Среднеквадратичная скорость

Вывод формулы начинается с основного уравнения молекулярно кинетический теории (МКТ):

Где у нас количество вещества, для более легкого доказательства, возьмем на рассмотрение 1 моль вещества, тогда у нас получается:

Если посмотреть, то PV это две третьих средней кинетической энергии всех молекул (а у нас взят 1 моль молекул):

Тогда, если приравнять правые части, у нас получается, что для 1 моля газа средняя кинетическая энергия будет равняться:

Но средняя кинетическая энергия, так же находится, как:

А вот теперь, если мы приравняем правые части и выразим из них скорость и возьмем квадрат,Число Авогадро на массу молекулы, получается Молярная масса то у нас и получится формула для средней квадратичной скорости молекулы газа:

А если расписать универсальную газовую постоянную, как , и за одно молярную массу , то у нас получится?

В Формуле мы использовали:

— Средняя квадратичная скорость молекул, — Постоянная Больцмана

— Температура, — Масса одной молекулы, — Универсальная газовая постоянная

— Молярная масса, — Количество вещества, — Средняя кинетическая энергия молекул, — Число Авогадро

59. Три эквивалентные формулы для энергии конденсатора.

Формулу для энергии заряженного конденсатора можно записать в нескольких эквивалентных формах:

60. Формула работы для элементарного квазистационарного процесса. Геометрическое изображение работы в координатах PV.

61. Планетарная модель атома (модель Резерфорда).

Резерфорд предложил планетарную модель атома. Согласно этой модели, в центре атома располагается положительно заряженное ядро, в котором сосредоточена почти вся масса атома. Атом в целом нейтрален. Вокруг ядра, подобно планетам, под действием кулоновских сил со стороны ядра вращаются электроны (рис. 6.1.4). Находиться в состоянии покоя электроны не могут, так как они упали бы на ядро.

62. Как изменяется температура и энтропия идеального газа при адиабатическом сжатии?

Адиаб.процесс-процесс, происход. без обмена теплотой с окружающей средой. Q=0, U=-A., слеовательно энтропия не изменяется, так как нет обмена с окрж.средой S=Q/T

Нагревание газа при адиабатическом сжатии объясняется тем, что во время сжатия над газом производится работа, которая идёт на увеличение его внутренней энергии. А так как внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры, то это увеличение внутренней энергии проявляется в повышении его температуры - средней кинетической энергии неупорядоченного движения молекул. На микроскопическом уровне это означает, что когда поршень сжимает газ, скорость, с которой молекула отразится от поршня, будет больше её начальной скорости. Поэтому при отражении от поршня она получит дополнительную энергию, которая постепенно перераспределится между всеми молекулами газа за счёт их взаимных столкновений.

63. Электрический ток. Сила электрического тока, единицы измерения.

Электрический ток - направленное движение заряженных частиц. Направление, в котором движутся положительно заряженные частицы, считается направлением тока. Вещества, в которых возможно движение зарядов, называются проводниками.

В металлах единственными носителями тока являются электроны. Направление тока противоположно направлению движения электронов.

Для существования тока необходимо:
1) наличие свободных заряженных частиц;
2) существование внешнего электрического поля;
3) наличие источника тока - источника сторонних сил.

Если в цепи устанавливается электрический ток, то это означает, что через поперечное сечение проводника все время переносится электрический заряд. Заряд, перенесенный в единицу времени, служит основной количественной характеристикой тока, называемой силой тока. Если через поперечное сечение проводника за время переносится заряд , то среднее значение силы тока равно:

Таким образом, средняя сила тока равна отношению заряда , прошедшего через поперечное сечение проводника за промежуток времени , к этому промежутку времени. Если сила тока со временем не меняется, то ток называют постоянным.
Сила тока в данный момент времени определяется также по формуле (15.1), но промежуток времени в таком случае должен быть очень мал.
Если ток переменный, то сила тока, подобно заряду, - величина переменная. Она может быть как положительной, так и отрицательной. Знак силы тока зависит от того, какое из направлений вдоль проводника принять за положительное. Сила тока I >0, если направление тока совпадает с условно выбранным положительным направлением вдоль проводника. В противном случае I <0. (Термин сила тока нельзя считать удачным, так как понятие сила, применяемое к току, не имеет никакого отношения к понятию сила вмеханике. Но термин сила тока был введен давно и утвердился в науке.)

