Шпаргалка по дисциплине "Физика"

Фаза – совокупность одинаковых по своим свойствам однородных частей системы.

Наиболее распространённые примеры фазовых переходов первого рода: плавление и затвердевание, кипение и конденсация, сублимация

Примером двухфазной системы может служить стеклянный сосуд с налитой в него водой. В этом случае в системе имеется жидкая фаза (вода) и твердая фаза (стекло)

.

45. Дайте определение  фазовых переходов первого и  второго родов:

Фазовые переходы 1-го рода – переходы, характеризующиеся поглощением/выделением теплоты.

Фазовыми переходами 2-го рода называются переходы, не сопровождающиеся выделением или поглощением теплоты.

 

46. Дайте определение  критической точки, тройной точки:

Критическая точка - сочетание значений температуры  и давления  (или, что эквивалентно, молярного объёма ), при которых исчезает различие в свойствах жидкой и газообразной фаз вещества.

Тройная точка - точка, в которой соединяется 3 фазы (газообразная, жидкая, твердая).

 

47.Сформулируйте  термодинамическую теорему Нернста:

Приведенное тепло к системе идет на изменение энтропии.

 

48. Дайте определение  явления внутреннего трения:

1) свойство твердых тел  необратимо поглощать механическую  энергию, полученную телом при его деформации. Внутреннее трение проявляется, напр., в затухании свободных колебаний.

2) Внутреннее трение (вязкость) – это свойство реальных жидкостей оказывать сопротивление перемещению одной части жидкости относительно другой/ (Внутренним трением (вязкостью) называется явление возникновения сил, препятствующих относительному перемещению слоев жидкости или газа.)

 

49. Дайте определение  явления теплопроводности:

Теплопроводность - перенос энергии от более нагретых участков тела к менее нагретым в результате теплового движения и взаимодействия составляющих его частиц.

 

50. Дайте определение  явления диффузии:

Диффузия - движение частиц среды, приводящее к переносу вещества и выравниванию концентраций или к установлению равновесного распределения концентраций частиц данного рода в среде.

 

 

 

Второй блок:

51. Какова связь линейной и угловой скорости при вращательном движении тела по окружности.

Линейная скорость- величина, измеряемая отношением длины дуги окружности ко времени, за которое эта дуга пройдена. Она направлена в любой момент времени по касательной к окружности, в данной ее точке. u=2pR/T.

Угловая скорость- величина, измеряемая отношением угла поворота тела ко времени, за которое произошел этот поворот. w=2p/R Þ u=wR.

 

52. Какова связь  тангенциального и углового ускорения  при вращательном движении тела по окружности.

53. Какова связь  третьего закона Ньютона с  законом сохранения импульса.

Рассмотрим изолированную механическую систему, состоящую из n тел с массами m1, m2,…, mn. Обозначим скорости этих тел через а внутреннюю силу, действующую на i-е тело со стороны k-го, - через .  
     На основании второго закона Ньютона можно составить следующую систему уравнений движения всех тел системы:  
    

 

 

   

 

 

 

 

   Складывая почленно  эти уравнения и группируя  силы   и , получим:

 

 

      

 Согласно третьему закону Ньютона  =- , поэтому все скобки в правой части этого уравнения равны нулю, т.е.  
      

или

    

 Векторная сумма  представляет собой импульс всей системы. Таким образом,  
    

 или const.    (*)

Выражение (8) представляет собой закон сохранения импульса: импульс замкнутой системы тел с течением времени не изменяется.

54. Как определить  ускорение свободного падения  из закона всемирного тяготения. 

Если тело находится на некоторой высоте над поверхностью Земли, ускорение свободного падения- по формуле g=GMЗ/(RЗ+h)2.

 

55. Получить выражение  для первой космической скорости  из закона всемирного тяготения.

Первая космическая скорость для тела, движущегося по круговой орбите на высоте h.

u=ÖGMЗ/(RЗ+h)¢- первая космическая скорость.

 

56. Опишите движение тел переменной массы. Уравнение Мещерского.

Рассмотрим некоторое тело, которое движется и на которое действуют силы, но масса меняется.

 

 

 

 

 

 

(1) уравнение Мещерского. Позволяет рассчитать движение  тела переменной массы.

 

57. Опишите движение тел переменной массы. Уравнение Циолковского.

то

 

 

 

c – найти из начальных значений.

t=0     m=m0   

c=ln m0

 

 

- уравнение Циолковского.

58. Как определяются  сила трения движения и сила  трения покоя.

Трение покоя – наибольшее значение силы трения, при котором неподвижное тело может начать движение под действием силы тяги. F=mN.

Трение движения –

 

59. Запишите уравнение  равновесия твердого тела.

 - сумма внешних сил, приложенных к телу, должна быть равна нулю (необходимое условие).

 

- результирующий момент внешних сил относительно любой неподвижной оси должен быть равен нулю (достаточное условие).

 

60. Сформулируйте  основное уравнение динамики  вращательного движения.

 

z – ось вращения, относительно которой рассматривается движение

Iz – момент инерции системы материальных точек

Mz – результирующий момент внешних сил, действующих на тело

- угловое ускорение тела

 

61. Сформулируйте  теорему Штейнера.

Момент инерции I относительно произвольной оси равен сумме момента инерции I0 относительно оси, параллельной данной и проходящей через центр инерции тела, и произведения массы тела m на квадрат расстояния a между осями:

I=I0+ma2

 

62. Чему равна  энергия тела при поступательном  и вращательном движении.

Поступательное движение- движение, при котором все точки тела движутся с одинаковыми скоростями (тело сохраняет постоянный ориентир в пространстве).

 

Вращательное движение- движение, при котором каждая точка тела движется по окружности, а центры всех окружностей лежат на одной прямой, называемой осью вращения.

 

 

63. Получите прямые  и обратные преобразования Галилея.

t=0      Sk' = Ut 

A(x,y,z) Формулы перехода из неподвижной системы в подвижн.

x'=x-Ut           y'=y             z'=z

прямые преобразования Галилея

Обратные преобразования:

x=x'+Ut        y=y'        z=z'               t=t'

пространство, в котором движение является относительным, а время абсолютным.

 

 

 

 

 

?????

64. Получите прямые  и обратные преобразования Лоренца.

Прямые преобразования:                                Обратные преобразования:

 

 

 

 

 

 

 

65. Получите следствия  из преобразований Лоренца.

Следствие 1:

Одновременность событий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть в системе K произошло 2 события.

t1= t2= t

1-ое произошло в точке x1, второе – в точке x2.

 

 

 

 

 

 

 

 

События, одновременно произошедшие в одной системе, не одновременно происходят в другой.

 

Следствие 2: Длительность событий. Произошло 1 событие, которое спровоцировало 2-ое событие.

Считаем, что x1=x2=x.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

66. Какова связь  между массой и энергией.

Связь между энергией и массой отражает основополагающая формула в физике.

E=mc2.

Энергия тела покоя равна произведению массы на квадрат скорости.

 

67. Получите уравнение  неразрывности струи.

V1=V2;

 

 

 

68. Получите уравнение  Бернулли и поясните смысл  каждой из его составляющих.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

69. Объясните характер  движения твердого тела в вязкой  жидкости (формула Стокса).

В этом случае очень тонкий слой жидкости прилипает к поверхности тела и движется с ним как одно целое, увлекая за собой из-за трения последующие слои. По мере удаления от поверхности тела скорость слоев становится все меньше, и, наконец, на некотором расстоянии от поверхности жидкость остается практически не возмущенной движением тела. Полное обтекание тела жидкостью невозможно.

Формула Стокса.

 

 

70. Объясните характер  движения вязкой жидкости в  трубе (течение Пуазейля).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

71. Число Рейнольдса. Сформулируйте закон подобия.

эта величина называется числом Рейнольдса.

 

При его малых значениях наблюдается ламинарное течение. Начиная с некоторого определенного значения, называемого критическим, течение приобретает турбулентный характер. Число Рейнольдса может служить критерием подобия для течения жидкостей в трубах, каналах и т.д. Характер течения различных жидкостей (или газов) в трубах разных сечений будет совершенно одинаков, если каждому течению соответствует одно и то же значение Re.

 

72. Запишите закон  Гука для деформации растяжения  – сжатия.

, где Е – модуль  Юнга

- коэффициент продольного  растяжения (сжатия).

 

73. Запишите закон  Гука для деформации сдвига.

G – коэффициент сдвига (модуль).

 

 

 

 

74. Запишите закон  Гука Для деформации кручения.

α=2lM/(pi*G*r4)

M=F*R φ=2*l*M/(π*R^4*G)

75. Получить выражение  для упругой энергии твердых тел.

 

 

 

dA=F*dx

F=-Fупр=kx

dA=kxdx

A=∫dA

A=kx2/2

Wу= kx2/2

∆Wу=k∙∆x2/2; k=E∙S/x =>∆Wу= E∙S∆x2/2∙x= E∙S∙ε2∙x/2; Wу=E∙V∙ε2/2 – энергия упруго деформированного тела.

 

76. Получить выражение  плотности упругой энергии.

F=kx

σ =E*ε

σ =F/S

ε =x/l

F/S= E* x/l

kx/S= E* x/l

k=E*S/l

Wу= (E*S/l)*x2/2, так как ∆V=S*x

Wу= (E*S2/(l*S))*x2/2

Wу= 0.5E*(∆V2/V)

Wу/V= 0.5E*(∆V/V)2

Wу/V=ωу – объемная плотность упругой энергии

ωу=0.5E*(∆V/V)2

ω= Wу/V= E∙ε2/2 – объемная плотность энергии упруго-деформированного тела

 

77. Какие параметры  связывает уравнение состояния? Запишите это уравнение

Уравнение состояния связывает давление P, объем V и температуру T – три макроскопические величины, характеризующие состояние газа (p*V/T=const=R). Другой вид уравнения состояния идеального газа: p=n∙k∙T, p – давление газа, n – концентрация газа, T – температура газа, k – постоянная Больцмана 1,38∙10-23 Дж/К. (Уравнение Менделеева-Клайперона: P∙V=m∙R∙T/M, где P – давление газа, V- объем, m – масса газа, M – молярная масса газа, R – молярная газовая постоянная, равная 8,31 Дж/(моль∙К), T – температура газа.)

p = nkT   Если n = N/V – число молекул в единице объема.

 

78. Запишите уравнение  Менделеева-Клапейрона. Назовите величины, входящие в это уравнение.

pV=mRT/M, p – давление; V – объем; T – абсолютная температура; m – масса; M – молярная масса, R=8.31 Дж/(моль*К) – универсальная газовая постоянная

 

 

 

79. Запишите уравнение  Ван-дер-Ваальса. Назовите величины, входящие в это уравнение.

(V-b’)*(p+a’/V2)=mRT/M, где b’=mb/M; a’=ma/M (a – поправка на потенциальное взаимодействие, и – поправка на объем, V – объем,p – давление, T – абсолютная температура, R – универсальная газовая постоянная, m – масса, M – молярная масса)

Для одного моля имеет вид: (V-b)*(p+a/V2) = RT.

 

80. Приведите формулировку I начала термодинамики. Дайте определение величин, входящих в I начало термодинамики.

Количество теплоты, полученной системы, идет на изменение внутренней энергии системы и на совершение системой работы:

δQ=dU+δA

Внутренняя энергия – суммарная кинематическая и потенциальная энергия частиц, образующая систему. Изменение внутренней энергии не зависит от того, каким образом происходит процесс, а зависит только от начального и конечного состояния.

Количество теплоты – энергия, получаемая за счет изменения температуры.

(Работа – величина, характеризующая  изменение энергии)

 

81. Запишите выражения  для теплоты, работы и внутренней  энергии при изохорном процессе.

δA=pdV, так как V=const, то dV=0

δA=0, dU=δQ

δQ=mCvdT/M

dU=mCvdT/M

U= mCvT/M

 

82. Запишите выражения для теплоты, работы и внутренней энергии при изобарном процессе.

δQ=mCpdT/M

dU=mCvdT/M

δA=pdV

 

83. Запишите выражения  для теплоты, работы и внутренней  энергии при изотермическом процессе.

dU=0, так как dT=0 (T=const)

δQ=δA

A=mRT*ln(V2/V1)/M

84. Запишите выражения  для теплоты, работы и внутренней  энергии при адиабатном процессе.

δQ=0

δA=-dU

δA=pdV

dU=mCvdT/M

 

85. Запишите уравнение  адиабатического процесса.

p*Vγ=const

γ – показатель адиабаты

 

85.Запишите уравнение  адиабатического процесса:

 

86.Представьте  выражение для расчета приращения  энтропии вещества:

S =

87.Какова связь  энтропии и вероятности:

S = k lnW

 

88.Запишите выражение  для термодинамического потенциала  – внутренней энергии:

U = T S - p V

 

89. Запишите выражение  для термодинамического потенциала  – свободная энергия:

F = U - T S

 

90. Запишите выражение  для термодинамического потенциала  – энтальпия:

H = U + p V

 

91. Запишите выражение  для термодинамического потенциала Гиббса:

dG = V dp - S dT

 

92. Сформулируйте  условия равновесия фаз. Сколько  фаз одновременно может находиться в равновесии: