ОСНОВИ ТЕРМОДИНАМІКИ

1. Статистичний підхід до вивчення теплових явищ: завдання статистичної фізики полягає у вивченні зв’язку між мікро- і макроскопічними станами системи, тобто встановлення зв’язку між мікро- та макроскопічними параметрами.

2. Мікроскопічні величини – фізичні величини, що характеризують світ молекул (мікросвіт), тобто є характеристиками окремо взятої молекули (маса молекули, її швидкість. енергія). Числові значення таких величин не можна безпосередньо виміряти, вони визначаються лише за допомогою обчислень.

3. Макроскопічні параметри – фізичні величини, які характеризують тіло загалом, незалежно від його молекулярної будови (маса, об’єм, густина, тиск, температура).

4. Термодинаміка – розділ фізики, який вивчає властивості макроскопічних тіл без врахування їх внутрішньої будови (тобто на основі макроскопічних параметрів системи).

5. Термодинамічна система – тіло або група тіл, які взаємодіють з навколишнім середовищем обмінюючись енергією внаслідок виконання роботи або теплопередачі.

6. Термодинамічний процес – процес переходу термодинамічної системи з одного стану в інший, який супроводжується зміною макропараметрів системи.

7. Теплові явища – явища які відбуваються внаслідок зміни температури системи.

8. Теплова (термодинамічна) рівновага – стан при якому всі тіла термодинамічної системи мають однакову температуру й теплообмін між ними припиняється. З часом всі тіла системи приходять в стан теплової рівноваги.

9. Внутрішня енергія – це енергія руху і взаємодії частинок з яких складається речовина; це сума кінетичної і потенціальної енергій всіх частинок з яких складається термодинамічна система.

- внутрішня енергія

10. Внутрішня енергія ідеального газу - це сумарна кінетична енергія всіх частинок з яких складається газ (оскільки взаємодією між молекулами ідеального газу нехтують, то потенціальну енергію взаємодії атомів і молекул не враховують)

- маса газу, - молярна маса, - термодинамічна температура, - тиск, - об’єм

- універсальна газова стала, - кількість степенем свободи ( - для

одноатомного газу, - для двохатомного, - для багатоатомного)

11. Температура – фізична величина, що є мірою середньої кінетичної енергії поступального руху атомів і молекул речовини, тобто є мірою внутрішньої енергії ідеального одноатомного газу

12. Способи зміни внутрішньої енергії: теплообмін та виконання роботи.

13. Теплообмін – процес передачі енергії тілу без виконання роботи.

14. Кількість теплоти - це енергія, яку отримує чи віддає тіло внаслідок теплообміну.

15. Розрахунок кількості теплоти , яку необхідно передати тілу при його нагріванні або яка виділяється при його охолодженні

- питома теплоємність речовини, - маса речовини, - кінцева і початкова

температури речовини, - зміна температури речовини.

16. Питома теплоємність речовини – це фізична величина, що показує, яку кількість теплоти треба передати 1кг речовини для зміни її температури на 1⁰С.

17. Теплоємність тіла -це фізична величина, що показує, яку кількість теплоти треба надати даному тілу для зміни його температури на 1⁰С.

18. Зв’язок між питомою теплоємністю речовини і теплоємністю тіла

19. Розрахунок кількості теплоти , яка необхідна для плавлення тіла або яка виділяється під час тверднення

-маса речовини, - питома теплота плавлення.

20. Питома теплота плавлення -фізична величина, що показує, яку кількість теплоти треба надати 1 кг речовини, взятої при температурі плавлення, для повного переходу її в рідкий стан.

21. Розрахунок кількості теплоти , яка необхідна для пароутворення або яка виділяється під час конденсації

-маса речовини, - питома теплота пароутворення.

22. Питома теплота пароутворення -фізична величина, що показує, яку кількість теплоти треба надати 1 кг речовини, взятої при температурі кипіння, для повного переходу її в газоподібний стан.

23. Розрахунок кількості теплоти , яка виділяється під час згоряння палива

-маса речовини, - питома теплота згоряння палива.

24. Питома теплота згоряння палива -фізична величина, що показує, яка кількість теплоти виділяється внаслідок повного згоряння 1 кг палива.

25. Робота газу при ізобарному процесі

-тиск газу, - початкове і кінцеве значення об’єму газу відповідно.

