Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Молекула көлемін ескеру
|
|
. Бір моль газдың кө лемі келесі шамағ а тең болады: (
).
2) Молекулалардың тартылыс кү шін ескеру
Ван-дер-Ваальстің зерттеулері ішкі қ ысым молекулалар концентрациясының квадратына тура, мольдік кө лем (
) квадратына кері пропорционал болатынын кө рсетті: 
,
мұ ндағ ы а – газдың табиғ атына тә уелді болатын тұ рақ ты шама. Осы екі тү зетуді Клапейрон тең деуіне енгізсек, нақ ты газдың бір молі ү шін кү й тең деуін аламыз (Ван-дер-Ваальс тең деуі): 
.
Нақ ты газдың ішкі энергиясы (44-сұ рақ)
Идеал газдың ішкі энергиясы толығ ымен оның температурасына ғ ана тә уелді жә не молекулалардың жылулық қ озғ алысының кинетикалық энергиясымен анық талады: 
,
мұ ндағ ы 
– газдың тұ рақ ты кө лемдегі мольдік жылусыйымдылығ ы, 
– газ молекуласының еркіндік дә режесі. Нақ ты газдардың ішкі энергиясын есептегенде, молекулааралық кү штерді тудыратын потенциалдық энергияны ескеру керек. Сондық тан, ішкі энергия кинетикалық жә не потенциалдық энергиялардың қ осындасына тең: 
.
Нақ ты газдың ішкі энергиясы оның кинетикалық жә не потенциалдық энергиялардың қ осындысына тең. Сондық тан ол Т температурағ а жә не V кө лемге тә уелді болады 
.
Идеал газ вакуумда адиабаттық ұ лғ айғ анда, оның температурасы ө згермейді.
Н ақ ты газ кө лемі вакуумда ұ лғ айғ ан кезде, ол салқ ындайды, сығ ылғ ан кезде – қ ызады.
Остроградский-Гаусс теоремасын аттас зарядталғ ан шексіз жазық бет жә не аттас емес зарядталғ ан екі жазық бет арасындағ ы ө ріс кернеуліктерін есептеу ү шін қ олдану(53-54-сұ рақ)
. Бұ л тең деу Гаусс теоремасының математикалық ө рнегі болып табылады. Оның анық тамасы: вакуумдегі электр ө рісі векторының кез келген пішіндегі тұ йық бет бойынша ағ ыны, оның ішінде жатқ ан зарядтардың алгебралық қ осындысын электр тұ рақ тысына 
-ге бө лгенге тең. Егер зарядтар берілген кө лемде 
тығ ыздық пен ү здіксіз таралып орналасқ ан болса, осы 
кө лемінің ішіндегі жиынтық заряд: 
Осы тең дікті ескере отырып, Гаусс теоремасын электр ө рісі ү шін тө мендегідей тү рде жазуғ а болады: 
.
Ом заң ының диффтық жә не интдық тү рлері. Қ ткізгіш кедергісі, меншікті кедергі. Кедергінің температурағ а тә уелділігі(65-сурак)
Металдардың ө ткізгіштігінің классикалық электрондық теориясы тә жірибелік жолмен ұ сынылғ ан электр тогының негізгі заң дарын: Ом жә не Джоуль-Ленц заң дарын алуғ а мү мкіндік берді. Ток тығ ыздығ ы ү шін Ом заң ы 
,
мұ ндағ ы 
жә не 
-векторларының бағ ыттары бірдей болғ андық тан, соң ғ ы ө рнекті мына тү рде жазуғ а болады: 
. Ток тығ ыздығ ының жылулық қ уаты ү шін Джоуль-Ленц заң ы мына тү рге келеді: 
.
Бұ л ө рнектердегі 
- меншікті электр ө ткізгіштігі, оғ ан кері шама, яғ ни 
- ө ткізгіштің меншікті кедергісі деп аталады.
