2.4. Явления переноса

1. Общая характеристика явлений переноса.

Явлениями переноса называется необратимые процессы в термодинамически неравновестных системах, в которых происходит пространственный перенос энергии (теплопроводность), массы (диффузии) и импульса (внутреннее трение) авнение теплопроводности.

2. Физический смысл коэффициента диффузии и его выражение согласно кинетической теории

Это масса переносимого вещества убывающая через единицу площади сечения за единицу времени при единичном градиенте плотности в направлении ее убывания. D=1/3υ_al, l-длина свободного пробега.

3. Физический смысл коэффициента вязкости и его выражение согласно кинетической теории.

Величина равная силе внутреннего трения F действующая на единицу площади слоя жидкости при единичном градиенте скорости. η=1/3υ_alρ

4. Физический смысл коэффициента теплопроводности и его выражение согласно кинетической теории.

Равен количеству теплоты, которое переносится через единицу площади S за единицу времени при единичном Q. k=1/3υ_alρc_v

2.5. Реальные газы

1. Силы межмолекулярного взаимодействия (график).

2. Потенциальная энергия взаимодействия молекул (график).

3. Что называют потенциальной ямой?

Потенциальная яма (U_min): равна работе которую необходимо совершить чтобы развести молекулы на бесконечно большое расстояние (работа против сил притяжения).

4. Соотношения между потенциальной энергией взаимодействия молекул W_П и кинетической энергией теплового движения W_К для различных агрегатных состояний.

5. Уравнение Ван-дер-Ваальса для 1 моля газа

(p+a/v)(v-b)=RT

6. Каков физический смысл поправок a и b в уравнении Ван-дер-Ваальса

а – поправка на взаимодействие молекул, в – поправка на собственный объем молекул

7. Изобразите изотермы Ван-дер-Ваальса для разных температур.

8. Что такое фаза, фазовый переход?

Фаза – совокупность всех частей системы, обладающих одинаковым химическим составом и находящихся в одинаковом термодинамическом состоянии. Фазовый переход – это переход вещества из одной фазы в другую.

9. Какие явления относятся к фазовым переходам 1 рода?

Сопровождается поглощением или выделение теплоты, изменением энтропии. (плавление, кристаллизация, парообразование, сублимация, конденсация

10. Какие явления относятся к фазовым переходам 2 рода?

Изменяется скачкообразно теплоемкость (переход из ферромагнетиков в парамагнетики, и наоборот переходит в сверхпроводимое состояние)

11. Нарисовать фазовую диаграмму для однокомпонентной смеси и указать на ней кривые плавления, испарения, сублимации

12. Что называется тройной точкой?

Точка, в которой пересекаются кривые фазового равновесия и которая, следовательно, определяет условия одновременного равновесного сосуществования трех фаз вещества.

13. Что называют критической температурой?

14. Что называется сублимацией?

Процесс покидания молекул с поверхности твердого тела называется сублимацией.

3.Электричество и магнетизм

3.1. Электростатика

1. Что такое электрическое поле?

Это поле возникающее вокруг заряженного тела.

2. Закон сохранения электрического заряда.

Алгебраическая сумма электрических зарядов любой замкнутой системы остается не изменой, какие бы процессы ни происходили внутри данной системы.

3. Закон Кулона.

Сила взаимодействия F между двумя неподвижными зарядами, находящимися в вакууме, пропорциональна зарядам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними

4. Что называется напряженностью электрического поля?

Векторная физическая величина, определяемая силой, действующей на единичный положительный заряд, помещенный в данную точку поля. E=F/q

5. Напряженность поля точечного заряда.

E=kq/r²

6. Принцип суперпозиции полей.

7. Что называют силовыми линиями электрического поля? Нарисуйте силовые линии поля точечного заряда.

Линии, касательные к которым в каждой точке совпадают с направление вектора E.

8. Поток вектора напряженности.

9. Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в вакууме.

Поток вектора напряженности электрического поля в вакууме сквозь произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности зарядов, деленных на ε₀.

10. Поверхностная плотность заряда. Напряженность поля равномерно заряженной бесконечной плоскости.

σ=dq/dS, где dq – заряд малого элемента заряженной поверхности площадью dS. Напряженность поля равномерно заряженной бесконечной плоскости: E=σ/2ε₀ε

11. Поверхностная плотность заряда. Напряженность поля двух разноименно заряженных плоскостей.

σ=dq/dS, где dq – заряд малого элемента заряженной поверхности площадью dS. Напряженность поля двух разноименно заряженных плоскостей: E=σ/ε₀

12. Линейная плотность заряда. Напряженность поля равномерно заряженной бесконечной нити.

τ=dq/dl, где dq – заряд малого участка заряженной линии длиной dl. Напряженность поля равномерно заряженной бесконечной нити: E=τ/2πεε₀.

13. Какое поле называется однородным?

Электрическое поле называется однородным, если напряженность одинакова во всех точках пространства.

14. Чему равна работа сил электростатического поля по перемещению заряда из одной точки поля в другую?

A=q(φ₁-φ₂)

15. Что называется потенциалом?

Потенциал – это величина, равная потенциальной энергии единичного положительного заряда. Φ=W/q₀.

16. Потенциал поля точечного заряда.

φ=kq/r

17. Что называют эквипотенциальной поверхностью? Какой угол составляет эквипотенциальная поверхность с силовой линией?

Поверхность, во всех точках которой потенциал одинаковый называется эквипотенциальной. Составляет угол 90⁰.

18. Что называют эквипотенциальной поверхностью? Нарисуйте эквипотенциальные поверхности поля точечного заряда.

Поверхность, во всех точках которой потенциал одинаковый называется эквипотенциальной.

19. Что называется разностью потенциалов?

Разность потенциала двух точек поля равна работе сил поля по перемещению единичного положительного заряда из одной точки в другую.

20. Связь между напряженностью и потенциалом.

21. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля.

Циркуляция вектора напряженности электростатического поля числено равна работе, которую совершает электростатические силы при перемещение единичного положительного электрического заряда по замкнутому пути.

22. Чему равна циркуляция вектора напряженности электростатического поля?

23. Что является силовой и энергетической характеристикой электростатического поля?

Силовая характеристика – напряженность, энергетическая – потенциал.

24. Что такое электрический диполь?

Это система двух связанных точек одинаковых по модулю и противоположных по знаку точечных заряда расстояние, между которыми гораздо меньше расстояния до рассматриваемой точки.

25. Что называется дипольным моментом (электрическим моментом диполя)?

Величина диполя, характеризующаяся векторной величиной, называется электрическим моментом диполя. P_i=ql

26. Какие молекулы называются неполярными?

Молекулы у которых при отсутствие электрического поля отсутствует дипольный момент

27. Какие молекулы называются полярными?

При отсутствие внешнего электрического поля, молекулы обладают дипольным моментом отличным от нуля.

28. Что называется электронной поляризацией диэлектрика?

Молекулы неполярных диэлектриков под действием внешнего электрического поля приобретают дипольный момент и выстраиваются вдоль поля.

29. Что называется ориентационной поляризацией диэлектрика?

Ориентационная поляризация – молекулы полярных диэлектриков, обладающие дипольным моментов, выстраиваются преимущественно вдоль поля.

30. Что называют поляризацией диэлектрика?

Это явление приобретения помещенным в электрическое поле диэлектриком полярность.

31. Что называется поляризованностью?

Это отношение электрического дипольного момента малого объема ΔV диэлектрика к величине этого объема: p=1/ΔV*Σp_i..

32. Зависимость поляризованности диэлектрика от напряженности электрического поля для изотропных диэлектриков.

33. Какие заряды называются связанными? Свободными?

Связанными называют заряды, которые входят в состав атомов и молекул, а также заряды ионов в кристаллических твердых телах с ионной решеткой. Свободные – заряды, носители тока, дырки, ионы, избыточные заряды.

34. Пластина из диэлектрика помещена в конденсатор. Чему равна напряженность результирующего поля в диэлектрике?

35. Что показывает диэлектрическая проницаемость вещества?

Она показывает во сколько раз напряженность поля внутри диэлектрика меньше чем в вакууме.

36. Взаимосвязь между диэлектрической проницаемостью и диэлектрической восприимчивостью вещества.

ε=1+χ

37. Вектор электрического смещения.

При переходе из одной среды в другую напряженность электрического поля меняется скачкообразно, для характеристики непрерывного электростатического поля вводится вектор электрического смещения (D)

38. Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в диэлектрике. Поток вектора смещения электростатического поля в диэлектрике сквозь произвольную замкнутую поверхность равен алгебраической сумме заключенных внутри этой поверхности свободных электрических зарядов.

39. Условия на границе раздела двух диэлектриков.

40. Условия на границе раздела проводник-диэлектрик.

41. Что такое сегнетоэлектрик? Чем отличается сегнетоэлектрик от всех остальных диэлектриков?

Сегнетоэлектриками называются, кристаллические диэлектрики, в которых поляризация сохраняется после исчезновения электрического поля. Отличаются наличием области самопроизвольной поляризации.

42. Проводнику сообщен некоторый заряд. Чему равна напряженность поля внутри проводника? Потенциал?

43. Незаряженный проводник помещен в однородное электрическое поле с напряженностью . Какова напряженность поля внутри проводника?

Е=0

44. Что называют электроемкостью проводников? От чего зависит электроемкость? В каких единицах измеряется?

Электроемкость проводника численно равна заряду, который нужно сообщить этому проводнику, для того чтобы изменить его потенциал на единицу. C=q/φ. Измеряется [Ф]

45. Емкость конденсатора. От чего зависит емкость конденсатора?

Емкость конденсатора – физическая величина, равная отношению заряда q, накопленного в конденсаторе, к разности потенциалов φ₁-φ₂ между обкладками: C=q/Δφ. Зависит от форма, размера и диэлектрика.

46. Емкость плоского конденсатора.

47. Параллельное соединение конденсаторов. Чему равна общая емкость?

С_общ=С₁+С₂+…

48. Последовательное соединение конденсаторов. Чему равна общая емкость?

1/С_общ=1/С₁+1/С₂+…

49. Энергия заряженного конденсатора.

W=qU/2=q²/2C=CU²/2

50. Объемная плотность энергии электростатического поля.

w=W/V=1/2εε₀E²=1/2ED