Якщо врахувати рівняння Менделєєва – Клапейрона, то формулу для роботи газу

можна записати наступним чином

- маса газу, - молярна маса, - початкове і кінцеве значення термодинамічної

температури газу, - універсальна газова стала.

26. Робота газу при його розширення і стисканні: у випадку, коли газ розширюється, то напрямок дії сили тиску газу співпадає з напрямком переміщення поршня (тіла), тобто вектори сили і переміщення паралельні і кут між ними , тоді , а робота газу є додатною ; у випадку, коли газ стискається, то напрямок дії сили тиску газу протилежний до напрямку переміщення поршня (тіла), тобто вектори сили і переміщення протилежні і кут між ними , тоді , а робота газу є від’ємною ;

27. Геометричний зміст роботи: роботу газу при будь-якому р

процесі можна знайти як площу фігури під графіком р(),

яка обмежена двома асимптотами що проходять через

початкове та кінцеве значення об’єму газу (наприклад, на А

наведеному графіку робота газу визначається як площа

прямокутної трапеції)

28. Макроскопічні параметри, якими визначається робота газу: основний параметр, який характеризує виконання роботи газу є його об’єм: якщо об’єм газу зменшується, то він виконує від’ємну роботу, якщо об’єм газу збільшується, то він виконує додатну роботу, і якщо об’єм газу не змінюється, то газ не виконує роботи.

29. Перший закон термодинаміки: зміна внутрішньої енергії газу дорівнює роботі , виконаній над газом, та кількості теплоти , наданої системі:

Перший закон термодинаміки: кількість теплоти , надана термодинамічній

системі, спричиняє зміну її внутрішньої енергії та виконання системою

роботи :

Обидва формулювання є абсолютно рівноправними і одне рівняння отримується з

Іншого, якщо врахувати, що

30. «Вічний» двигун першого роду – машина, яка б нескінченно довго виконувала роботу, не дістаючи теплоти ззовні.

Для такої машини , тоді можна записати наступним чином або , тобто робота може виконуватись лише за рахунок зменшення внутрішньої енергії. Отже можна зробити висновок: не можна нескінченно довго виконувати роботу за рахунок скінченного значення внутрішньої енергії машини.

31. Перший закон термодинаміки для ізотермічного процесу: при ізотермічному процесі вся підведена до газу кількість теплоти йде на виконання газом роботи

.

(Під час ізотермічного процесу температура газу не змінюється , тобто , а це означає, що внутрішня енергія системи не змінюється )

32. Перший закон термодинаміки для ізохорного процесу: при ізохорній зміні стану газу вся підведена до нього кількість теплоти йде на зміну внутрішньої енергії газу

(Під час ізохорного процесу об’єм газу не змінюється , тобто , а це означає, що газ не буде виконувати роботи )

33. Перший закон термодинаміки для ізобарного процесу: при ізобарному розширенні кількість підведеної до газу теплоти більша за виконану ним роботу на величину, що дорівнює зростанню її внутрішньої енергії

34. Адіабатний процес – процес зміни стану газу, який відбувається без теплообміну з навколишніми тілами ().

Адіабатними можна вважати процеси, які відбуваються дуже швидко, так що теплообмін «не встигає» відбутись або процеси, які відбуваються в дуже великих об’ємах газу

35. Перший закон термодинаміки для адіабатного процесу: при стисканні газу без теплообміну з навколишнім середовищем його внутрішня енергія збільшується, при розширенні – зменшується.

Перший закон термодинаміки для адіабатного процесу: при адіабатному процесі робота газу здійснюється за рахунок його внутрішньої енергії

Отже можна стверджувати, що при адіабатному стисканні температура газу різко збільшується, а при розширенні – зменшується. р

36. Графік адіабатного процесу називають адіабатою.

При адіабатному розширені тиск газу зменшується

швидше ніж при ізотермічному (за одних і тих самих ізотермічний

умов), оскільки зниження тиску обумовлене не лише

збільшенням об’єму (як при ізотермічному), а й адіабатний зниженням температури. V

37. Оборотний процес – процес, при якому можливе повернення системи до початкового стану без будь-яких змін у навколишньому середовищі (тобто це процес, який може довільно протікати як в одному так і в іншому напрямку)

38. Необоротний процес -процес, при якому неможливе повернення системи до початкового стану без будь-яких змін у навколишньому середовищі (тобто це процес, який може протікати тільки в одному напрямку, в зворотному напрямку він можливий лише як ланка більш складного процесу при якому над системою виконується робота).

39. Другий закон термодинаміки: неможливо передати тепло від менш нагрітого тіла до більш нагрітого тіла, якщо при цьому не виконується робота.

Другий закон термодинаміки: неможливий періодичний процес, єдиним результатом якого є перетворення теплоти, отриманої від нагрівника на еквівалентну їй роботу.

40. «Вічний» двигун другого роду – машина, яка перетворювала б всю отриману теплову енергію на механічну роботу.

Неможливість створення такої машини пояснює другий закон термодинаміки, відповідно до якого неможливо перетворити на механічну роботу всю отриману системою кількість теплоти.

41. Теплові машини – машини, в яких відбувається перетворення внутрішньої енергії палива на механічну енергію (виконується робота).

42. Принцип дії теплової машини: якщо газ в циліндрі під поршнем, який може рухатись, нагріти, то тиск газу збільшиться і він почне розширюватись, штовхаючи поршень вгору. Внаслідок теплового розширення газ виконає роботу по підніманню поршня, але його температура буде ще досить висока, тому для того щоб газ зміг знову виконати таку саму роботу його треба охолодити до початкової температури (тоді поршень опуститься на початкову висоту).

43. Круговий або замкнений цикл – термодинамічний процес, в результаті якого робоче тіло (газ) повертається в початковий стан.

44. Основні елементи теплової машини: робочим тілом теплової машини є газ, який отримує певну кількість теплоти від нагрівника, і за рахунок отриманої енергії виконує роботу . Оскільки вся внутрішня енергія не може повністю перетворитись на механічну, то після виконання роботи температура газу досить висока, тому для наступного виконання роботи газ потрібно попередньо охолодити за допомогою холодильника, забравши в нього не використану енергію

45. Цикл Карно – цикл роботитеплової машини, який складається з двох ізотермічних і двох адіабатних процесів і є найбільш вигідним. В результаті такого циклу газ виконує роботу під час ізотермічного (1-2) та адіабатного (2-3) розширення, отримуючи певну кількість теплоти , а робота над газом по його стисканню виконується під час ізотермічного (3-4) і адіабатного (4-1) стискання газу, при цьому газ віддає певну кількість теплоти оточуючому середовищу. Тому робота газу за один цикл Карно визначається як площа фігури 1234.

46. ККД теплової машини – фізична величина, що є характеристикою ефективності теплової машини і дорівнює відношенню роботи , виконаної машиною, до отриманої нею від нагрівника кількості теплоти

Якщо врахувати, що роботу газу , відповідно до закону збереження енергії, можна визначити як різницю між кількістю теплоти , яку отримав газ від нагрівника, і кількістю теплоти , яку газ віддав холодильнику, то формулу для ККД теплової машини можна записати наступним чином

або

47. Максимальний ККД теплової машини:

-температура нагрівника, - температура холодильника.

48. Чому ККД теплової машини завжди менший за 100%? З формули для максимального ККД теплової машини можна зробити висновок, що ККД теплової машини буде рівний 100% тільки в тому випадку, коли температура холодильника рівна абсолютному нулю, а це здійснити на сьогодні неможливо. Можна збільшувати ККД теплової машини за рахунок збільшення температури нагрівника, але й тут є певні температурні обмеження, оскільки речовина з якої виготовлена теплова машина при певній температурі почне плавитись.

49. Двигун внутрішнього згоряння (ДВЗ) складається з циліндра з поршнем (1), де відбувається згоряння пального, впускного клапана (2),

випускного клапана (3), електричної свічки (4), 4

кривошипно-шатунного механізму(5), який жорстко 3 2

з’єднаний з валом (6), на який надітий масивний диск

- маховик, який забезпечує рівномірне обертання валу 1

двигуна на протязі тактів коли двигун не виконує роботи.

