Рефераты. Шпора по физике 11 класс

При отклонении маятника от положения рав-новесия он поднимается на высоту h относительно нулевого уровня, следовательно, в точке А маятник обладает потенциальной энергией mgh. При движе-нии к положению равновесия, к точке О, уменьшает-ся высота до нуля, а скорость груза увеличивается, и в точке О вся потенциальная энергия mgh превратит-ся в кинетическую энергию mvг/2. В положении равновесия кинетическая энергия имеет максималь-ное значение, а потенциальная энергия минимальна. После прохождения положения равновесия происхо-дит превращение кинетической энергии в потенци-альную, скорость маятника уменьшается и при мак-симальном отклонении от положения равновесия становится равной нулю. При колебательном движе-нии всегда происходят периодические превращения его кинетической и потенциальной энергий.

При свободных механических колебаниях не-избежно происходит потеря энергии на преодоление сил сопротивления. Если колебания происходят под действием периодически действующей внешней си-лы, то такие колебания называют вынужденными. Например, родители раскачивают ребенка на каче-лях, поршень движется в цилиндре двигателя авто-мобиля, колеблются нож электробритвы и игла швейной машины. Характер вынужденных колеба-ний зависит от характера действия внешней силы, от ее величины, направления, частоты действия и не зависит от размеров и свойств колеблющегося тела. Например, фундамент мотора, на котором он закреп-лен, совершает вынужденные колебания с частотой, определяемой только числом оборотов мотора, и не зависит от размеров фундамента.

При совпадении частоты внешней силы и час-тоты собственных колебаний тела амплитуда вынуж-денных колебаний резко возрастает. Такое явление называют механическим резонансом. Графически за-висимость вынужденных колебаний от частоты дей-ствия внешней силы показана на рисунке 10.

Явление резонанса может быть причиной раз-рушения машин, зданий, мостов, если собственные их частоты совпадают с частотой периодически дей-ствующей силы. Поэтому, например, двигатели в ав-томобилях устанавливают на специальных амортиза-торах, а воинским подразделениям при движении по мосту запрещается идти «в ногу».

При отсутствии трения амплитуда вынужден-ных колебаний при резонансе должна возрастать со временем неограниченно. В реальных системах ам-плитуда в установившемся режиме резонанса опре-деляется условием потерь энергии в течение периода и работы внешней силы за то же время. Чем меньше трение, тем больше амплитуда при резонансе.

Билет №6

Опытное обоснование основных положений МКТ строения вещества. Масса и размер молекул. Постоянная Авогадро

План ответа

1. Основные положения. 2. Опытные доказа-тельства. 3. Микрохарактеристики вещества.

Молекулярно-кинетическая теория -- это раз-дел физики, изучающий свойства различных состоя-ний вещества, основывающийся на представлениях о существовании молекул и атомов, как мельчайших частиц вещества. В основе МКТ лежат три основных положения:

1. Все вещества состоят из мельчайших час-тиц: молекул, атомов или ионов.

2. Эти частицы находятся в непрерывном хао-тическом движении, скорость которого определяет температуру вещества.

3. Между частицами существуют силы притя-жения и отталкивания, характер которых зависит от расстояния между ними.

Основные положения МКТ подтверждаются многими опытными фактами. Существование моле-кул, атомов и ионов доказано экспериментально, мо-лекулы достаточно изучены и даже сфотографирова-ны с помощью электронных микроскопов. Способ-ность газов неограниченно расширяться и занимать весь предоставленный им объем объясняется непре-рывным хаотическим движением молекул. Упругость газов, твердых и жидких тел, способность жидкостей

смачивать некоторые твердые тела, процессы окра-шивания, склеивания, сохранения формы твердыми телами и многое другое говорят о существовании сил притяжения и отталкивания между молекулами. Явление диффузии -- способность молекул одного вещества проникать в промежутки между молекула-ми другого -- тоже подтверждает основные положе-ния МКТ. Явлением диффузии объясняется, напри-мер, распространение запахов, смешивание разно-родных жидкостей, процесс растворения твердых тел в жидкостях, сварка металлов путем их расплавле-ния или путем давления. Подтверждением непре-рывного хаотического движения молекул является также и броуновское движение -- непрерывное хао-тическое движение микроскопических частиц, не-растворимых в жидкости.

Движение броуновских частиц объясняется хаотическим движением частиц жидкости, которые сталкиваются с микроскопическими частицами и приводят их в движение. Опытным путем было дока-зано, что скорость броуновских частиц зависит от температуры жидкости. Теорию броуновского движе-ния разработал А. Эйнштейн. Законы движения час-тиц носят статистический, вероятностный характер. Известен только один способ уменьшения интенсив-ности броуновского движения -- уменьшение темпе-ратуры. Существование броуновского движения убе-дительно подтверждает движение молекул.

Любое вещество состоит из частиц, поэтому количество вещества принято считать пропорцио-нальным числу частиц, т. е. структурных элементов, содержащихся в теле, v.

Единицей количества вещества является моль. Моль -- это количество вещества, содержащее столько же структурных элементов любого вещества, сколько содержится атомов в 12 г углерода С12. От-ношение числа молекул вещества к количеству ве-щества называют постоянной Авогадро:

na = N/v. na = 6,02 * 1023 моль-1.

Постоянная Авогадро показывает, сколько ато-мов и молекул содержится в одном моле вещества. Мо-лярной массой называют величину, равную отноше-нию массы вещества к количеству вещества:

М = m/v.

Молярная масса выражается в кг/моль. Зная молярную массу, можно вычислить массу одной мо-лекулы:

m0 = m/N = m/vNA = М/NA

Средняя масса молекул обычно определяется химическими методами, постоянная Авогадро с вы-сокой точностью определена несколькими физиче-скими методами. Массы молекул и атомов со значи-тельной степенью точности определяются с помощью масс-спектрографа.

Массы молекул очень малы. Например, масса молекулы воды: т = 29,9 *10 -27 кг.

Молярная масса связана с относительной мо-лекулярной массой Mr. Относительная молярная масса -- это величина, равная отношению массы мо-лекулы данного вещества к 1/12 массы атома угле-рода С12. Если известна химическая формула вещест-ва, то с помощью таблицы Менделеева может быть определена его относительная масса, которая, будучи выражена в килограммах, показывает величину мо-лярной массы этого вещества.

Диаметром молекулы принято считать мини-мальное расстояние, на которое им позволяют сбли-зиться силы отталкивания. Однако понятие размера молекулы является условным. Средний размер моле-кул порядка 10-10 м.

Билет №7

Идеальный газ. Основное уравнение МКТ идеального газа. Температура и ее измерение. Абсолютная температура

План ответа

1. Понятие идеального газа, свойства. 2. Объ-яснение давления газа. 3. Необходимость измерения температуры. 4. Физический смысл температуры. 5. Температурные шкалы. 6. Абсолютная темпера-тура.

Для объяснения свойств вещества в газообраз-ном состоянии используется модель идеального газа. Идеальным принято считать газ, если:

а) между мо-лекулами отсутствуют силы притяжения, т. е. моле-кулы ведут себя как абсолютно упругие тела;

б) газ очень разряжен, т. е. расстояние между молекулами намного больше размеров самих молекул;

в) тепловое равновесие по всему объему достигается мгновенно. Условия, необходимые для того, чтобы реальный газ обрел свойства идеального, осуществляются при со-ответствующем разряжении реального газа. Некото-рые газы даже при комнатной температуре и атмо-сферном давлении слабо отличаются от идеальных.

Основными параметрами идеального газа являются давление, объем и температура.

Одним из первых и важных успехов МКТ было качественное и количественное объяснение давления газа на стенки сосуда. Качественное объяснение за-ключается в том, что молекулы газа при столкнове-ниях со стенками сосуда взаимодействуют с ними по законам механики как упругие тела и передают свои импульсы стенкам сосуда.

На основании использования основных поло-жений молекулярно-кинетической теории было по-лучено основное уравнение МКТ идеального газа, ко-торое выглядит так: р = 1/3 т0пv2.

Здесь р -- давление идеального газа, m0 --

масса молекулы, п -- концентрация молекул, v2 -- средний квадрат скорости молекул.

Обозначив среднее значение кинетической энергии поступательного движения молекул идеаль-ного газа Еk получим основное уравнение МКТ иде-ального газа в виде: р = 2/3nЕk.

Однако, измерив только давление газа, невоз-можно узнать ни среднее значение кинетической энергии молекул в отдельности, ни их концентра-цию. Следовательно, для нахождения микроскопиче-ских параметров газа нужно измерение какой-то еще физической величины, связанной со средней кинети-ческой энергией молекул. Такой величиной в физике является температура. Температура -- скалярная физическая величина, описывающая состояние тер-модинамического равновесия (состояния, при кото-ром не происходит изменения микроскопических па-раметров). Как термодинамическая величина температура характеризует тепловое состояние системы и измеряется степенью его отклонения от принятого за нулевое, как молекулярно-кинетическая величина характеризует интенсивность хаотического движения молекул и измеряется их средней кинетической энергией.

Ek = 3/2 kT, где k = 1,38 * 10-23 Дж/К и назы-вается постоянной Больцмана.

Температура всех частей изолированной си-стемы, находящейся в равновесии, одинакова. Изме-ряется температура термометрами в градусах раз-личных температурных шкал. Существует абсолют-ная термодинамическая шкала (шкала Кельвина) и различные эмпирические шкалы, которые отличают-ся начальными точками. До введения абсолютной шкалы температур в практике широкое распростра-нение получила шкала Цельсия (за О °С принята точка замерзания воды, за 100 °С принята точка ки-пения воды при нормальном атмосферном давлении).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9



2012 © Все права защищены
При использовании материалов активная ссылка на источник обязательна.