![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Задачі для самостійного розв’язування
1. Верхній кінець свинцевого дроту діаметром d = 2 см і довжиною 60 м закріплений нерухомо. До нижнього кінця підвішений вантаж масою 100 кг. Знайти механічну напругу s матеріалу: 1) у нижнього кінця; 2) на середині довжини; 3) у верхнього кінця дроту. 2. Який найбільший вантаж може витримати сталевий дріт діаметром d = 1 мм, не виходячи за межу пружності 294 МПа? Яку частку первісної довжини складає подовження дроту при цьому вантажі? 3. Свинцевий дріт підвішений у вертикальному положенні за верхній кінець. Яку найбільшу довжину може мати дріт, не обриваючись під дією сили ваги? Межа міцності свинцю дорівнює 12, 3 МПа. 4. Гиря масою 10 кг, що прив'язана до дроту, обертається з частотою 2 с–1 навколо вертикальної осі, що проходить через кінець дроту, сковзаючи при цьому без тертя по горизонтальній поверхні. Довжина дроту дорівнює 1, 2 м, площа S її поперечного перерізу дорівнює 2 мм2. Знайти механічну напругу s металу дроту. Масою її знехтувати. 5. Однорідний стрижень довжиною 1, 2 м, площею поперечного перерізу S = 2 см2 і масою 10 кг, обертається з частотою 2 с–1 навколо вертикальної осі, що проходить через кінець стрижня, сковзаючи при цьому без тертя по горизонтальній поверхні. Знайти найбільшу механічну напругу матеріалу стрижня при даній частоті обертання. 6. До вертикального дроту довжиною 5 м і площею поперечного перерізу 2 мм2 підвішений вантаж масою 5, 1 кг. У результаті дріт подовжився на 0, 6 мм. Знайти модуль Юнга матеріалу дроту. 7. До сталевого стрижня довжиною 3 м і діаметром d = 2 см підвішений вантаж масою 2, 5*103 кг. Визначити механічну напругу s у стрижні, відносне й абсолютне подовження стрижня. 8. Дріт довжиною 2 м і діаметром d = 1 мм натягнутий практично горизонтально. Коли до середини дроту підвісили вантаж масою m = 1 кг, дріт розтягнувся настільки, що точка підвісу опустився на 4 см. Визначити модуль Юнга Е матеріалу дроту. 9. Яку роботу А необхідно виконати, щоб розтягти на 1 мм сталевий стрижень довжиною 1 м і площею S поперечного перерізу 1 см2?
Тема 8 Перший закон термодинаміки. Внутрішня енергія і засоби її зміни. Теоретичні відомості Макросистемою називається система, що складається з великої кількості частинок. Термодинаміка – це розділ фізики, у якому розглядається поведінка макросистем з використанням понять і параметрів, що характеризують систему в цілому. Молекулярна або статистична фізика розглядає стан макросистеми на основі уявлень про молекулярну будівлю речовини. Стан макросистеми характеризують величинами, що називаються термодинамічними параметрами (тиск р, об’єм V, температура Т і інші). Стан системи є рівноважним, якщо всі параметри її мають визначені і сталі значення при незмінних зовнішніх умовах. Будь який реальний процес проходить через послідовність нерівноважних станів. Але якщо такий вплив здійснюється досить повільно, то можна сказати, що процес проходить через послідовність рівноважних станів. Такий процес називають квазістатичним. Температура – це фізична величина, що характеризує стан термодинамічної рівноваги макросистеми. Якщо при встановленні теплового контакту між тілами одне з тіл передає енергію іншому за допомогою теплопередачі, то вважають, що перше тіло має більшу температуру, ніж друге. Будь який метод виміру температури вимагає встановлення температурної шкали. Для цього використовують деякі особливі точки. За міжнародною угодою температурну шкалу будують по тройній точці води (Ттр). У термодинамічній шкалі температур (шкалі Кельвіна) приймається по визначенню, що Ттр = 273, 15 К. При такому значенні Ттр інтервал між точками плавлення льоду і кипіння води практично дорівнює 100 кельвін, і температури цих точок дорівнюють приблизно 273, 15 і 373, 15 К. При цьому варто враховувати, що 1К=1°С. Температура t по шкалі Цельсія зв'язана з температурою по шкалі Кельвіна співвідношенням: t = Т – 273, 15. Температуру Т = 0 називають абсолютним нулем, йому відповідає t=–273, 15 °С. Внутрішня енергія – це енергія частинок, з яких складається речовина. Вона містить у собі: - сумарну кінетичну енергію хаотичного руху молекул у Ц–системі; - власну потенціальну енергію взаємодії всіх молекул; - внутрішню енергію молекул, атомів і ядер. Внутрішня енергія є функцією стану. При зміні стану збільшення внутрішньої енергії визначається тільки кінцевим і початковим станами і не залежить від процесу, при якому система переводиться з одного стану в інший. Способи зміни внутрішньої енергії: 1. виконати над системою роботу; 2. передати системі кількість теплоти Q. Кількістю теплоти називається міра зміни внутрішньої енергії при теплопередачі. Теплопередачею називається сукупність мікроскопічних процесів, що приводять до передачі енергії від одного тіла до іншого. Закон збереження енергії з урахуванням теплових процесів називається першим початком термодинаміки. Якщо над системою виконали роботу
Якщо система виконує роботу А проти зовнішніх сил, то з урахуванням третього закону Ньютона можна записати:
Отримане вираження є математичним записом першого початку термодинаміки: Кількість теплоти, що передана макросистемі, йде на збільшення її внутрішньої енергії і на здійснення системою роботи над зовнішніми тілами. У диференціальній формі перший закон термодинаміки має вигляд:
де S – площа поршня. Якщо поршень переміститься на відстань dx, то газ виконає роботу: або враховуючи, що
Повна робота при переході системи зі стану 1 у стан 2 визначається з вираження:
|