Шпаргалка по "Физике"

      

Итак, общая  полезная работа

А=А₁+А₂-А₃-А₄.

По закону сохранения энергии, А=Q₁-Q₂ Можно доказать, что для цикла Карно КПД определяется следующим образом:

h=(T₁-T₂)/T₁,

То есть он будет приближаться к единице, если те

46. Работа идеального газа в изопроцессах.

Первый закон термодинамики (закон сохранения энергии для  тепловых процессов) определяет количественное соотношение между изменением внутренней энергии системы дельта U, количеством теплоты Q, подведенным к ней, и суммарной работой внешних сил A, действующих на систему.

Первый закон термодинамики - Изменение внутренней энергии системы при ее переходе из одного состояния в другое равно сумме количества теплоты, подведенного к системе извне, и работы внешних сил, действующих на нее:

Первый закон термодинамики - количество теплоты, подведенное к системе, идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами:

Частные случаи первого  закона термодинамики для изопроцессов

При изохорном процессе объем газа остается постоянным, поэтому  газ не совершает работу. Изменение  внутренней энергии газа происходит благодаря теплообмену с окружающими  телами:

При изотермическом процессе количество теплоты, переданное газу от нагревателя, полностью расходуется  на совершение работы:

Q=A'

При изобарном расширении газа подведенное к нему количество теплоты расходуется как на увеличение его внутренней энергии и на совершение работы газом:

Адиабатный процесс - термодинамический процесс в  теплоизолированной системе.

47. Уде́льная теплоёмкость (Удельная теплота нагревания на один градус, обозначается как c) вещества определяется как количествотепловой энергии, необходимой для повышения температуры одного килограмма вещества на один градус Кельвина.

Единицей СИ для удельной теплоёмкости является Джоуль на килограмм-Кельвин. Следовательно, удельную теплоёмкость можно рассматривать как теплоёмкость единицы массы вещества. На значение удельной теплоёмкости влияет температура вещества. К примеру, измерение удельной теплоёмкости воды даст разные результаты при 20 °C и 60 °C.

Формула расчёта  удельной теплоёмкости:  , где   — удельная теплоёмкость,   — количество теплоты, полученное веществом при нагреве (или выделившееся при охлаждении),   — масса нагреваемого (охлаждающегося) вещества,   — разность конечной и начальной температур вещества.

  48. Уравнение  теплового баланса

  Q = m₁c₁(t'₁ - t"₁)η = m₂c₂(t"₂ - t'₂),

  где m₁, m₂  - расходы горячего и холодного теплоносителей, кг/с;

  c_1, c₂ - их средние, массовые, изобарные теплоемкости, кДж/(кгК);

  h - КПД теплообменника; индексы: 1, 2 -  горячий и холодный теплоносители;

49. фазовый переход  пар – жидкость

Тетрадь 

50. тетрадь. 

51. насыщенный и ненасыщенный  пар 

Насыщенный  пар — пар, находящийся в термодинамическом равновесии с жидкостью или твёрдым телом того же состава.

Давление насыщенного  пара обычно сильно зависит от температуры. При равенстве внешнего давления давлению насыщенного пара происходит кипение (жидкости).     

При некоторой определённой температуре — температуре кипения, зависящей от внешнего давления на тело, парообразование начинается во всей массе тела и при достаточном притоке тепла извне к телу продолжается до тех пор, пока всё тело не перейдет в пар. Увеличивая внешнее давление, можно повышать температуру кипения, но лишь до определённого предела — критической температуры, выше которой тело при всяком давлении может существовать лишь в газообразном виде. Если поместить вещество в замкнутом пространстве при постоянной температуре, то образующийся из него пар будет мало-помалу заполнять пространство и, представляя газообразное тело, будет производить определённое давление на стенки сосуда и на вещество; это давление будет, согласно закону Дальтона, прилагаться к тому давлению, которое производят уже находящиеся в названной замкнутой оболочке другие газы, напр. воздух. По мере увеличения количества выделившегося пара будет расти и производимое им давление, а следовательно, и его упругость, но лишь до известного предела, после которого дальнейшее выделение пара прекращается (но не парообразование, см. испарение). Опыты показали, что при данной температуре выделение пара прекращается, независимо от сосуда и других наполняющих его газов, тогда, когда упругость пара достигла определённой величины, которую называют упругостью паров данного вещества, насыщающего пространство при данной температуре, или, сокращённо, упругостью насыщенного пара данного вещества при данной температуре.     

