КПД теплового двигателя и его максимальное значение.

Если работа сжатия равна работе расширения, то за цикл полезной работы нет. Чтобы иметь выгоду, надо, чтобы работа сжатия была меньше, чем работа расширения. Для этого нужно, чтобы каждому значению объема соответствовало меньшее давление, чем этому же объему при расширении. Для того чтобы газ остыл, надо привести его в контакт с телом, имеющим более низкую температуру. Это тело получило название холодильник. Но прямой контакт недопустим (т. к. холодильник отберет очень много внутренней энергии). Þ Нужно провести адиабатный процесс расширения газа. h=A/Q, A- совершенная работа, Q- затраченное тепло. Максимальное значение: h=(Т1-Т2)/Т1.

2.3.Изменение агрегатного состояния вещества.

Парообразование.

Парообразование- процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное. Существует два типа: спокойное парообразование, происходящее при любых температурах с открытой поверхности жидкости, и бурное парообразование, происходящее одновременно как с открытой поверхности, так и внутри жидкости. Процесс парообразование первого типа называют испарением, процесс парообразования второго типа- кипением.

Испарение, кипение.

Испарение- парообразование, происходящее с поверхности жидкости. Скорость испарения зависит от рода жидкости. Испарение происходит при любой температуре и возрастает с ее повышением. Испарение происходит с поверхности жидкости и увеличивается при увеличении этой поверхности. При ветре испарение происходит быстрее. Испарение увеличивается при уменьшении давления. Твердые тела тоже могут испаряться. Внутренняя энергия испаряющейся жидкости уменьшается. Если нет притока энергии извне, то испаряющаяся жидкость охлаждается. Кипение- это интенсивный переход жидкости в пар вследствие образования и роста пузырьков пара, которые при определенной температуре для каждой жидкости всплывают на ее поверхность и лопаются. Температура кипения- это температура, при которой жидкость кипит. Во время кипения температура жидкости не меняется.

Удельная теплота парообразования.

Удельная теплота парообразования (L)- количество теплоты, необходимое для превращения единицы массы одной жидкости в пар той же температуры, при которой находится жидкость. Q=Lm. [Q]=[Дж/кг].

Насыщенный пар.

Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называют насыщенным паром. При этом сколько молекул покидает жидкость в единицу времени, столько же и конденсируется. Все другие пары называются ненасыщенными. Давление насыщенного пара не зависят от объема, занимаемого паром, а определяются только его температурой. При повышении температуры давление увеличивается. Точка росы- температура, при которой пары, находящиеся в воздухе, становятся насыщенными.

Зависимость давления и плотности насыщенного пара от температуры.

Зависимость давления от температуры, найденная экспериментально, не является прямо пропорциональной, как у идеального газа. С увеличением температуры давление насыщенного пара растет более резко, увеличивается масса пара. Давление насыщенного пара увеличивается как за счет концентрации молекул, так и за счет увеличения их кинетической энергии.

Зависимость температуры кипения от давления.

При уменьшении внешнего давления температура кипения жидкости понижается, а при повышении- повышается. Это был установлено опытным путем.

Критическая температура.

Критическая температура- температура, при которой все физические различия между жидкостью и газом исчезают. Выше критической температуры вещество существует только в газообразном состоянии.

Влажность.

Влажность- физическая величина, измеряемая массой водяного пара, содержащегося в 1 м3 воздуха. Измеряется внесистемной единицей г/м3, так как она по численному значению мало отличается от парциального давления паров воды при тех же условиях, измеренного в мм рт. ст. Парциальное давление- давление пара, занимающего (один) весь предоставленный ему объем.

Относительная влажность.

Относительная влажность- процентное отношение парциального давления паров воды, находящихся в воздухе, к давлению насыщенного пара воды при данной температуре.

Кристаллическое и аморфное состояние вещества.

Кристалл- тело, атомы которого располагаются в пространстве строго упорядоченным образом. В основном, кристаллы- совершенно однородные вещества. Различают монокристаллы (во всем теле одинаковые свойства) и поликристаллы (различное свойства в разных частях тела). Аморфное тело- тело, атомы которого не образуют упорядоченную структуру. Тепловые, электрические и оптические свойства аморфных тел совершенно одинаковы во всех точках. Аморфное состояние- неустойчивое состояние, которое преобразуется в кристаллическое с течением времени.

Удельная теплота плавления.

Q=lm, где l-удельная теплота плавления (кристаллизации) вещества. Удельная теплота плавления вещества- количество теплоты, которое необходимо подвести к единице массы вещества при температуре плавления, чтобы целиком расплавить его. [l]=[Дж/кг].

Уравнение теплового баланса.

В замкнутой системе алгебраическая сумма всех теплот равна нулю. Q1+Q2+ .+QN=0. Если Q1+Q2+ .+QN>0, то происходит получение системой теплоты извне, если Q1+Q2+ .+QN<0, то происходит отдача теплоты системой.

3.Электродинамика.

3.1.Элекростатика.

Электрические заряды.

Электрический заряд- количественная мера способности тел к электромагнитным взаимодействиям. Существует два вида зарядов: положительный и отрицательный, их суммы равны Þ тела нейтральны. Положительные (отрицательные) ионы- атомы с недостающими (избыточными) электронами. Величина заряда- избыток зарядов какого-либо типа; она всегда кратна заряду электрона.

Элементарный электрический заряд.

Элементарный заряд- заряженная частица, имеющая самый маленький заряд, далее неделимый. Опытным путем было установлено, что в природе не может существовать заряда, меньшего e=-1,6 10-19Кл. Кулон- единица измерения электрического заряда в системе «СИ». Такую частицу назвали электрон. me=9,1 10-31кг.

Проводники и диэлектрики.

Проводники- вещества, в которых электрические заряды могут свободно перемещаться. К ним относятся все металлы, уголь, растворы солей, кислот и щелочей. Непроводники (изоляторы или диэлектрики)- вещества, в которых электрические заряды не могут свободно перемещаться. К ним относятся стекло, фарфор, смола, вода, масла и т. д. Полупроводники- тела, занимающие промежуточное положение между проводниками и диэлектриками.

Закон сохранения электрического заряда.

Если какая-то изолированная система (система, из которой не выходят и в которую не входят заряды) обладает определенным зарядом, то его величина остается неизменной.

Взаимодействие электрически заряженных тел.

На основе опытов было выяснено, что одноименные электрические заряды взаимно отталкиваются, а разноименные - взаимно притягиваются. Созданы две теории: дальнодействия (моментальное изменение силы при перемещении заряда) и близкодействия (изменение силы за время t=s/c).