Основное уравнение МКТ идеального газа

Волны.

Тело называется упругим, а его деформации, вызываемые внешними воздействиями, называются упругими деформациями, если они полностью исчезают после прекращения этих воздействий.

Газообразное тело и жидкость беспрепятственно изменяют свою форму в соответствии с формой занимаемого их сосуда - они не обладают упругостью формы. В то же время им присуща объемная упругость, т.е. способность сопротивляться изменению их объема.

Твердые тела помимо объемной упругости обладают упругостью формы, которая проявляется в их сопротивлении деформации сдвига.

Упругими, или механическими, волнами называются механические возмущения (деформации), распространяющиеся в упругой среде. Тела, которые, воздействуя на среду, вызывают эти возмущения, называются источниками волн.

Звуковыми, или акустическими, волнами называются упругие волны малой интенсивности, т.е. слабые механические возмущения.

Упругая волна называется продольной, если частицы среды колеблются в направлении распространения волны. Продольные волны связаны с объемной деформацией упругой среды и поэтому могут распространяться в любой среде - твердой, жидкой, газообразной. пример - звуковые волны в воздухе.

Упругая волна называется поперечной, если частицы среды колеблются, оставаясь в плоскостях, перпендикулярных к направлению распространения волны. Поперечные волны связаны с деформацией сдвига упругой среды и, следовательно, могут образовываться и распространяться только в средах, обладающих упругостью формы, т.е. в твердых телах. пример - волны, распространяющиеся вдоль струн музыкальных инструментов.

Особое место занимают поверхностные волны - распространяющиеся вдоль свободной поверхности жидкости, возникающие под действием внешних воздействий (падение тел, движение ветра). В образовании этих волн определяющую роль играют силы поверхностного натяжения и тяжести.

Среда называется однородной, если ее физические свойства, существенные в рассматриваемых задачах, не изменяются от точки к точке. Среда, однородная в отношении одних физических свойств, может быть неоднородной в отношении других. Монокристаллическое тело однородно по своим упругим свойствам и в то же время неоднородно для рентгеновских лучей.

Среда называется изотропной, если ее физические свойства одинаковы во всех направлениях. Среда, изотропная в отношении одних физических свойств, может быть анизотропной в отношении других. Кристаллы кубической системы оптически изотропны, а в отношении упругих свойств - анизотропны. Газы и жидкости в отсутствие внешних полей обычно изотропны в отношении любых физических свойств.

Среда называется линейной, если между величинами, характеризующими рассматриваемое внешнее воздействие на среду и вызываемое им изменение состояния среды, существует прямо пропорциональная связь. Диэлектрик является линейной средой по своим электрическим свойствам, если его диэлектрическая проницаемость не зависит от напряженности электрического поля.

Уравнение бегущей волны. Бегущими волнами называются волны, которые,в отличие от стоячих волн переносят энергию в пространстве.

Уравнением упругой волны называется зависимость от координат и времени скалярных и векторных величин, характеризующих колебания среды при прохождении в ней рассматриваемой волны.

Лучом называется линия, касательная к которой в каждой ее точке совпадает с направлением распространения волны, т.е. с направлением переноса энергии волны.

Упругая волна называется синусоидальной, или гармонической, если соответствующие ей колебания частиц среды являются гармоническими. Частота этих колебаний называется частотой волны.

Волновой поверхностью, или фронтом волны, называется геометрическое место точек, в которых фаза колебаний имеет одно и то же значение.

Уравнение плоской волны.

Волна называется плоской, если ее волновые поверхности представляют совокупность плоскостей, параллельных друг другу.

s = f(t-x / v) Уравнение плоской волны распространяющейся вдоль положительного направления оси

s = f(t+x / v) Уравнение плоской волны распространяющейся в противоположном направлении

v - скорость волны

Уравнение плоской синусоидальной волны.

s = Asin(ωt-ω / v · x+ φ₀)

A = const - амплитуда волны

ω = 2π/T - циклическая (круговая) частота волны

T - период колебаний

φ₀ - фаза плоской волны

Уравнение сферической волны.

Волна называется сферической, если ее волновые поверхности имеют вид концентрических сфер. Центр этих сфер называется центром волны.

s = 1 / r · f(t-r / v) Уравнение расходящейся сферической волны

r - расстояние от центра волны до рассматриваемой точки среды.

v - скорость волны

s = a₀ / r · sin(ωt-kr+α) Уравнение синусоидальной сферической волны

А(r) = a₀r - амплитуда волны

a₀ - физическая величина, численно равная амплитуде волны на единичном расстоянии от ее центра

α - начальная фаза колебаний в центре волны

Ф = ωt-kr+α - фаза сферической волны

Длина волны - расстояние, на которое распространяется синусоидальная волна за время, равное периоду колебаний. Длина волны равна расстоянию между двумя ближайшими точками среды, в которых разность фаз колебаний равна 2π.

Наряду с длиной волны используется другая характеристика синусоидальной волны - волновое число.

k = 2π / λ = 2π / vT = ω / v Волновое число

Волновым вектором называется вектор, по модулю равный волновому числу и направленный вдоль луча в рассматриваемой точке среды.

s = Asin[ωt-kr+α] Волновой вектор

r - радиус-вектор точки

α - начальная фаза колебаний в начале координат

Две волны называются когерентными, если разность их фаз не зависит от времени. Источники когерентных волн называются когерентными источниками.

Интерференцией волн называется явление наложения волн, при котором происходит устойчивое во времени их взаимное усиление в одних точках пространства и ослабление в других. Интерферировать могут только когерентные волны, которым соответствуют колебания, совершающиеся вдоль одного и того же или близких направлений.

Если разность хода волн равна целому числу волн (т. е. четному числу полуволн), то в точке наложения этих волн образуется интерференционный максимум.

Интерференционный максимум

Если разность хода волн равна нечетному числу полуволн, то в точке наложения этих волн образуется интерференционный минимум.

Интерференционный минимум

Частным случаем интерференции волн являются стоячие волны. Стоячей волной называется волна, образующаяся в результате наложения двух бегущих синусоидальных волн, которые распространяются навстречу друг другу и имеют одинаковые частоты и амплитуды, а в случае поперечных волн еще и одинаковую поляризацию.

Алплитуда стоячей волны в отличие от амплитуды бегущей волны является периодической функцией координаты х.

A_ст = 2Acos(kx+ α / 2)

Точки, в которых амплитуда стоячей волны равна нулю, называются узлами, а точки, в которых амплитуда максимальна - пучностями стоячей волны.

Kx+ α / 2 = (2m+1) · π / 2 узлы

Kx+ α / 2 = mπ пучности

Расстояния между двумя соседними узлами и между двумя соседними пучностями одинаковы и равны половине длины λ бегущих волн.

3. Молекулярная физика изучает зависимости строения и физических свойств тел от характера движения и взаимодействия между частицами, из которых состоят тела

.

Основывается на молекулярно-кинетической теории: все тела состоят из мельчайших частиц - атомов, молекул или ионов, - находящихся в непрерывном хаотическом движении, которое называется тепловым движением.

Тепловое движение частиц вещества в различных агрегатных состояниях неодинаково. Оно зависит от сил притяжения и отталкивания, действующих между атомами, молекулами и ионами.

Силы притяжения между атомами и молекулами достаточно разреженных газов практически отсутствуют.

Твердые, кристаллические тела характеризуются значительными силами взаимодействия между частицами твердых тел.

Тепловое движение молекул жидкости имеет промежуточный характер между двумя предыдущими.

Идеальным газом называется газ, молекулы которого не взаимодействуют друг с другом на расстоянии и имеют исчезающие малые собственные размеры.

Основные признаки модели идеального газа:

- расстояния между молекулами велики по сравнению с их размерами.

- взаимодействие между молекулами на расстоянии отсутствует.

- при столкновениях молекул действуют большие силы отталкивания.

- время столкновения много меньше времени свободного движения между столкновениями.

Также его можно записать как

p - давление

n - концентрация газа

v - средняя скорость молекул

T - абсолютная температура газа (t^o + 273)

E_к - средняя кинетическая энергия молекул газа

k = 1,38 * 10^-23 постоянная Больцмана

Абсолютная температура - это безусловная мера температуры и одна из главных характеристик термодинамики. Понятие абсолютной температуры было введено У. Томсоном.

Термодинамическая температура - физическая величина, характеризующая интенсивность хаотического, теплового движения всей совокупности частиц системы и пропорциональная средней кинетической энергии поступательного движения одной частицы.

Абсолютная шкала температуры называется так, потому что мерой основного состояния нижнего предела температуры является абсолютный ноль - наиболее низкая возможная температура, при которой ничего не может быть холоднее и теоретически невозможно извлечь из вещества тепловую энергию. Абсолютный ноль определен как 0 K. Что приблизительно равно −273.15 °C.

E_k = ¹ / ₂m ^. v ² Связь между кинетической энергией, массой и скоростью

Таким образом, частицы одинаковой массы и имеющие одинаковую скорость имеют и одинаковую температуру.

Дата добавления: 2014-12-16