Формулы. Все главные формулы по физике

Название	Все главные формулы по физике
Анкор	Формулы
Дата	09.01.2023
Размер	1.43 Mb.
Формат файла
Имя файла	FormulyFiz.pdf
Тип	Документы #878923
страница	2 из 4

1 2 3 4

Закон сохранения механической энергии (далее – ЗСЭ). Как следует из предыдущей формулы, если внешние силы не совершают работы над телом (или системой тел), то его (их) общая полная механическая энергия остается постоянной, при этом энергия может перетекать из одного вида в другой (из кинетической в потенциальную или наоборот):
кон
нач
E
E

1 1
2 2
k
p
k
p
E
E
E
E




Репетитор по физике и математике – Волович Виктор Валентинович www.educon.by
Физика
Все главные формулы по физике
_________________________________________________________________________________________________________________________________
7
Молекулярная физика
Связь некоторых основных величин молекулярной физики:
A
m
N
M
N



0
A
m
M
m
N
N


где: M – молярная масса, N
A
– число Авогадро, m
0
– масса одной молекулы вещества,
 – химическое количество вещества, N – число частиц вещества, содержащееся в массе вещества m.
m
V


где: m – масса вещества, ρ – его плотность, V – объем.
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа:
2 0
1 3
кв
p
nm v

где: p – давление газа, n = N/V – концентрация его молекул, m
0
– масса одной молекулы, v
кв
– средняя квадратичная скорость. Для средней квадратичной скорости имеются формулы:
0 3
кв
kT
v
m

3
кв
RT
v
M

Средняя кинетическая энергия поступательного движения одной молекулы:
3 2
kT


где: k – постоянная Больцмана, T – абсолютная температура. Постоянная Больцмана, универсальная газовая постоянная и постоянная Авогадро связаны между собой следующим соотношением:
A
kN
R

где: R – универсальная газовая постоянная. Одно из следствий основного уравнения МКТ:
p
nkT
pV
NkT


Уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона-Менделеева):
pV
RT


Газовые законы. Закон Бойля-Мариотта:
Если: m const

и
T
const

, то:
pV
const

Закон Гей-Люссака:
Если: m const

и
p
const

, то:
V
const
T

Закон Шарля:
Если: m const

и
V
const

, то:
p
const
T

Универсальный газовый закон (Клапейрона):
Если: m const

, то:
pV
const
T

Давление смеси газов (закон Дальтона):
1 2
3
p
p
p
p




где: p
1
, p
2
, p
3
, … – парциальные давления отдельных газов.
Тепловое расширение тел. Тепловое расширение газов описывается законом Гей-Люссака. Тепловое расширение жидкостей подчиняется следующему закону:
0
(1
)
V
V
t



где:
0
V
– объем жидкости при 0 °С,
V – при температуре t ,  – коэффициент объемного расширения жидкости. Для расширения твердых тел применяются 3 формулы, описывающие изменение линейных размеров, площади и объема тела:
0
(1
)
l
l
t



0
(1 2
)
S
S
t



0
(1 3
)
V
V
t



где:
0
l
,
0
S
,
0
V
– соответственно длина, площадь поверхности и объем тела при 0 °С,  – коэффициент линейного расширения тела.

Репетитор по физике и математике – Волович Виктор Валентинович www.educon.by
Физика
Все главные формулы по физике
_________________________________________________________________________________________________________________________________
8
Термодинамика
Количество теплоты (энергии) необходимое на нагревания некоторого тела, изготовленного из вещества с удельной теплоемкостью с и массой m от температуры t
1
до температуры t
2
рассчитывается по формуле:


2 1
Q
cm t
t
cm t




Если конечная температура меньше начальной, т.е. если тело остывало, то по той же формуле будет рассчитано количество теплоты отданной телом в этом процессе, которое автоматически получится со знаком «–». Теплоемкость С тела может быть рассчитана через удельную теплоёмкость вещества и массу тела по следующей формуле:
С сm

Тогда формула для количества теплоты необходимой для нагревания тела, либо выделившейся при остывании тела может быть переписана следующим образом:


2 1
Q
C t
t


Фазовые превращения. При парообразовании поглощается, а при конденсации выделяется количество теплоты равное:
Q = rm где: r – удельная теплота парообразования, m – масса испарившейся жидкости или конденсировавшегося пара. При плавлении поглощается, а при кристаллизации выделяется количество теплоты равное:
Q = m
где:  – удельная теплота плавления, m – масса расплавившегося тела или кристаллизовавшейся жидкости. При сгорании топлива выделяется количество теплоты равное:
Q = qm где: q – удельная теплота сгорания топлива, m – масса сгоревшего топлива.
Уравнение теплового баланса (ЗСЭ). Для замкнутой системы тел выполняется следующее (сумма отданных теплот равна сумме полученных):
1 2
1 2
отд
отд
погл
погл
Q
Q
Q
Q

 


Если все теплоты записывать с учетом знака, где «+» соответствует получению энергии телом, а «–» выделению, то данное уравнение можно записать в виде:
1 2
3 0
Q
Q
Q


 
Работа идеального газа:
m
A
p V
R T
M
  

, при: p = const.
Если же давление газа меняется, то работу газа считают, как площадь фигуры под графиком в p–V координатах.
Внутренняя энергия идеального одноатомного газа:
3 3
2 2
U
RT
pV



Изменение внутренней энергии:


2 2
1 1 3
3 2
2
U
R T
p V
p V

 
 