64. Эквипотенциальные поверхности. Эквипотенциальные поверхности для точечного электрического заряда.

Эквипотенциальные поверхности- поверхности, во всех точках которых потенциал «фи» имеет одно и то же значение.

Силовые линии электростатическое поля всегда перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям.

Эквипотенциальные поверхности кулоновского поля точечного заряда – концентрические сферы

Эквипотенциальные поверхности (синие линии) и силовые линии (красные линии) простых электрических полей: a – точечный заряд;

Если поле создается точечным зарядом, то его потенциал

Таким образом, эквипотенциальные поверхности в данном случае - концентрические сферы.

С одной стороны, линии напряженности в случае точечного заряда - радиальные прямые. Следовательно линии напряженности перпендикулярны эквипотенциальным поверхностям.

Линии напряженности всегда нормальны к эквипотенциальным поверхностям. Все точки эквипотенциальной поверхности имеют одинаковый потенциал, поэтому работа по перемещению заряда вдоль этой поверхности равна нулю, т.е. электростатические силы,действующие на заряд,всегда направлены по нормалям к эквипотенциальным поверхностям.

65. Поляризация диэлектрика. Напряженность электростатического поля внутри диэлектрика.

Диэлектрики – вещества, обладающие малой электропроводностью, т.к. у них очень мало свободных заряженных частиц – электронов и ионов. Эти частицы появляются в диэлектриках только при нагреве до высоких температур. Существуют диэлектрики газообразные (газы, воздух), жидкие (масла, жидкие органические вещества) и твердые (парафин, полиэтилен, слюда, керамика и т.п.).

Поляризация диэлектрика-процесс ориентации диполей(система двух, точечных разноименных зарядов (+ и -) находящихся на расстоянии друг от друга) или появления под воздействием внешнего электрического поля ориентированных по полю диполей.

напряженность результирующего поля внутри диэлектрика равна (14,6)

Величина называется диэлектрической проницаемостью или относительной диэлектрической проницаемостью. Диэлектрическая проницаемость показывает во сколько раз уменьшается напряженность в диэлектрике по сравнению с напряженностью в вакууме. и , т.е. с ростом температуры диэлектрические свойства ухудшаются.

66. Закон поглощения радиоактивного излучения.

67. Закон Ома для полной цепи.

Сила тока в электрической цепи будет прямо пропорциональна напряжению приложенному к этой цепи, и обратно пропорциональна сумме внутреннего сопротивления источника электропитания и общему сопротивлению всей цепи.

68. Период полураспада.

Период полураспада - промежуток времени, в течение которого распадается половина данного количества ядер радиоактивного изотопа (которые превращаются в другой элемент или изотоп)

Чем меньше период полураспада, тем меньше "живут" радиоактивные ядра. И тем больше активность вещества. Так, активность урана на протяжении лет заметно не меняется

откуда где  — постоянная для данного радиоактивного вещества величина, называемая постоянной радиоактивного распада.

69. Принцип неопределенности Гейзенберга

70. Электроемкость конденсатора, Электроемкость плоского конденсатора.

Конденсатор - это система, состоящая из двух или более проводников.

Плоский конденсатор - две параллельные металлические пластины (обкладки), между которыми находится диэлектрик.

1. Под емкостью конденсатора понимается физическая величина С, равная отношению заряда q, накопленного на обкладках, к разности потенциалов между обкладками.

Используя общую формулу нахождения электроемкости, можно получить

Поле между обкладками конденсатора однородно, поэтому напряжение можно определить как

Рассчитаем емкость плоского конденсатора с площадью пластин S, поверхностной плотностью заряда σ, диэлектрической проницаемостью ε диэлектрика между пластинами, расстоянием между пластинами d. Напряженность поля равна

.

