дер-Ваальса

Vk = 3b, pk = a /(27b2), Tk = 8a /(27Rb).

● Внутренняя энергия реального газа

U = ν (CVT − a /Vm) ,

где CV – молярная теплоемкость газа при постоянном объеме.

● Энтальпия системы

U1 + p1V1 =U2 + p2V2 ,

где индексы 1 и 2 соответствуют начальному и конечному состояниям системы.

● Поверхностное натяжение

σ = F / l , или σ = ΔE / ΔS ,

где F – сила поверхностного натяжения, действующая на контур l, ограничивающий поверхность жидкости; ΔЕ – поверхностная энергия, связанная с площадью ΔS поверхности пленки.

Δp = σ (1/ R1 + 1/ R2) ,

где R1 и R2 – радиусы кривизны двух взаимно перпендикулярных нормальных сечений поверхности жидкости; радиус кривизны положителен, если центр кривизны находится внутри жидкости (выпуклый мениск), и отрицателен, если центр кривизны находится вне жидкости (вогнутый мениск). В случае сферической поверхности

Δp = 2σ / R .

● Высота подъема жидкости в капиллярной трубке

где θ – краевой угол; r – радиус капилляра; р – плотность жидкости; g – ускорение свободного падения.

● Закон Дюлонга и Пти

CV = 3R ,

где CV – молярная (атомная) теплоемкость химически простых твердых тел.

● Уравнение Клапейрона-Клаузиуса, позволяющее определить изменение температуры фазового перехода в зависимости от изменения давления при равновесно протекающем процессе,

где L – теплота фазового перехода; (V2 −V1) – изменение объема вещества при переходе его из первой фазы во вторую; Т – температура перехода (процесс изотермический).

studyport.ru

Основы МКТ и термодинамики. Формулы — ЕГЭ 2019 Физика Информатика Scratch

Основы молекулярно-кинетической теории

Температура. Энергия теплового движения молекул

Газовые законы

Свойства паров, жидкостей и твердых тел

  • Давление насыщенного пара
    Давление насыщенного пара (p0) не зависит от объёма, а зависит от температуры (T) и концентрации молекул пара (n)
    ,
    где k – постоянная Больцмана
    СИ: Па
  • Относительная влажность воздуха
    Относительной влажностью воздуха (φ) называют отношение парциального давления (р) водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению (р0) насыщенного пара при той же температуре, выраженной в процентах.
    %
    СИ: %
  • Абсолютная влажность воздуха
    Абсолютная влажность воздуха (ρ):
    1) давление, оказываемое водяным паром при данных условиях: ;
    2) это масса (m) водяного пара в единице объёма (V = 1 м3) воздуха: ;
    СИ: Па, кг/м3
  • Коэффициент поверхностного натяжения жидкости
    Коэффициент поверхностного натяжения (σ) жидкости равен отношению модуля силы поверхностного натяжения (F) к длине (l) границы поверхности натяжения, на которую действует эта сила.

    СИ: Н/м
  • Высота поднятия жидкости в капилляре
    Высота (h) поднятия жидкости в капиллярной трубке (капилляре) прямо пропорциональна коэффициенту поверхностного натяжения (σ) и обратно пропорциональна плотности жидкости (ρ) и радиусу (r) капиллярной трубки.
  • Капиллярное давление
    Капиллярное давление (p) жидкости в капилляре пропорционально коэффициенту поверхностного натяжения (σ) и обратно пропорционально радиусу капиллярной трубки (r).

    СИ: Па
  • Абсолютная деформация (удлинение — сжатие)
    Абсолютная деформация (Δl) — разность линейных размеров (l0 и l) твердого тела до и после приложения к нему силы.

    СИ: мм
  • Относительная деформация (удлинение — сжатие)
    Относительная деформация (ε) — отношение абсолютной деформации (Δl) к начальной длине твердого тела (l0).
  • Механическое напряжение
    Механическое напряжение (σ) — это отношение модуля силы упругости (F) к площади поперечного сечения (S) тела.

    СИ: Па
  • Закон Гука для твердого тела
    При малых деформациях напряжение (σ) прямо пропорционально относительному удлинению (ε)

    СИ: Па
  • Модуль упругости (модуль Юнга)
    Модуль продольной упругости (Е) — постоянная для данного материала величина, численно равная механическому напряжению (σ), которое необходимо создать в теле, чтобы его относительное удлинение (ε) достигло единицы

    СИ: Па
  • Коэффициент запаса прочности
    Коэффициент запаса прочности (n) — это величина, показывающая во сколько раз напряжение (σпч), соответствующее пределу прочности, превышает напряжение (σдоп), допустимое для твердого тела в данных условиях нагружения.
    n=σпчдоп

Основы термодинамики

  • Внутренняя энергия одноатомного газа
    Внутренняя энергия (U) идеального одноатомного газа прямо пропорциональна количеству вещества (m/М) и его абсолютной температуре (T)

    СИ: Дж
  • Внутренняя энергия многоатомного газа
    Внутренняя энергия (U) идеального многоатомного газа прямо пропорциональна его абсолютной температуре (Т) и определяется числом степеней свободы (i) идеального газа.
    ,
    где i=3 – одноатомного;
    i=5 – двухатомных;
    i=6 – трехатомных и более.
    СИ: Дж
  • Работа внешних сил над газом
    Работа (А) внешних сил, изменяющих объём газа при изобарном процессе, равна произведению давления (p) на изменение объёма (ΔV) газа.

    СИ: Дж
  • Первый закон термодинамики
    1) Изменение внутренней энергии (ΔU) системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил (А) и количества теплоты (Q), переданного системе: ;
    2) Количество теплоты (Q), переданное системе, идет на изменение её внутренней энергии (ΔU) и на совершение системой работы (А’) над внешними телами: .
    СИ: Дж
  • Применение первого закона термодинамики
    1) При изохорном процессе изменение внутренней энергии (ΔU) равно количеству переданной теплоты (Q): , (при V=const)
    2) При изотермическом процессе все переданное газу количество теплоты (Q) идет на совершение работы (А’): , (при T=const)
    3) При изобарном процессе передаваемое газу количество теплоты (Q) идет на изменение его внутренней энергии (ΔU) и на совершение работы (А’): , (при p=const)
    4) При адиабатном процессе изменение внутренней энергии (ΔU) происходит только за счет совершение работы (А): , (при Q=0)
    СИ: Дж
  • Работа теплового двигателя
    Работа (А’), совершаемая тепловым двигателем, равна разности количества теплоты (Q1), полученного от нагревателя, и количества теплоты (Q2), отданного холодильнику

    СИ: Дж
  • КПД теплового двигателя
    Коэффициентом (η) полезного действия (КПД) теплового двигателя называют отношение работы (А’), совершаемой двигателем, к количеству теплоты (Q1), полученному от нагревателя.
    ;

    СИ: Дж
  • КПД идеальной Тепловой машины
    Реальная тепловая машина, работающая с нагревателем, имеющим температуру (T1), и холодильником с температурой (Т2), не может иметь КПД, превышающий КПД (7 тах) идеальной тепловой машины.

Понравилось это:

Нравится Загрузка...

Похожее

egeikt.wordpress.com


Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о