От кізгіштің температурасы артқ анда, кристалдық тордың тү йіндеріндегі иондар тербелісі кү шейеді. Нә тижесінде, электрондар иондармен жиірек соқ тығ ысады. Бұ л олардың ө ткізгіштегі бағ ытталғ ан қ озғ алысына кедергі жасайды, сондық тан кедергі артып, ток кемиді. Ө ткізгіш кедергісінің температурағ а тә уелділігі былай анық талады:
бұ дан 
.
Серпімді деформация. Гук заң ы (19-сұ рақ)
Кү штің ә серінен стержень 1 абсолютті деформация деп аталатын шамағ а созылады. Деформациялану дә режесін
салыстырмалы деформация деп аталатын қ атынаспен бағ алайды. Ағ ылшын физигі Р.Гук аз деформациялану кезінде стерженьнің салыстырмалы созылуы кернеуге тура пропорционал болатынын дә лелдеді (Гук заң ы):
E мұ ндағ ы E – Юнг модулі немесе серпімділік модулі деп аталатын пропорционалдық коэффициент. Демек, Юнг модулі бірге тең болатын салыстырмалы созылым тудыратын кернеумен анық талады.
Сұ йық тық тың ламинарлық жә не турбуленттік ағ ысы. Рейнолде саны (23-сұ рақ)
Сұ йық тық тың ағ ысы ламинарлық жә не турбуленттік деп екіге бө лінеді. Сұ йық тық тың жеке қ абаттары бір-біріне қ арағ анда параллель, яғ ни сұ йық қ абатта бірі-бірімен араласпай қ озғ алатын болса, онда ол ағ ыс ламинарлық деп аталады. Идеал сұ йық тың қ алыптасқ ан стационарлы ағ ысы кез-келген жылдамдық тарда ламинарлық болады.
Сұ йық бө лшектерінің жылдамдығ ы артып, шекті мә нге жеткенде ә р қ абаттарының бір-бірімен араласатын болса сұ йық тың ағ ыны турбуленттік деп аталады. Турбуленттік ағ ыста ә рбір бө лшектердің жылдамдық тары ретсіз ө згереді, яғ ни ағ ыс стационарлы емес. Тү тік бойымен сұ йық ағ ысы кезіндегі ағ ыстың бір тү рінен екінші тү рге кө шу шарты Рейнольдс саны деп аталатын шамамен анық талады 
, мұ ндағ ы: 
– кинематикалық тұ тқ ырлық, 
– сұ йық тық тың тығ ыздығ ы, 
– орташа ағ ыс жылдамдығ ы, 
– тү тік диаметрі. Турбуленттік ағ ысқ а ө ту ү шін Рейнольдс саны мына аралық та болуы керек 
. 
кезінде ағ ыс ламинарлық болады.
Серіппелі маятник (46-сұ рақ)
Гармониялық осциллятор деп қ озғ алыс заң ы 
тең деу арқ ылы сипатталатын жү йені айтады. Серіппелік маятник – абсолют серпімді серіппе мен оғ ан ілінген, квазисерпімді 
(
–серіппе қ атаң дығ ы)кү ш ә серінен тербелетін массасы 
жү ктен тұ ратын жү йе. Маятниктің қ озғ алыс заң ы:
немесе 
. Серіппелік маятник 
заң ы бойынша гармониялық тербеліс жасайтынын кө реміз. Тербелістің циклдік жиілігі мен периоды келесі ө рнектермен анық талады:
жә не 
.
Толық механикалық энергия. Механикадағ ы энергияның сақ талу жә не тү рлену заң ы (10-сұ рақ)
Консервативті жү йедегі толық механикалық энергия уақ ыт бойынша ө згермейді. 
.
Жү йенің энергиясы бір тү рден екінші тү рге ө тіп, жү йе бө лшектерінің арасына бө лінеді бірақ, жү йенің толық энергиясының ө згерісі барлық процесте де осы жү йеге сырттан алынғ ан энергияғ а тең болады. Бұ л табиғ аттың іргелі заң ының бірі. Бұ л заң табиғ атта уақ ыттың біртектілігінен келіп шығ атын салдар болып, уақ ыттың бастапқ ы мезетіне салыстырғ анда физикалық заң дардың инвариант (ө згермейтіндігін) екендігін кө рсетеді.
Термодинамикалық жү йе жә не оның параметрлері. Кельвиннің абсолютті температура шкаласы жә не оның Цельсий шкаласымен байланысы. Температураның абсолют нө лі (24-сұ рақ)
Термодинамикада тепе-тең діктегі макроскопиялық жү йелердің жалпы қ асиеттері мен олардың бір термодинамикалық кү йден екінші кү йге ауысу процестері зерттеледі. Термодинамикалық жү йе деп бір-бірімен жә не сыртқ ы денелермен зат пен энергия алмасушы дараланғ ан макроскопиялық денелер жү йесін айтады. Жү йенің кү йін сипаттау ү шін жү йенің термодинамикалық параметрлері (кү й параметрлері) деп аталатын физикалық шамалар енгізілген. Оларғ а р – қ ысым, 
– кө лем, Т – температура, п – концентрация жә не т.б. жатады. Қ ысым р – дененің бірлік бетіне нормаль бойымен ә сер ететін кү шке тең шама 
Ө лшемі Па 
Жү йенің температурасы – оның бө лшектерінің жылулық қ озғ алыс қ арқ ынының ө лшемі. Физикада бірнеше температуралық шкала қ олданылады. Мысалы, Кельвин (
) жә не Цельсий (
) шкалаларындағ ы температуралар ө зара байланыс: T = t + 273, 15 ө рнегімен байланысқ ан.
Қ алыпты кү йде термодинамикалық параметрлер келесі мә ндерге тең болады: p =1, 013· 105 Па, VM =22, 4· 10-3 м3, T =273, 15 K.
Диффузия (Фик заң ы) (31-сұ рақ)
Диффузия деп газ, сұ йық тық, қ атты дене кү йіндегі екі дене ө зара жанасқ анда олардың бө лшектерінің араласу жә не бір - бірінің ішіне ө ту қ ұ былыстарын айтады. Егер концентрациясы n химиялық біртекті газ (немесе тығ ыздығ ы 
) х осьі бойынша ө згерсе, онда зат тасымалдау қ ұ былысы Фик заң ымен сипатталады: 
мұ ндағ ы: 
– 
уақ ытта 
аудан арқ ылы тасымалдану бағ ытында ө тетін газ массасы; 
– х ө сі бойынша тығ ыздық градиенті (ө згерісі); 
– диффузия коэффициенті. Газдардың молекула - кинетикалық теориясынан диффузия коэффициентін анық тауғ а болады: 
, мұ ндағ ы 
- бө лшектердің орташа арифметикалық жылдамдығ ы, 
- молекулалардың еркін жү ру жолының орташа ұ зындығ ы.
Ішкі кедергі: тұ тқ ырлық (Ньютон заң ы) (32-сұ рақ)
Ішкі кедергі (тұ тқ ырлық ) бір - бірімен араласпай ә ртү рлі жылдамдық пен параллель қ озғ алатын газ немесе сұ йық тық қ абаттары арасында пайда болады.
.Молекулалардың бір қ абаттан екінші қ абатқ а импульс тасымалдау нә тижесінде екі қ абат арасында Ньютон заң ымен анық талатын ішкі ү йкеліс кү ші пайда болады 
.Мұ ндағ ы: 
– ішкі ү йкеліс коэффициенті (динамикалық тұ тқ ырлық); 
– қ абаттардың қ озғ алыс бағ ытына перпендикуляр бағ ытталғ ан жылдамдық градиенті; 
– ү йкелісуші қ абаттардың ауданы/ Ньютон заң ын бө лшектердің қ абаттар арасында тасымалдайтын импульсі ү шін де жазуғ а болады:
.
Кинетикалық теория негізінде тұ тқ ырлық коэффициенті ү шін келесі ө рнек анық талғ ан:
,
мұ ндағ ы: 
– газ тығ ыздығ ы, 
- молекулалардың еркін жү ру жолының орташа ұ зындығ ы, - олардың орташа арифметикалық жылдамдығ ы.
Жылуө ткізгіштік (Фурье заң ы) (33-сұ рақ)
Жылуө ткізгіштік – газдың температурасы жоғ ары, яғ ни, энергиясы жоғ ары қ абатынан температурасы тө мен, яғ ни, энергиясы тө мен қ абатына жылу тасымалдау қ ұ былысы.
Егер газ температурасы х ө сі бағ ытында ө згеретін болса, онда оның ішкі энергияның жылуө ткізгіштік арқ ылы осы бағ ытта тасымалдауны Фурье заң ымен сипатталады: 
, мұ ндағ ы 
– dt уақ ытта аудан арқ ылы оғ ан перпендикуляр бағ ытта жылуө ткізгіштік арқ ылы тасымалданатын жылу мө лшері; 
– температура градиенті; 
– жылуө ткізгіштік коэффициенті. Молекула – кинетикалық теория арқ ылы жылуө ткізгіштік коэффициенті ү шін келесі ө рнекті табуғ а болады: 
,
мұ ндағ ы - бө лшектер қ озғ алысының орташа арифметикалық жылдамдығ ы,, - молекулалардың еркін жү ру жолының орташа ұ зындығ ы, - газ тығ ыздығ ы, 
- газдың тұ рақ ты кө лемдегі меншікті жылу сыйымдылығ ы
Термодинамиканың екінші жә не ү шінші бастамасы (41-сұ рақ)
Кө птеген эксперименттердің нә тижелерін талдай отырып, ғ алымдар екінші текті мә ң гіқ озғ алтқ ыш жасау мү мкін емес деген тұ жырымғ а келді. Бұ л тұ жырымдама термодинамиканың екінші бастамасы деген аталды.
1) жылуды толығ ымен жұ мысқ а айналдыратын периодты жылу машинасын жасау мү мкін еме 
2) жылу ө здігінен температурасы жоғ ары денеден температурасы тө мен денеге ғ ана ө туі мү мкін 
.
3-бастамасы. 
болғ анда ғ ана 
болады. Бірақ температураны абсолюттік нө лге дейін тө мендету мү мкін емес. Бұ л Нернст теоремасы дә лелдеген термодинамиканың ү шінші бастамасы. Сондық тан, ә рқ ашан 
болады 
Тұ рақ ты электр ток. Ток кү ші жә не ток тығ ыздығ ы (63-сұ рақ)
Электр зарядтарының бір бағ ыттағ ы реттелген қ озғ алысын электр тогы деп атайды. Ток кү ші деп бірлік уақ ытта ө ткізгіштің кө лденең қ имасынан ө тетін заряд мө лшерімен ө лшенетін скаляр шаманы айтады. Егер dt уақ ытта мө лшері dq заряд тасымалданса, онда ток кү ші 
. болады. Уақ ыт бойынша ө згермейтін (I = const) токты - тұ рақ ты ток деп атайды. Ток кү шінің ө лшем бірлігі БХЖ-де - ампер (А). Ток тығ ыздығ ы векторы ток бағ ытымен бағ ытталғ ан жә не оның сан мә ні ток бағ ытына перпендикуляр dS ауданы арқ ылы ө тетін dІ ток кү шінің осы ауданғ а қ атынасына тең болады: 
мұ ндағ ы - 
тогы ө тетін аудан. БХЖ-де ток тығ ыздығ ының ө лшеmi 
.
Ток жұ мысы жә не қ уаты. Джоуль Ленц заң ы(66-cұ paқ)
Ө ткізгіштен ток ө ткен кезде ө ткізгіш қ ызады. Осығ ан байланысты W-ды жылу қ уаттылығ ының тығ ыздығ ы деп атайды. Джоуль-Ленц заң ының дифференциал тү рі:
W = E 2
ө ткізгіштің берілген бө лігінде t уақ ытта шығ арылатын жылу мө лшері мынағ ан тең болады:
Q I 2 R t