ДВЗ можуть бути 2-х та 4-хтактними. Розглянемо 5

принцип роботи чотирьохтактного ДВЗ. Перший такт в 6

роботі ДВЗ (рис. а) – це впуск пальної суміші, що здійснюється через впускний клапан, коли поршень рухається вниз. Другий такт (рис. б) – це коли обидва клапани закриті і поршень рухається вгору, відбувається стиск пальної суміші і як наслідок її нагрівання; у верхній точці поршня суміш запалюється іскрою від електричної свічки. Третій такт (рис. в) – суміш спалахує і внаслідок значного нагрівання газ розширюється і тисне на поршень, виконуючи роботу, відбувається робочий хід поршня, поршень опускається і за допомогою кривошипно-шатунного механізму передає рух валу двигуна. Четвертий такт – випуск відпрацьованого палива, коли після проходження поршнем нижньої точки відкривається випускний клапан і під час руху поршня вверх відбувається випуск відпрацьованого газу.

50. Принцип дії парової та газової турбіни: пара, що виробляється в паровому котлі, спрямовується під високим тиском по вхідному паропроводу (2) до робочої зони турбіни. Проходячи через соплові апарати (3), що спрямовують рух пари у певному напрямку, пара тисне на лопаті (4), які жорстко з’єднані з дисками закріпленими на валу (1) турбіни. Внаслідок тиску пари на лопаті, турбіна починає обертатись і приводить в рух вал. Відпрацьована пара виходить з турбіни через вихідний паропровід (5).

51. Холодильна машина – машина, призначена для підтримання в холодильній камері температури, нижчої за температуру оточуючого середовища.

52. Принцип дії холодильної машини базується на тому, що робоче тіло холодильної машини приводиться в роботу за оберненим циклом Карно. Внаслідок ізотермічного розширення, газ забирає тепло від холодильної камери при цьому над газом виконується робота по передачі тепла від менш нагрітого тіла до більш нагрітого

53. Холодильний коефіцієнт установки (ефективність холодильної машини) – це фізична величини що дорівнює відношенню кількості теплоти , забраної від холодильної камери, до роботи зовнішніх сил над газом

54. Максимальний холодильний коефіцієнт установки яка працює за оберненим циклом Карно визначається як відношення значення температури в холодильній камері до різниці температур в камері і оточуючому середовищі

На відміну від ККД холодильний коефіцієнт установки може бути більшим від 100%, причому чим менша різниця температур між холодильною камерою і оточуючим середовищем тим більший холодильний коефіцієнт установки.

ДИНАМІКА №1

1. Динаміка

2. Основна задача динаміки

3. Умова збереження тілом швидкості свого руху.

4. Явище інерції

5. Перший закон механіки Ньютона (закон інерції)

6. Інерціальні системи відліку

7. Неінерціальні системи відліку

8. Причини прискореного руху тіла

9. Види взаємодій

10. Сили.

11. Що потрібно знати, щоб визначити силу?

12. Рівнодійної сили

13. Динамометр

14. Інертність.

15. Маса тіла.

16. Основні властивості маси.

17. Способи вимірювання маси тіла

18. Другий закон Ньютона

19. Чому другий закон Ньютона називають основним законом динаміки?

20. Що можна сказати про напрямок сили та напрямок прискорення, яке ця сила надає тілу?

21. Як записати другий закон Ньютона, коли на тіло діють кілька сил?

22. Закон інерції, на основі другого закону Ньютона.

23. Умова рівноприскореного руху тіла

24. Третій закон Ньютона

25. Природу сил, які виникають, під час взаємодії тіл

26. Чому сили, які виникають під час взаємодії тіл, не зрівноважують одна одну?

27. Гравітаційна взаємодія

28. Закон всесвітнього тяжіння

29. Гравітаційна стала

30. Як і ким було визначене значення гравітаційної сталої?

31. Сила тяжіння

32. Напрямок сили тяжіння

33. Центр тяжіння

34. Прискоренням вільного падіння

35. Прискорення вільного падіння поблизу поверхні Землі та на висоті h над Землею

36. Від яких чинників залежить прискорення вільного падіння?

37. Рівняння проекції швидкості, переміщення та координати тіла, якщо тіло кинуте вертикально? Якою є траєкторія руху тіла в цьому випадку?

38. Траєкторія руху та рівняння руху, якщо тіло кинуте горизонтально?

39. Траєкторія руху та рівняння руху, якщо тіло кинуте під кутом до горизонту?

40. Модуль і напрямок швидкості руху тіла під дією сили тяжіння в будь-який момент часу?

41. Чому в разі певної швидкості руху тіло, кинуте горизонтально не впаде на Землю?

42. Перша космічна швидкість

43. Формула для розрахунку першої космічної швидкості для супутника на висоті над поверхнею Землі.

44. Формула для розрахунку першої космічної швидкості

ЛЕКТРИЧНЕ ПОЛЕ

1.Що називають електричним зарядом? Назвіть його одиницю в СІ

2.Які існують два роди зарядів?

3.Як взаємодіють електричні заряди?

4.Яка частинка має найменший негативний заряд? Найменший позитивний заряд?

5.Дискретність електричного заряду.

6.Іон.

7.У якому випадку атом перетворюється на позитивний іон? негативний іон?

8.Електризація тіл.

9. Чому під час тертя ебонітової палички об вовну електризуються обидва тіла?

10. Закон збереження електричного заряду?

11. Для чого застосовують електроскоп? Як він сконструйований і яким є його принцип дії?

12. Який заряд є точковим? Порівняйте поняття «точковий заряд» і «матеріальна точка».

13. Закон Кулона.

14. Межі застосування закону Кулона.

15. Електричне поле.

16. Властивості електричного поля.

17. Напруженість.

18. Принцип суперпозиції полів.

19. Ліній напруженості електричного поля.

20. Однорідне електричне поле.

21. Напруженість електричного поля двох різнойменно заряджених паралельних пластин пластин.

22. Напруженість електричного поля зарядженої сфери та напруженість електричного поля точкового заряду.

23. Робота сил однорідного електричного поля з переміщення заряду в цьому полі.

24. Які поля називають потенціальними? Доведіть, Що однорідне електричне поле є потенціальним?

25. Потенціал.

26. Як пов’язані робота з переміщення заряду в електричному полі1 потенціали початкової і кінцевої точок траєкторії руху заряду?

27. Що таке різниця потенціалів? Напруга? У якому випадку різниця потенціалів збігається з напругою?

28. Яким є співвідношення між напруженістю електричного поля і різницею потенціалів?

29. Електростатична індукція.

30. Основні електростатичні властивості металевих провідників.

31. Чому дорівнює напруженість електричного поля всередині провідника? Відповідь поясніть.

32. Доведіть, що всередині провідника всі точки мають однаковий потенціал, який дорівнює потенціалу точок на поверхні цього провідника.

33. Електростатичний захист.

34. Заземлення.

35. Діелектрики.

36. Полярні і неполярні діелектрики.

37. Поляризація діелектриків.

38. Діелектрична проникність.

39. Електроємність провідника.

40. Електроємність кулі.

41. Конденсатор.

42. Типи конденсаторів

43. Електроємність плоского конденсатора.

44. Електроємність батареї конденсаторів.

45. Енергія електричного поля конденсатора.

46. Факти, що свідчать про наявність електричної енергії між обкладками конденсатора.

47. Об’ємна густина енергії електричного поля.

ДИНАМІКА №2

1. Деформація

2. Види деформації

3. Абсолютне видовження

4. Відносне видовження

5. Пружні деформації

6. Пластичні деформації

7. Сила пружності

8. Сила нормальної реакції опори.

9. Сила натягу

10. Механічна

11. Закон Гука

12. Межі застосування закону Гука.

13. Графік залежності сили пружності від модуля видовження тіла у разі пружної деформації.

14. Модуль Юнга.

15. Жорсткість тіла.

16. Природа сил пружності

17. Вага.

18. Вага тіла, що перебуває в стані спокою або рівномірного прямолінійного руху (в стані рівноваги)

19. Вага тіла, що рухається з прискоренням , напрямленим вертикально вгору

20. Вага тіла, що рухається з прискоренням , напрямленим вертикально вниз

21. Перевантаження.

22. Коефіцієнт перевантаження

23. Невагомість

24. Сила тертя

25. Природа сил тертя.

26. Тертя спокою

27. Сила тертя ковзання

28. Як зменшити тертя ковзання?

29. Рівновага тіла

30. Рівновага тіла, що не має осі обертання

31. Плече сили.

32. Момент сили.

33. Правило моментів

34. Умова рівноваги тіла.

35. Центр мас тіла

36. Стійка рівновага

37. Нестійка рівновага

38. Байдужа рівновага

39. Рівновага тіла, що спирається на горизонтальну площину

40. Що слід зробити для того, щоб збільшити стійкість тіла?

Поиск по сайту: