Физические основы термодинамики Атомная физика Закон радиоактивного распада Идеальный 3х атомный газ Уравнение динамики поступательного движения тела

Лекции и задачи по физике

ДИНАМИКА ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ

Основные формулы

Уравнение динамики поступательного движения тела:

,

где m – масса тела,  – его ускорение,  – сумма всех действующих на тело сил.

Импульсом тела называется произведение массы тела на его скорость: .

Закон изменения импульса: 

 = .

Работой силы F на перемещении ds называется произведение проекции силы на направление перемещения на это перемещение:

dA = Fs ds = Fds cosα,

где α – угол между направлениями силы и перемещения.

Работа переменной силы вычисляется как:

A = .

Мощностью называют работу, произведенную за единицу времени: N = .

Мгновенная мощность равна скалярному произведению силы, действующей на тело, на его скорость:

N = .

Кинетическая энергия тела при поступательном движении:

,

где m – масса тела, υ – его скорость.

Потенциальная энергия тела

– в однородном поле тяжести: 

Eп = mgh

(m – масса тела, g – ускорение свободного падения, h – высота тела над точкой, в которой потенциальная энергия принимается равной нулю);

– в поле упругих сил:

Eп =

(k – коэффициент жесткости упругого тела, x – смещение от положения равновесия).

В замкнутой системе частиц полный импульс  системы не меняется в процессе ее движения:

Σ  = const.

В замкнутой консервативной системе частиц сохраняется полная механическая энергия:

E = Ek + Eп = const.

Работа сил сопротивления равна убыли полной энергии системы частиц или тела:  Aconp = E1 – E2.

Кислород массой 1 кг совершает цикл Карно. При изотермическом расширении газа его объём увеличивается в 2 раза, а при последующем адиабатическом расширении совершается работа 3000 Дж. Определить работу, совершенную за цикл.

Горячая вода некоторой массы отдает теплоту холодной воде такой же массы, и температуры их становятся одинаковыми. Показать, что энтропия при этом увеличивается.

Кинематика Основные формулы

Зависимость пройденного телом пути S от времени t даётся уравнением S=A+Bt+Ct2+Dt3, где С=0,14 , D=0,01 . Через какое время после начала движения ускорение тела будет равно 1 ? Чему равно среднее ускорение тела за время от t = 0 до t = 1 ?

 


Вторые производные от термодинамических потенциалов связаны также с коэффициентами сжимаемости - изотермическим kT и адиабатным kS - при соответствующих процессах (или с обратными им величинами – модулями всестороннего сжатия ВТ и ВS). Произведения этих коэффициентов на объем дают вторые производные по давлению от термодинамического потенциала Гиббса G и энтальпии Н


а обратные им величины дают вторые производные по объему от свободной

энергии F и внутренней энергии U


Для изохорного термического коэффициента давления его произведение на давление (Рдает перекрестную производную от свободной энергии по температуре и объему (со знаком минус) (сравните с уравнениями 7.12)

Вся эта система связей между термодинамическими функциями позволяет, зная  любой из термодинамических потенциалов, найти все остальные. На практике снимают доступные измерениям экспериментальные зависимости и по ним строят графики или таблицы зависимостей термодинамических потенциалов и энтропии от термодинамических параметров для самых различных веществ, а потом подбирают наиболее подходящие вещества в качестве самых эффективных рабочих тел в термодинамических процессах.


На главную