Физика. Как работа связана с силой и с кинетической энергией
 Скачать 368.05 Kb.
|
|
Первое начало термодинамики:  Количество теплоты, сообщенное телу, идет на приращение его внутренней энергии и на совершение газом работы над внешними телами. Как работа связана с силой и с кинетической энергией Механическая работа совершается, только когда на тело действует сила, и оно движется. Механическая работа прямо пропорциональна приложенной силе и прямо пропорциональна пройденному пути. A = Fs Приращение кинетической энергии материальной точки равно работе равнодействующей всех сил, приложенных к ней. Работа внешних сил, равна изменению кинетической энергии. Момент импульса системы материальных точек Момент импульса системы равен векторной сумме моментов импульсов всех материальных точек системы Моментом импульса материальной точки Для материальной точки момент импульса равен векторному произведению радиус-вектора точки на её импульс, для системы точек — сумме таких произведений. Закон сохранения импульсов Векторная сумма импульсов всех тел, входящих в замкнутую систему, остается постоянной при любых взаимодействиях этих тел между собой внутри системы. Физический смысл температуры термодинамической системы. Температура - физическая величина, характеризующая термодинамическую систему и количественно выражающая интуитивное понятие о различной степени нагретости тел. Цикл Карно Цикл Карно— это обратимый круговой процесс, состоящий из двух адиабатических и двух изотермических процессов. В процессе Карно термодинамическая система выполняет механическую работу и обменивается теплотой с двумя тепловыми резервуарами, имеющими постоянные, но различающиеся температуры. Резервуар с более высокой температурой называется нагревателем, а с более низкой температурой — холодильником. КПД цикла Карно η < 1 и зависит от разности температур между нагревателем и холодильником (и не зависит от конструкции машины и рода рабочего тела). Момент сил Момент силы относительно оси – векторное произведение радиус-вектора, проведенного от оси вращения к точке приложения силы, на вектор этой силы  Момент силы относительно неподвижной точки - физическая величина, определяемая векторным произведением радиуса-вектора , проведенного из точки в точку приложения силы, на силу . Адиабатный процесс. Процесс без теплообмена с внешней средой называется адиабатным. Это можно сделать либо при очень быстром процессе, либо изолировать систему от внешней среды. При адиабатном процессе работа совершается за счет внутренней энергии системы. Второе начало термодинамики Не возможен такой процесс, единственным результатом которого был бы переход некоторого количества тепла от тела менее нагретого к телу более горячему. Энтропия изолированной внешней системы может только возрастать или оставаться постоянной при достижении равновесного состояния Равноускоренное движение. Равноускоренное движение - это движение, при котором вектор ускорения не меняется по модулю и направлению. Сила действует на тело, какое условие должно быть, чтобы движение было равноускоренным? (Чтобы сила была постоянной и по модулю и по направлению.) Тангенциальное ускорение. Тангенциальное ускорение — компонента ускорения, направленная по касательной к траектории движения, характеризующая изменение модуля скорости. Нормальное ускорение. Нормальная составляющая ускорения характеризует быстроту изменения скорости по направлению. Нормальное ускорение всегда перпендикулярно скорости и направлено к центру по радиусу траектории, по которой движется тело. Чего-то про скорость С  редней путевой скоростью называется отношение пройденного пути к интервалу времени, за которое этот путь был преодолен:  Мгновенной скоростью (или просто скоростью) в данный момент времени (в данной точке траектории) является предел отношения вектора перемещения к интервалу времени, за которое это перемещение произошло при стремлении этого интервала времени к нулю: Средней скоростью м.т. называют физическую величину, равную отношению вектора перемещения к интервалу времени, в течении которого это перемещение произошло:  Ско́рость - векторная физическая величина, характеризующая быстроту перемещения и направление движения материальной точки в пространстве относительно выбранной системы отсчёта. Ускорение У  скорение — физическая величина, определяющая быстроту изменения скорости тела, то есть первая производная от скорости по времени. Ускорение (или мгновенное ускорение) – векторная физическая величина, вторая производная от радиус-вектора по времени, и, соответственно, первая производная от мгновенной скорости. Изобарный процесс. (При постоянном давлении) Изохорный процесс (При постоянном объеме) Так как объем постоянный при таком процессе, то работа равна 0. Изотермический процесс. ( Температура постоянна) КПД Коэффициент полезного действия (КПД) — характеристика эффективности системы в отношении преобразования или передачи энергии. Определяется отношением полезно использованной энергии к суммарному количеству энергии, полученному системой; обозначается обычно η («эта»). КПД является безразмерной величиной и часто измеряется в процентах. Поступательное движение. Движение тела называют поступательным, если все его точки описывают одинаковые траектории, смещенные друг относительно друга. Вращательное движение. Вращательным называют такое движение тела, при котором все его точки описывают окружности, расположенные в параллельных плоскостях. Идеальный газ Идеальный газ- газ, размерами молекул которого можно пренебречь и можно пренебречь взаимодействием между молекулами. Законы Ньютона 1 й закон Ньютона: Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными, относительно которых тело покоится или движется равномерно и прямолинейно, если на него не действуют другие тела.  Второй закон Ньютона. Векторная сумма сил действующих на тело, равна произведению массы тела на ускорение, которое приобретает тело под действием этих сил. Третий закон Ньютона Силы, с которыми взаимодействуют две материальные точки, равны по величине и противоположны по направлению. Приведенная теплота Отношение теплоты Q в изотермическом процессе к температуре, при которой происходила передача теплоты, называется приведенной теплотой Q’ Энторпия Энтропия S – это отношение полученной или отданной теплоты к температуре, при которой происходил этот процесс. Атмосферное давление Атмосферное давление – это давление газовой оболочки нашей планеты, атмосферы, которое действует на все имеющиеся в ней предметы, а также земную поверхность. Давление соответствует силе, которая действует в атмосфере на единицу площади. Распределение Максвелла Распределение Максвелла — распределение по скоростям (или импульсам) молекул системы, находящейся в состоянии термодинамического равновесия. Явление переноса Под явлениями переноса понимают явления переноса количества движения (импульса), энергии и массы вещества из одного слоя вещества в другой слой. Эти явления выражаются в виде явлений внутреннего трения, теплопроводности и диффузии. Диффузия Диффузия — процесс взаимного проникновения молекул или атомов одного вещества между молекулами или атомами другого вещества, приводящий к самопроизвольному выравниванию их концентраций по всему занимаемому объёму. Теплопроводность Теплопроводность — способность материальных тел проводить энергию (теплоту) от более нагретых частей тела к менее нагретым частям тела путём хаотического движения частиц тела (атомов, молекул, электронов и т. п.). Внутреннее трение Явление внутреннего трения (вязкости) связано с возникнкинетическая энергия овением сил трения между двумя слоями газа или жидкости, перемещающимися параллельно друг относительно друга с различными скоростями. Причиной вязкости является перенос молекулами импульса из одного слоя газа в другой. Обратимый и необратимый процесс Обратимый процесс (равновесный) – представляет термодинамический процесс, способный к прохождению и в прямом, и в обратном направлении, система при этом возвращается в исходное состояние без энергетических затрат, а в окружающей среде не остается никаких макроскопических изменений. Необратимый процесс – это такой процесс, который самопроизвольно протекает лишь в одном направлении Теплоёмкость Теплоёмкость — физическая величина, определяемая как отношение количества теплоты Q, поглощаемой/выделяемой термодинамической системой при бесконечно малом изменении её температуры T, к величине этого изменения dT. Внутренняя энергия Внутренняя энергия тела – это сумма кинетической энергии всех его молекул и потенциальной энергии их взаимодействия. Работа в термодинамике Под работой в термодинамике понимают, как действие обмена энергией между термодинамической системой и окружающей средой, не связанное с переносом вещества и/или теплообменом, так и количественную меру этого действия, то есть величину передаваемой энергии. Теплота в термодинамике Энергия, которую получает или теряет тело в процессе теплообмена с окружающей средой, называется теплотой. Степень свободы Степень свободы – независимая величина, характеризующая положение тела (материальной точки) в пространстве. Число степеней свободы зависит от число атомов в молекуле. •Для одноатомных молекул: i 3 •Для двухатомных молекул: i=5 •Для молекул из трех и более атомов: i= 6 Закон Больцмана Если система частиц находится в состоянии термодинамического равновесия, то средняя кинетическая энергия хаотического движения молекул, приходящаяся на одну степень свободы поступательного и вращательного движения, равна: 1/2kT. КПД термодинамического цикла. Степень совершенства преобразования теплоты в механическую работу в термодинамическом цикле двигателя оценивается термическим коэффициентом полезного действия ηt. Термический КПД Отношение работы, совершенной в прямом обратимом термодинамическом цикле, к теплоте, сообщенной рабочему телу от внешних источников. Термодинамика Термодинамика – это раздел физики, изучающий тепловые свойства макроскопических тел и систем тел, находящихся в состоянии теплового равновесия, на основе закона сохранения энергии, без учета внутреннего строения тел, составляющих систему. Число Авогадро Число Авогадро — физическая величина, численно равная количеству специфицированных структурных единиц в 1 моле вещества. NA = 6,022 140 76⋅1023 моль−1. Атомная единица массы Атомная единица массы - внесистемная единица массы, применяемая для масс молекул, атомов, атомных ядер и элементарных частиц. Атомная единица массы определяется как 1⁄12 массы свободного покоящегося атома углерода 12C, находящегося в основном состоянии. 1 а. е. м. = 1,660 539 066 60⋅10−27 кг. Теорема Штейнера Теорема Штейнера — момент инерции относительно произвольной оси равен сумме момента инерции относительно оси, параллельной данной и проходящей через центр масс тела, и произведения массы тела на квадрат расстояния между осями. Неинерциальные системы отсчета Системы отсчета, совершающие ускоренное движение относительно инерциальной системы, носят название неинерциальных. Сила Кориолиса Сила Кориолиса — одна из сил инерции, использующаяся при рассмотрении движения материальной точки относительно вращающейся системы отсчёта. Добавление силы Кориолиса к действующим на материальную точку физическим силам позволяет учесть влияние вращения системы отсчёта на такое движение. Основной закон динамики вращательного движения. Основной закон динамики вращения (II закон Ньютона для вращательного движения): Момент вращающей силы, приложенной к телу, равен произведению момента инерции тела на угловое ускорение. Центральный удар Центральным называется столкновение, при котором скорость одного шара проходит через центр масс другого шара. Соударение Соударение — это столкновение двух тел. При соприкосновении тела обмениваются энергией и импульсом. После соударения они двигаются со скоростями, которые отличаются по направлению и величине от их скоростей до столкновения. Абсолютно упругий и неупругий удар Абсолютно неупругим ударом называют такое ударное взаимодействие, при котором тела соединяются (слипаются) друг с другом и движутся дальше как одно тело.При абсолютно неупругом ударе механическая энергия не сохраняется. Она частично или полностью переходит во внутреннюю энергию тел (нагревание). Абсолютно упругим ударом называется столкновение, при котором сохраняется механическая энергия системы тел. При абсолютно упругом ударе наряду с законом сохранения импульса выполняется закон сохранения механической энергии. Закон сохранения механической энергии Сумма кинетической и потенциальной энергии тел, составляющих замкнутую систему и взаимодействующих между собой посредством сил тяготения и сил упругости, остается неизменной. Закон сохранения энергии. Энергия не возникает из ничего и не пропадает бесследно, она лишь переходит из одной формы в другую. Потенциальная энергия и кинетическая Потенциальная энергия— скалярная физическая величина, представляющая собой часть полной механической энергии системы, находящейся в поле консервативных сил. Потенциальная энергия зависит от положения материальных точек, составляющих систему, и характеризует работу, совершаемую полем при их перемещении Кинетическая энергия – энергия движения тела. Она определяет запас энергии тела, которое обладает скоростью. Консервативные и дисспативные силы Консервативные силы (потенциальные)- силы, работа которых не зависит от траектории, точки приложения этих сил и закона движения, а определяется только начальным и конечным положением. Дисспативные силы- силы, при действии которых на механическую систему ее полная механическая энергия убывает, переходя в другие формы энергии. Энергия Энергией называют скалярную физическую величину, являющуюся единой мерой различных форм движения материи. Очень часто используется определение энергии тела, как его способности совершать работу. Закон всемирного тяготения. Между двумя материальными точками действуют силы притяжения, прямо пропорциональные массам этих точек и обратно пропорциональные квадрату расстояния между ними. Сила Сила — физическая векторная величина, являющаяся мерой воздействия на данное тело со стороны других тел или полей. Приложение силы обуславливает изменение скорости тела или появление деформаций и механических напряжений. |