Испарением называется фазовый переход из жидкого состояния в газообразное. С точки зрения молекулярно-кинетической теории, испарение – это процесс, при котором с поверхности жидкости вылетают наиболее быстрые молекулы, кинетическая энергия которых превышает энергию их связи с остальными молекулами жидкости. Это приводит к уменьшению средней кинетической энергии оставшихся молекул, т. е. к охлаждению жидкости (если нет подвода энергии от окружающих тел).     

Конденсация – это процесс, обратный процессу испарения. При конденсации молекулы пара возвращаются в жидкость.

Если пар, не находится в состоянии равновесия со своей жидкостью, то такой пар называется ненасыщенным праом. 

52. влажность воздуха

влажность - это мера, характеризующая содержание водяных  паров в воздухе.Относительная влажность - это количество воды, содержащейся в воздухе при данной температуре по сравнению с максимальным количеством воды, которое может содержаться в воздухе при той же температуре в виде пара.

Другими словами, относительная  влажность показывает, сколько еще  влаги не хватает, чтобы при данных условиях окружающей среды началась конденсация. Эта величина характеризует степень насыщения воздуха водяным паром. При расчете оптимальной влажности воздуха в помещении говорят именно об относительной влажности. Например, при температуре 21°С один килограмм сухого воздуха может содержать до 15,8 г влаги. Если 1 кг сухого воздуха содержит 15,8 г воды, то говорят, что относительная влажность воздуха составляет 100 %. Если то же самое количество воздуха содержит 7,9 г воды при той же температуре, то, по сравнению с максимально возможны количеством влаги, отношение составит: 7,9/15,8=0,50 (50 %). Следовательно, относительная влажность такого воздуха будет 50 %.  

53. кипение жидкости

  Кипение - это интенсивное парообразование, которое происходит при нагревании жидкости не только с поверхности, но и внутри неё.  
 
 
Кипение  происходит с поглощением теплоты. 
Большая часть подводимой теплоты расходуется на разрыв связей между частицами вещества,  
остальная часть - на работу, совершаемую при расширении пара. 
В результате энергия взаимодействия между частицами пара становится больше, чем между частицами жидкости, поэтому внутренняя энергия пара больше, чем внутренняя энергия жидкости при той же температуре.  
Количество теплоты, необходимое для перевода жидкости в пар в процессе кипения можно расчитать  
по формуле:

  .  
где m - масса жидкости (кг), 
L - удельная теплота парообразования.

  Удельная теплота парообразования показывает, какое количество теплоты необходимо, чтобы превратитъ в пар 1 кг данного вещества при температуре кипения.Единица удельной теплоты парообразования в системе СИ:  
[ L ] = 1 Дж/ кг  
С ростом давления температура кипения жидкости повышается, а удельная теплота парообразования уменьшается и наоборот. 
 
 
 
Во время кипения температура жидкости не меняется.. 
Температура кипения зависит от давления, оказываемого на жидкость. 
Каждое вещество при одном и том же давлении имеет свою температуру кипения.  
При увеличением атмосферного давления кипение начинается при более высокой температуре, при уменьшении давления - наоборот.. 
Так, например, вода кипит при 100 °С лишь при нормальном атмосферном давлении. 
 
 

  54. поверхностное натяжение  жидкости

Пове́рхностное  натяже́ние — термодинамическая характеристика поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз, определяемая работой обратимого изотермокинетического образования единицы площади этой поверхности раздела при условии, что температура, объем системы и химические потенциалы всех компонентов в обеих фазах остаются постоянными.

Поверхностное натяжение  имеет двойной физический смысл — энергетический (термодинамический) и силовой (механический). Энергетическое (термодинамическое) определение: поверхностное натяжение — это удельная работа увеличения поверхности при её растяжении при условии постоянства температуры. Силовое (механическое) определение: поверхностное натяжение — это сила, действующая на единицу длины линии, которая ограничивает поверхность жидкости^[1].Сила поверхностного натяжения направлена по касательной к поверхности жидкости, перпендикулярно к участку контура, на который она действует. Сила поверхностного натяжения пропорциональна длине того участка контура, на который она действует. Коэффициент пропорциональности γ — сила, приходящаяся на единицу длины контура — называется коэффициентом поверхностного натяжения. Он измеряется в ньютонах на метр. Но более правильно дать определение поверхностному натяжению, как энергии (Дж) на разрыв единицы поверхности (м²). В этом случае появляется ясный физический смысл понятия поверхностного натяжения.Поверхностное натяжение может быть на границе газообразных, жидких и твёрдых тел. Обычно имеется в виду поверхностное натяжение жидких тел на границе «жидкость — газ». В случае жидкой поверхности раздела поверхностное натяжение правомерно также рассматривать как силу, действующую на единицу длины контура поверхности и стремящуюся сократить поверхность до минимума при заданных объёмах фаз.

В общем случае прибор для измерения поверхностного натяжения  называется тензиометр.

55. смачивание и капиллярность

Молекулы разных веществ притягиваются друг к  другу с разной силой. Пронаблюдаем это на опыте.

Подвесим на тонкой пружине стеклянную пластину и поднесем к ней снизу сосуд с водой. Когда пластина коснется воды, начнем поднимать ее вместе с пружиной вверх. Мы увидим, что пластина как бы прилипла к воде и продолжает оставаться на ее поверхности, несмотря на то что пружина растягивается все сильнее и сильнее (рис. 75, б). Когда сила упругости пружины превысит силу межмолекулярного притяжения, удерживающую пластину на поверхности воды, пластина оторвется от воды (рис. 75, в). При этом на нижней поверхности пластины останется тонкийслой воды. Наличие этого слоя на стекле говорит о том, что разрыв произошел не в местах соприкосновения молекул воды с молекулами стекла, а там, где молекулы воды соприкасались друг с другом. Отсюда следует, что сила притяжения молекул воды друг к другу слабее силы притяжения молекул воды к стеклу. 
 
В тех случаях, когда молекулы жидкости притягиваются к молекулам твердого тела сильнее, чем друг к другу, жидкость растекается по твердому телу и образует на его поверхности тонкую пленку. Растекание жидкости по поверхности твердого тела называют смачиванием этого тела.

Так, например, вода смачивает стекло, дерево, кожу и  многие другие вещества.

Если, однако, опустить в воду пластину, изготовленную не из стекла, а, например, из воска или парафина, то, вынув эту пластину из воды, мы найдем ее сухой. Это означает, что вода не смачивает воск и парафин. Вода не смачивает также все жирные поверхности.

Несмачиваемость объясняется тем, что молекулы жидкости сильнее притягиваются  друг к другу, чем к молекулам твердого тела.

Когда жидкость не смачивает  твердое тело, она не растекается  по его поверхности тонкой пленкой, а собирается в круглые капельки. Такие капельки (или шарики) образует, например, ртуть на стекле Не смачивается  ртутью и чугун. А вот золото и цинк ртутью смачиваются.

Явления смачивания и несмачивания учитывают и используют на практике. Мы вытираемся полотенцами, сделанными из ткани, смачиваемой водой.

Хорошее смачивание необходимо при крашении и стирке, обработке фотографических материалов, нанесении лакокрасочных покрытий, склеивании различных материалов и т. д.