Используя связь Δφ и Е, находим

- емкость плоского конденсатора.

71. Атомное ядро. Зарядовое число ядра. Массовое число ядра. Изотопы.

. Атомное ядро — центральная часть атома, в которой сосредоточена основная его масса (более 99,9 %). Ядро заряжено положительно, заряд ядра определяет химический элемент, к которому относят атом.

Зарядовое число атомного ядра (синонимы: атомный номер, атомное число, порядковый номер химического элемента) — количество протонов в атомном ядре. Зарядовое число равно заряду ядра в единицах элементарного заряда и одновременно равно порядковому номеру соответствующего ядру химического элемента в таблице Менделеева.

Массовое число – суммарное число протонов и нейтронов в атомном ядре (нуклонов)

Изотопы — разновидности атомов (и ядер) какого-либо химического элемента, которые имеют одинаковый атомный (порядковый) номер, но при этом разные массовые числа

Общее число нуклонов (протоны + нейтроны) называется массовым числом А. В настоящее время для атомов химических элементов приняты следующие обозначения:

72. Гипотеза де Бройля.

Гипотеза де Бройля заключалась в том, что электрон, корпускулярные свойства которого (заряд, масса) изучаются давно, имеет еще и волновые свойства, т.е. при определенных условиях ведет себя как волна.

Количественные соотношения, связывающие корпускулярные и волновые свойства частиц, такие же, как для фотонов.

Идея де Бройля состояла в том, что это соотношение имеет универсальный характер, справедливый для любых волновых процессов. Любой частице, обладающей импульсом р, соответствует волна, длина которой вычисляется по формуле де Бройля.

- волна де Бройля, p =mv - импульс частицы, h - постоянная Планка-6,625*10^-34 Дж*с

73. Удельное сопротивление проводника, единицы измерения. Зависимость сопротивления проводника от температуры

Сопротивление R проводника зависит от его размеров и формы, а также от материала проводника.

,

где ρ - удельное сопротивление проводника - сопротивление единицы длины проводника. l - длина проводника; S - площадь поперечного сечения проводника.

Изменение удельного сопротивления, а значит и сопротивления, с температурой описывается линейным законом:

где r и r ₀, R и R ₀ — соответственно удельные сопротивления и сопротивления провод­ника при t и 0°С, a — температурный коэффициент сопротивления, для чистых металлов (при не очень низких температурах) близкий к 1/273 К^–1. Следовательно, температур­ная зависимость сопротивления может быть представлена в виде

где Т — термодинамическая температура.

74. Дефект массы. Энергия связи атомного ядра

Массы всех ядер (кроме водорода) меньше, чем массы образующих их протонов и нейтронов в свободном состоянии. Разность масс называют дефектом масс.

Энергия связи

Согласно уравнению Эйнштейна, если есть какая-то система частиц, обладающая массой, то изменение энергии этой системы приводит к изменению ее массы

75. Три вида магнетиков, их особенности.

1) парамагнетики – вещества, которые слабо намагничиваются в магнитном поле, причем результирующее поле в парамагнетиках сильнее, чем в вакууме, магнитная проницаемость парамагнетиков m > 1; Такими свойствами обладают алюминий, платина, кислород и др.; Парамагнетики – вещества, молекулы, которых обладают собственным магнитным моментом

2) диамагнетики – вещества, которые слабо намагничиваются против поля, то есть поле в диамагнетиках слабее, чем в вакууме, магнитная проницаемость m < 1. К диамагнетикам относятся медь, серебро, висмут и др.; диамагнетики выталкиваются из магнитного поля.

3) ферромагнетики – вещества, способные сильно намагничиваться в магнитном поле, . Это железо, кобальт, никель и некоторые сплавы. Главная особенность этих веществ заключается в способности сохранять намагниченность в отсутствии внешнего магнитного поля

В любом веществе, внесенном в магнитное поле, возникает суммарный магнитный момент , который складывается из сумм магнитных моментов , связанных с отдельными частицами (атомами, молекулами).

.

(7.2)

Размерность магнитного момента в системе «СИ» − Вольт×секунда×метр [В×с×м] или Вебер×метр [Вб×м].

Одна из основных характеристик магнетиков – их намагниченность

.

(7.3)

76. Электроемкость проводника, единицы измерения. Электроемкость шара.

Электроемкость - это скалярная величина, характеризующая способность проводниканакапливать электрический заряд

Электроемкость зависит от формы проводника! Поэтому для каждого вида существует своя формула расчета электроемкости.

Электроемкость шара

77. Фундаментальные типы взаимодействий и их характеристики.

Сильное и слабое взаимодействия являются короткодействующими. Их интенсивность быстро убывает при увеличении расстояния между частицами. Такие взаимодействия проявляются на небольшом расстоянии, недоступном для восприятия органами чувств.

Гравитационное взаимодействие - универсальное фундаментальное взаимодействие между всеми материальными телами. В приближении малых скоростей и слабого гравитационного взаимодействия описывается теорией тяготения Ньютона, в общем случае описывается общей теорией относительности Эйнштейна. Гравитация является самым слабым из четырех типов фундаментальных взаимодействий.

Электромагнитное взаимодействие - одно из четырёх фундаментальных взаимодействий. Электромагнитное взаимодействие существует между частицами, обладающими электрическим зарядом[1]. С современной точки зрения электромагнитное взаимодействие между заряженными частицами осуществляется не прямо, а только посредством электромагнитного поля.

С точки зрения квантовой теории поля электромагнитное взаимодействие переносится безмассовым бозоном — фотоном (частицей, которую можно представить как квантовое возбуждение электромагнитного поля).

Сам фотон электрическим зарядом не обладает, а значит не может непосредственно взаимодействовать с другими фотонами.

Слабое взаимодействие, или слабое ядерное взаимодействие — одно из четырех фундаментальных взаимодействий в природе. Оно ответственно, в частности, за бета-распад ядра. Это взаимодействие называется слабым, поскольку два других взаимодействия, значимые для ядерной физики (сильное и электромагнитное), характеризуются значительно большей интенсивностью. Однако оно значительно сильнее четвертого из фундаментальных взаимодействий, гравитационного. Слабое взаимодействие является короткодействующим — оно проявляется на расстояниях, меньших размера атомного ядра. Стандартная модель физики элементарных частиц описывает электромагнитное взаимодействие и слабое взаимодействие как разные проявления единого электрослабого взаимодействия, теорию которого разработали около 1968 года Глэшоу, Салам и Вайнберг. За эту работу они получили Нобелевскую премию по физике за 1979 год.

Свойства

В слабом взаимодействии участвуют все фундаментальные фермионы (лептоны и кварки). Это единственное взаимодействие, в котором участвуют нейтрино (не считая гравитации, пренебрежимо малой в лабораторных условиях). Слабое взаимодействие позволяет лептонам, кваркам и их античастицам обмениваться энергией, массой, электрическим зарядом иквантовыми числами — то есть превращаться друг в друга.Слабое взаимодействие позволяет лептонам, кваркам и их античастицам обмениваться энергией, массой, электрическим зарядом иквантовыми числами — то есть превращаться друг в друга.

Сильное взаимодействие обеспечивает связь нуклонов в ядре и определяет ядерные силы. С его помощью ученые объяснили, почему протоны ядра атома не разлетаются под действием электромагнитных сил отталкивания. Хорошо известно, что ядра состоят из протонов и нейтронов. Чтобы положительно заряженные протоны не разлетелись в разные стороны, необходимо наличие сил притяжения между ними, превосходящих силы электростатического отталкивания. Именно сильное взаимодействие является ответственным за эти силы притяжения.

78. Реакция деления ядра. Термоядерная реакция (реакция термоядерного синтеза).

Деление ядра — процесс расщепления атомного ядра на два (реже три) ядра с близкими массами, называемых осколками деления. В результате деления могут возникать и другие продукты реакции: лёгкие ядра (в основном альфа-частицы), нейтроны и гамма-кванты. Деление бывает спонтанным (самопроизвольным) и вынужденным (в результате взаимодействия с другими частицами, прежде всего, с нейтронами). деление ядер должно сопровождаться также выделением большого количества энергии

Термоядерная реакция — разновидность ядерной реакции, при которой лёгкие атомные ядра объединяются в более тяжёлые при высоких температурах, сопровождающаяся выделением энергии.

79. Уравнение изотермического процесса. Его график в координатах PV, PT, VT.

Изотермическим называют процесс, протекающий при постоянной температуре: . Он описывается законом Бойля—Мариотта: .

80. Электрическое сопротивление участка цепи, единицы измерения. Закон Ома для участка цепи

Электрическое сопротивление - физическая величина, характеризующая электрические свойства участка цепи.

где ρ - удельное сопротивление проводника, l - длина участка проводника, S - площадь поперечного сечения проводника.

Закон Ома для участка цепи:

Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению

81. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада.

Радиоактивность - самопроизвольное превращение атомов одного элемента в атомы других элементов, сопровождающееся испусканием частиц и жесткого электромагнитного излучения.

Атомные ядра состоят из протонов и нейтронов, которые имеют обобщающее название - нуклоны. Количество протонов в ядре определяет химические свойства атома и обозначается Z (это порядковый номер химического элемента). Количество нуклонов в ядре называют массовым числом и обозначают А. Ядра с одинаковым порядковым номером и различными массовыми числами называются изотопами. Все изотопы одного химического элемента имеют одинаковые химические свойства.

Закон ардиоактивного распада -

82. Ядерные реакции. Пример реакции α-распада, β-распада.

Я́дерная реа́кция — это процесс взаимодействия атомного ядра с другим ядром или элементарной частицей, сопровождающийся изменением состава и структуры ядра и выделением большого количества энергии.

Альфа-распад:

При альфа-распаде одного химического элемента образуется другой химический элемент, который в таблице Менделеева расположен на 2 клетки ближе к ее началу, чем исходный.

Пример:

При бета-распаде одного химического элемента образуется другой химический элемент, который расположен в таблице Менделеева в следующей клетке за исходным.

83. Вектор магнитной индукции. Линия магнитной индукции. Закон Био-Савара-Лапласа.

Вектор магнитной индукции - Это векторная величина, характеризующая силовое действие поля.направление вектора магнитной индукции в данной точке совпадает с направлением, указываемым в этой точке северным полюсом свободной магнитной стрелки.

Индукция магнитного поля бесконечного прямолинейного проводника с током на расстоянии r от него:

Линия магнитной индукции - это линии, касательные к которым в каждой точке поля совпадают с направлением вектора магнитной индукции. Их направление задается правилом парвого винта: головка винта, ввинчиваемого по направлению тока, вращается в направлении линий магнитной индукции.Они всегда замкнуты и охватывают проводники с током.

Закон Био-Савара-Лапласа - физический закон для определения вектора индукции магнитного поля, порождаемого постоянным электрическим током

— Магнитная индукция, — Вектор, по модулю равный длине dl элемента проводника и совпадающий по направлению с током

— Магнитная постоянная, — Относительная магнитная проницаемость (среды)

— Сила тока, — Расстояние от провода до точки, где мы вычисляем магнитную индукцию

— Угол между вектором dl и r

84. Постулаты Бора.

85. Радиоактивный распад. Виды радиоактивного распада.

Радиоактивный распад — это процесс, во время которого атом испускает радиоактивные частицы. Существует несколько видов радиоактивного распада: альфа-, бета- и гамма-распад, по названию частиц, которые выделяются при этом распаде. Во время радиоактивного распада частицы забирают энергию у ядра атома. Иногда при этом ядро изменяет свое состояние или превращается в другое ядро.

Поиск по сайту: