Повторительное обобщение по теме:Механика.Молекулярная физика и термодинамика.

Механика. Молекулярная физика и термодинамика. Механика. Законы сохранения в механике 1. Импульс. Закон сохранения импульса.2. Реактивное движение. Освоение космоса. Реактивное движение. Развитие ракетостроения и освоение космоса.3. Механическая работа. Мощность Механическая работа Мощность4. Энергия. Закон сохранения механической энергии. Работа и энергия Механическая энергия Закон сохранения энергии Механика. Механические колебания и волны. Механические колебания Примеры и характеристики механических колебаний Свободные колебания2. Превращения энергии при колебаниях. Резонанс Превращение энергии при колебаниях Вынужденные колебания3. Механические волны. Звук Механические волны Звук Молекулярная физика 1. Молекулярно-кинетическая теория Основные положения молекулярно-кинетической теории Основная задача молекулярно-кинетической теории2. Количество вещества. Постоянная Авогадро. Относительная молекулярная масса Количество вещества3. Температура Температура и ее измерение Абсолютная шкала температур4. Газовые законы. Изопроцессы Уравнение состояния газа5. Температура и средняя кинетическая энергия молекул Основное уравнение молекулярно-кинетической теории Абсолютная температура и средняя кинетическая энергия молекул6. Состояния вещества Сравнение газов, жидкостей и твердых тел Кристаллы, аморфные тела и жидкости Термодинамика 1. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики Внутренняя энергия Закон сохранения энергии в тепловых явлениях2. Тепловые двигатели, холодильники, кондиционеры Тепловые двигатели Холодильники и кондиционеры3. Второй закон термодинамики. Необратимость процессов и второй закон термодинамики4. Фазовые переходы. Плавление и кристаллизация Испарение и конденсация Импульс. Закон сохранения импульса. Импульс тела - это физическая векторная величина, равная произведению массы тела на его скорость. Вектор импульса тела направлен так же как и вектор скорости этого тела Векторная сумма импульсов взаимодействующих тел, составляющих замкнутую систему, остается неизменной. Замкнутой называется система тел, взаимодействующих только друг с другом и не взаимодействующих с другими телами. Формула импульса тела Реактивное движение Реактивное движение основано на третьем законе Ньютона, в соответствии с которым "сила действия равна по модулю и противоположна по направлению силе противодействия". Горячие газы, вырываясь из сопла ракеты, образуют силу действия. Сила реакции, действующая в противоположном направлении, называется силой тяги. Эта сила как раз и обеспечивает ускорение ракеты. Движение, при котором тело изменяет свою скорость, отбрасывая свою часть, называется реактивным движением Выбрасываю раскаленные газы назад, ракета устремляется вперед Развитие ракетостроения и освоение космоса. Константин Циолковский. Использовать ракеты для освоения космоса предложил российский ученый Циолковский, который заложил основы теории ракетного движения Первый космонавт Земли (12.04.1961) Юрий Алексеевич Гагарин Механическая работа Механическая работа — это физическая величина, являющаяся скалярной количественной мерой действия силы или сил на тело или систему, зависящая от численной величины, направления силы (сил) и от перемещения точки (точек), тела или системы При прямолинейном движении одной материальной точки и постоянном значении приложенной к ней силы работа (этой силы) равна произведению величины проекции вектора силы на направление движения и величины совершённого перемещения Здесь точкой обозначено скалярное произведение,   — вектор перемещения; подразумевается, что действующая сила  постоянна в течение всего того времени, за которое вычисляется работа. А=Fscosα Мощность Мо́щность — физическая величина, равная в общем случае скорости изменения, преобразования, передачи или потребления энергии системы. В более узком смысле мощность равна отношению работы, выполняемой за некоторый промежуток времени, к этому промежутку времени P=A/t Мощность можно выразить через силу и скорость: Формула мощности: P=Fυ Работа и энергия Физическая величина, характеризующая способность тела или системы тел совершать работу вследствие изменения своего состояния, называется энергиейМерой измерения энергии является совершаемая работаИзменение Е энергии тела (системы тел) связано с совершаемой этим телом (системой тел) работой А соотношением ˄Е=-А Е = 1 Дж Механическая энергия Потенциальная энергия-часть механической энергии, которая определяется взаимодействием тел. Еп=mghКинетическая энергия- часть механической энергии, которая обусловлена движением телаЕк=mυ^2/2 Закон сохранения энергии Закон сохранения механической энергии: если между телами замкнутой системы действуют только силы тяготения и силы упругости, механическая энергия сохраняется. Еп+Ек=const Примеры и характеристики механических колебаний Амплитуда колебаний - это максимальное расстояние, на которое удаляется колеблющееся тело от своего положения равновесия Период колебаний - это время, за которое совершается одно колебание.Частота колебаний - величина, обратная периоду колебаний, т. е. равная числу периодов колебаний (числу колебаний), совершаемых в единицу времени.  А - амплитуда; Т - период; V - частота. Свободные колебания Колебания — движения, которые точно или приблизительно повторяются через определенные интервалы времени.Свободные колебания — колебания в системе под действием внутренних тел, после того как система выведена из положения равновесия.Колебания груза, подвешенного на нити, или груза, прикрепленного к пружине, — это примеры свободных колебаний. После выведения этих систем из положения равновесия создаются условия, при которых тела колеблются без воздействия внешних сил Условия возникновения свободных колебаний:1.При выведении тела из положения равновесия в системе должна возникать сила, направленная к положению равновесия и, следовательно, стремящаяся возвратить тело в положение равновесия.2.Трение в системе должно быть достаточно мало. Иначе колебания быстро затухнут или вовсе не возникнут. Незатухающие колебания возможны лишь при отсутствии трения. Превращение энергии при колебаниях При колебательном движении кинетическая энергия превращается в потенциальную и наоборот периодически. В крайних положениях, когда отклонение тела равна амплитуде, кинетическая энергия равна нулю, а потенциальная - будет максимальной. Когда тело проходит положение равновесия, максимальной будет кинетическая энергия, а потенциальная - равна нулю. По закону сохранения механической энергии, максимальное значение кинетической энергии равно максимальному значению потенциальной энергии. Вынужденные колебания Вынужденными называют колебания, которые выполняются телом под действием внешней возмущающей силы, которая периодически меняется со временем. Эти колебания происходят с частотой возмущающей силы. Особенно интересен случай, когда частота вынужденных колебаний совпадает с частотой собственных колебаний системы. При этом наблюдается резкий рост амплитуды колебаний. Это явление называют резонансом. Механические волны Процесс распространения колебаний в среде называется волной. Механические волны бывают разных видов. Если в волне частицы среды испытывают смещение в направлении, перпендикулярном направлению распространения, то волна называется поперечной. Примером волны такого рода могут служить волны, бегущие по натянутому резиновому жгуту или по струне. Если смещение частиц среды происходит в направлении распространения волны, то волна называется продольной. Волны в упругом стержне (рис. 2.6.2) или звуковые волны в газе являются примерами таких волн.Волны на поверхности жидкости имеют как поперечную, так и продольную компоненты.Как в поперечных, так и в продольных волнах переноса вещества в направлении распространения волны не происходит. В процессе распространения частицы среды лишь совершают колебания около положений равновесия. Однако волны переносят энергию колебаний от одной точки среды к другой Распространение поперечного волнового импульса по натянутому резиновому жгуту Распространение продольного волнового импульса по упругому стержню Звук Звук — физическое явление, представляющее собой распространение в виде упругих волн механических колебаний в твёрдой, жидкой или газообразной среде Волны, которые вызывают ощущение звука, с частотой от 16 Гц до 20 000 Гц называют звуковыми волнами (в основном продольные) Высота звука — свойство звука, определяемое человеком на слух и зависящее в основном от его частоты, т. е. от числа колебаний среды (обычно воздуха) в секунду, которые воздействуют на барабанную перепонку Гро́мкость зву́ка — субъективное восприятие силы звука (абсолютная величина слухового ощущения). Громкость главным образом зависит от звукового давления и частоты звуковых колебаний. (Единицей абсолютной шкалы громкости является сон. Громкость в 1 сон — это громкость непрерывного чистого синусоидального тона частотой 1 кГц, создающего звуковое давление 2 мПа. ) Основные положения молекулярно-кинетической теории Молекулярно-кинетическая теория (сокращённо МКТ) — теория, возникшая в XIX веке и рассматривающая строение вещества, в основном газов, с точки зрения трёх основных приближенно верных положений: 1.все тела состоят из частиц: атомов, молекул и ионов;2.частицы находятся в непрерывном хаотическом движении (тепловом);3.частицы взаимодействуют друг с другом путём абсолютно упругих столкновений. МКТ стала одной из самых успешных физических теорий и была подтверждена целым рядом опытных фактов. Основными доказательствами положений МКТ стали:ДиффузияБроуновское движениеИзменение агрегатных состояний вещества Основная задача молекулярно-кинетической теории Основная задача молекулярно-кинетической теории: вывести уравнение состояния вещества, установив связь между макроскопическими и микроскопическими параметрамиМакроскопические параметры: давление, объем и температура.Микроскопические параметры: масса молекул и их средне кинетическая энергия. Относительная молекулярная масса Молекуля́рная ма́сса  — масса молекулы, выраженная в атомных единицах массы. Численно равна молярной массе. Однако следует чётко представлять разницу между молярной массой и молекулярной массой, понимая, что они равны лишь численно и различаются по размерности.Молекулярные массы сложных молекул можно определить, просто складывая относительные атомные массы входящих в них элементов. Например, молекулярная масса воды (H2O) естьMrH2O = 2 ArH + ArO ≈ 2·1+16 = 18 а. е. м.Mr-молекулярная масса; Ar-атомная масса.Молярные массы сложных молекул можно определить, суммируя молярные массы входящих в них элементов. Например, молярная масса воды (H2O) есть M(H2O) = 2 M(H) +M(O) = 2·1+16 = 18 (г/моль). Стоит отметить, что, например, молярная масса кислорода как элемента = 16 (г/моль), а вещества — (O2) = 32 (г/моль). Количество вещества Количество вещества — физическая величина, характеризующая количество однотипных структурных единиц, содержащихся в веществе.  Единица измерения количества вещества-моль.Один моль-это количество вещества, которое содержит столько же молекул, сколько атомов углерода содержаться в 12 граммах углерода Формула количества вещества Температура и ее измерение Температу́ра  — скалярная физическая величина, характеризующая состояние термодинамического равновесия макроскопической системы. Температура всех частей системы, находящейся в равновесии, одинакова. Если система не находится в равновесии, то между её частями, имеющими различную температуру, происходит теплопередача (переход энергии от более нагретых частей системы к менее нагретым), приводящая к выравниванию температур в системе.Термометр-прибор для измерения температуры Абсолютная шкала температур Абсолютной температурой называется температура по абсолютной шкале температур (шкале Кельвина), а нуль по этой шкале - абсолютным нулем температуры. Он соответствует t=-273˚С по шкале Цельсия. Абсолютная температура обозначается T Изопроцессы Изопроцессы - это процессы протекающие при неизменном значении одного из параметров ( давление, объем, температура) Уравнение состояния газа Уравнение состояния идеального газа (иногда уравнение Клапейрона или уравнение Менделеева — Клапейрона) — формула, устанавливающая зависимость между давлением, молярным объёмом и абсолютной температурой идеального газа. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории Идеальный газ — математическая модель газа, в которой предполагается, что: 1) потенциальной энергией взаимодействия молекул можно пренебречь по сравнению с их кинетической энергией; 2) суммарный объём молекул газа пренебрежимо мал; 3) между молекулами не действуют силы притяжения или отталкивания, соударения частиц между собой и со стенками сосуда абсолютно упруги; 4) время взаимодействия между молекулами пренебрежимо мало по сравнению со средним временем между столкновениями Абсолютная температура и средняя кинетическая энергия молекул Абсолютная температура является мерой средней кинетической энергии движения молекул Е=3/2кT К- постоянная Больцмана Сравнение газов, жидкостей и твердых тел Кристаллы, аморфные тела и жидкости У кристаллических веществ есть четкая температура плавления, а главное, они характеризуются правильным расположением частиц в определенно строгих точках пространства. Во  время соединения данных точек прямыми линиями рождается пространственный каркас, это собственно и есть кристаллическая решетка. У аморфных веществ нет четкой температуре плавления – при нагревании они со временем размягчаются и переходят в текучее состояние. К аморфным веществам можно отнести, к примеру, шоколад, который тает во рту и в  руках; пластилин, жевательную резинку, пластмассы, воск. В жидкостях существует ближний порядок расположения молекул, отличие от аморфных тел-текучесть, капли имеют шарообразную форму, жидкости могут смачивать и не смачивать поверхность. Внутренняя энергия Вну́тренняя эне́ргия термодинамической системы (обозначается как E или U) — это сумма энергий теплового движения молекул и межмолекулярных взаимодействий. В аксиоматической термодинамике движение молекул не рассматривается, и внутренняя энергия термодинамической системы определяется как функция состояния системы, приращение которой в любом процессе для адиабатически изолированной системы равно работе внешних сил при переходе системы из начального состояния в конечное Закон сохранения энергии в тепловых явлениях Изменение внутренней энергии тела равно сумме количества теплоты переданного телу и работы совершаемой над телом Замечание: -А пишется в случаи, когда работа совершается самим телом Тепловые двигатели Теплово́й дви́гатель — устройство, совершающее работу за счет использования внутренней энергии, тепловая машина, превращающая тепло в механическую энергию, использует зависимость теплового расширения вещества от температуры.Типы: двигатели внутреннего сгорания, ракетные двигатели и паровая турбина.Принцип действия: нагреватель-рабочее тело или газ-холодильник Холодильники и кондиционеры Холодильники передают тепло от менее нагретого тела (продукты) более нагретому телу (воздух в помещении) Кондиционе́р — устройство для поддержания оптимальных климатических условий в квартирах, домах, офисах, автомобилях, а также для очистки воздуха в помещении от нежелательных частиц. Предназначен для снижения температуры воздуха в помещении при жаре, или (реже) — повышении температуры воздуха в холодное время года в помещении Необратимость процессов и второй закон термодинамики Явления, которые протекают только водном направлении, называют необратимыми.Второй закон термодинамики: невозможен процесс, единственным результатом которого, была бы передача теплоты от холодного тела к горячему. Плавление и кристаллизация Плавле́ние — это процесс перехода тела из кристаллического твёрдого состояния в жидкое, то есть переход вещества из одного агрегатного состояния в другое. Кристаллиза́ция — процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния в твёрдое кристаллическое с образованием кристаллов Испарение и конденсация Испаре́ние — процесс фазового перехода вещества из жидкого состояния в парообразное или газообразное, происходящий на поверхности вещества. Процесс испарения является обратным процессу конденсации (переход из парообразного состояния в жидкое). Конденса́ция — переход вещества в жидкое или твёрдое состояние из газообразного. Максимальная температура, ниже которой происходит конденсация, называется критической Q=mr r- удельная теплота парообразования