Кинематика. Кинематика-ядерная. Кинематика материальной точки и поступательного движения твердого тела
 Скачать 1.4 Mb.
|
F=ma – уравнение движения материальной точки. Второй закон Ньютона может быть также записан в терминах изменения импульса материальной точки P :Принцип суперпозиции: результат воздействия на частицу нескольких внешних сил есть векторная сумма воздействия этих сил:F = F1 + F2где F – равнодействующая сил.Действие тел друг на друга носит характер взаимодействия: если тело А сообщает ускорение телу В, то в опыте непременно обнаруживается, что тело В сообщает ускорение телу А. Третий закон Ньютона: силы с которыми две материальные точки действуют друг на друга, всегда равны по модулю и направлены в противоположные стороны вдоль прямой, соединяющей эти точки, т.е. F12= - F21Силы взаимодействия всегда проявляются парами и имеют одну природу.Пример: два тела массами m1 и m2 изолированы от внешнего воздействия, несут разноименные электрические заряды и притягиваются друг к другу. Под действием сил F12 и F21 тела приобретают ускорения a12 и a21 соответственно. Силы будут равны по модулю и противоположны по направлению. Предмет и методы молекулярной физики. Физические основы молекулярно-кинетической теории (МКТ). Идеальный газ как модельная термодинамическая система. Уравнение состояния. Основное уравнение МКТ идеального газа. Молекулярная физика – раздел курса общей физики, в котором изучаются макроскопические свойства вещества, обусловленные его молекулярным строением, характером движения молекул и силами, действующими между ними. Задачи молекулярной физики решаются методами статистической механики, термодинамики и физической кинетики, они связаны с изучением движения и взаимодействия частиц (атомов, молекул, ионов), составляющих физические тела. Молекулярная физика и термодинамика изучают поведение макросистем. Макросистемой называется система, состоящая из очень большого числа частиц. Область физики, в которой изучаются физические свойства тел в различных агрегатных состояниях на основе рассмотрения их микроскопического (молекулярного) строения, называется молекулярной физикой; рассматриваются строение и свойства тел, фазовые превращения, явления переноса и др.
Основой молекулярной физики является молекулярно-кинетическая теория (МКТ), родоначальником которой был М.В. Ломносов. Физические основы молекулярно-кинетической теории: Все вещества в природе - жидкие, твердые, газообразные- состоят из мельчайших частиц (атомов и молекул). Молекулы химического вещества могут быть простыми и сложными, т.е. состоять из одного или нескольких атомов. Атом- наименьшая частица. Молекулы и атомы представляют собой электрически нейтральные частицы. При определенных условиях молекулы и атомы могут превращаться в положительные или отрицательные ионы. Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении, которое называется тепловым движением Частицы вещества взаимодействуют друг с другом: существуют силы притяжения или отталкивания, зависящие от расстояния между частицами. Силы имеют электрическую природу, так как гравитационная сила пренебрежимо мала. Экспериментальное подтверждение МКТ: Существует множество молекул и известно 113 разных атомов- химических элементов. Атомы химических элементов, комбинируясь друг с другом создают миллионы существующих молекул. Броуновское движение – тепловое движение мельчайших микроскопических частиц, взвешенных в газе или жидкости, под влиянием беспорядочных ударов молекул. Скорость беспорядочно меняется о модулю и амплитуде- траектория зигзагообразная кривая. Диффузия- самопроизвольное проникновение и перемешивание частиц двух или более соприкасающихся веществ - проявление хаотического теплового движения. Температура – физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы. Термодинамическая температура T и температура по Международной шкале t связаны соотношением: T=273.16+t Температура T=0 называется абсолютным нулем; 0 К недостижим, хотя приближение к нему сколь угодно близко возможно. Атомный вес (атомная масса) A химического эелемнта — отношение массы атома этого элемента к 1/12 массы атома углерода С12. Атомный вес С12 равен 12. За единицу массы атомов и молекул принимается 1/12 массы атома изотопа углерода 12C (с массовым числом 12). Она называется атомной единицей массы (а. е. м.): 1 а. е. м. = 1,66·10–27 кг. Моль – это количество вещества, содержащее столько же частиц (молекул), сколько содержится атомов в 0,012 кг углерода 12C. Молекула углерода состоит из одного атома. Таким образом, в одном моле любого вещества содержится одно и то же число частиц (молекул). Это число называется постоянной Авогадро NA = 6,02·1023 моль–1. Состояние макросистемы характеризуют величинами, которые называют термодинамическими параметрами (давление, температура, объём и т.д.). Соотношение дающее взаимосвязь между параметрами какого-либо тела, называется уравнением состояния этого тела. Уравнение состояния данной массы газа: Аналитический вид закона Бойля –Мариотта (T=const): Изотерма- совокупность состояний, отвечающих одной и той же температуре, определяемая уравнением Бойля-Мариотта. Изотермический процесс-переход из одного состояния в другое при постоянной температуре. Закон Гей-Люссака-при неизменном давлении объём данной массы газа меняется линейно с температурой: При постоянном объеме: t° - температура по шкале Цельсия, V0-объем при 0° С, p0 - давление при 0° С, α- коэффициент равный 1/273 1/град. Процесс, протекающий при постоянном давлении, называется изобарическим. Процесс, протекающий при неизменном объеме, называется изохорическим. Изобара Изохора Идеальный газ- математическая модель газа, для которой: потенциальной энергией взаимодействия молекул можно пренебречь по сравнению с их кинетической энергией; соударения частиц между собой и со стенками сосуда абсолютно упруги; время взаимодействия между молекулами пренебрежимо мало по сравнению со средним временем между столкновениями. На основе МКТ и свойства ид. газа приняты следующие допущения: Диаметр молекулы << среднего расстояния между молекулами. Импульс передается только при соударениях (силы притяжения между молекулами- отсутствуют, а силы отталкивания- возникают только при соударениях) Суммарная энергия частиц газа постоянна (при A=0, нет теплопередачи) Частицы газа движутся независимо друг от друга, давление газа на стенку равно полному импульсу, переданному при столкновении частиц со стенкой в единицу времени. Воздух, азот, кислород, при комнатной температуре и атмосферном давлении близки к идеальному газу. Объединим уравнения Бойля-Мариотта и Гей-Люссака. Рассмотрим два состояния с параметрами: P1,V1,T1 и P2,V2,T2. Из 1 в 1’- изотерма, из 1’ в 2-изохора. Тогда: Так как состояния 1 и 2 были взяты совершенно произвольно, то можно утверждать, что для любого состояния: где В – постоянная данной массы газа. В соответствии с законом Авогадро: килограмм- молекулы всех газов занимают при одинаковых условиях (т.е. при одинаковых температуре и давлении) одинаковый объём. Если количество газа равно одному киломолю, величина В будет одинакова для всех газов. Обозначим соответствующую киломолю величину В буквой R, а объём V км, тогда: -Уравнение Клапейрона: связывает параметры киломоля идеального газа и является уравнением состояния идеального газа, величина R-универсальная газовая постоянная: Уравнение Клапейрона для любой массы газа m, учитывая V=Vкм*m/μ, μ- масса киломоля: Теплоемкостью какого-либо тела называется величина, равная количеству тепла, которое нужно сообщить телу, чтобы повысить его температуру на один градус. Если телу сообщили количество тепла d’Q и температура тела повысилась на dT, то теплоемкость Cтела равна: [Стела] = Дж/град Теплоёмкость единицы массы вещества называется удельной теплоёмкостью c: Пусть нагревание происходит при постоянном объёме работа не совершается. По первому началу термодинамики (1 киломоль газа):: Теплоёмкость тела при постоянном объёме: подставим : |