Первый закон (начало) термодинамики (ЗСЭ):
Q = ΔU + A где: Q – теплота полученная (отданная) газом.
Для различных изопроцессов можно выписать формулы по которым могут быть рассчитаны полученная теплота Q, изменение внутренней энергии ΔU и работа газа A. Изохорный (
const
V 
):
3 3
2 2
m
U
R T
V p
Q
M
 
 
 
0
A 
3 3
2 2
m
Q
R T
V p
U
M

 
  

Репетитор по физике и математике – Волович Виктор Валентинович www.educon.by
Физика
Все главные формулы по физике
_________________________________________________________________________________________________________________________________
9
Изобарный (
const
p 
):
3 3
3 3
2 2
5 2
m
U
R T
p V
Q
A
M
 
 
 

2 2
5 3
m
A
R T
p V
Q
U
M

   
 
5 5
5 5
2 2
2 3
m
Q
A
U
R T
p V
A
U
M
   
 
 
 
Изотермический (
const
T 
):
0
U
  под графиком в pV
A
Q
S
 
под графиком в pV
Q
A
S
 
Адиабатный:


2 2
1 1
под графиком в
3 3
2 2
pV
m
U
R T
p V
p V
A
S
M
 
 

   


2 2
1 1
под графиком в
3 3
2 2
pV
m
A
R T
p V
p V
U
S
M
 
  

  
0
Q 
КПД тепловой машины может быть рассчитан по формуле:
1 2
1 1
Q
Q
A
Q
Q




где: Q
1
– количество теплоты, полученное рабочим телом за один цикл от нагревателя, Q
2
– количество теплоты, переданное рабочим телом за один цикл холодильнику, A = Q
1
– |Q
2
| – работа совершенная тепловой машиной за один цикл.
Наибольший КПД при заданных температурах нагревателя Т
1
и холодильника Т
2
, достигается если тепловая машина работает по циклу Карно. Этот КПД равен:
1 2
2
max
1 1
1
T
T
T
T
T



 
Абсолютной влажностью ρ называют количество водяного пара, содержащегося в 1 м
3
воздуха
(плотность водяных паров):
pM
RT


где: ρ - абсолютная влажность, р – парциальное давление водяного пара, М – молярная масса, R – универсальная газовая постоянная, Т – абсолютная температура. Относительной влажностью
 называется отношение абсолютной влажности ρ к тому количеству водяного пара ρ
0
, которое необходимо для насыщения 1 м
3
воздуха при данной температуре:
0 100%





Относительную влажность можно также определить, как отношение давления водяного пара р к давлению насыщенного пара р
0
при данной температуре:
0 100%
p
p



Поверхностное натяжение. Потенциальная энергия поверхности жидкости площадью S:
E
p
= σS
где: σ – коэффициент поверхностного натяжения данной жидкости.Сила поверхностного натяжения, действующая на участок границы жидкости длиной L:
н
F
L


Высота столба жидкости в капилляре:
2 cos θ
h
gr




Репетитор по физике и математике – Волович Виктор Валентинович www.educon.by
Физика
Все главные формулы по физике
_________________________________________________________________________________________________________________________________
10
При полном смачивании θ = 0, cos θ = 1. В этом случае:
2
h
gr



При полном несмачивании θ = 180°, cos θ = –1 и, следовательно, h < 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.
Электростатика
Электрический заряд (N – количество элементарных зарядов, е – элементарный заряд):
q
Ne

Линейная, поверхностная и объемная плотность заряда соответственно равны:
q
L


q
S


q
V


Закон Кулона (сила электростатического взаимодействия двух зарядов величиной q
1
и q
2
, находящихся на расстоянии r друг от друга в веществе с диэлектрической проницаемостью ε):
1 2
2
q q
F
k
r


где:
9 0
1
м
9 10 4
Ф
k


 
– некоторый постоянный коэффициент, в котором, в свою очередь:
0
 – электрическая постоянная, r – расстояние между центрами тел.
Напряженность электрического поля Е связана с силой, действующей на заряд и величиной этого заряда следующим образом:
F
E
F
qE
q


Принцип суперпозиции для напряженности электрического поля:
1 2
3
E
E
E
E




Напряженность электрического поля, которую создает заряд Q на расстоянии r от своего центра:
2 2
0 1
4
Q
Q
k
E
r
r




Напряженность электрического поля, которую создает заряженная плоскость:
0 2
E



где: σ – поверхностная плотность заряда плоскости.
Потенциальная энергия взаимодействия двух электрических зарядов:
1 2
q q
W
k
R


Потенциал. Разность потенциалов. Напряжение (φ – потенциал электрического поля, ∆φ – разность потенциалов, W – потенциальная энергия заряда во внешнем электрическом поле, A – работа электрического поля по перемещению заряда (зарядов), q – заряд, который перемещают во внешнем электрическом поле, Q – величина электрического точечного заряда (или заряд сферы), который создаёт электрическое поле (и потенциал), U – напряжение, E – напряженность электрического поля, d или ∆l – расстояние на которое перемещают заряд вдоль силовых линий, r – расстояние от точечного заряда создающего электрическое поле (и потенциал), до точки в которой этот потенциал вычисляется (или измеряется), ε – диэлектрическая проницаемость среды). Электрическое напряжение и разность потенциалов это одно и то же, т.е.:
1 2
U
  
  

В однородном поле существует связь между напряженностью поля и напряжением:
U
Ed

или
E
l

   

1 2 3 4