50. Английский физик Джеймс

Максвелл A831—1879) на

основании изучения экспериментальных работ Фарадея по электричеству и магнетизму в 1864 г. высказал гипотезу о существовании в природе особых волн, способных распространяться в вакууме. Эти волиы Максвелл назвал электромагнитными волнами.

Для выдвижения гипотезы о

возможности возникновения

электромагнитных волн Макс-

Максвелл имел следующие основания. В 1831 г. Фарадей установил, что любое изменение магнитного потока в контуре вызывает появление в нем индукционного тока. Максвелл объяснил появление

индукционного тока возникновением вихревого электрического поля

при любом изменении магнитного поля. Далее он предположил, что электрическое поле обладает такими же свойствами: при любом изменении электрического поля

в окружающем пространстве воз-

возникает вихревое магнитное поле. Однажды начавшийся процесс взаимного порождения

магнитного и электрического полей должен далее непрерывно

продолжаться и захватывать все новые и новые области в окружающем пространстве Процесс распространения

переменных магнитного и

электрического полей и есть

электромагнитная волна. При

убывании напряженности и ин-

индукции соответствующие векторы имеют противоположное

направление. Электрическое и магнитное поля могут существовать не только в веществе, но и в вакууме.

Поэтому должно быть

возможным распространение

электромагнитной волны в вакууме.

51. При выводе основного уравнения МКТ газов и максвелловского распределения молекул по скоростям предполагалось, что на молекулы газа внешние силы не действуют, поэтому молекулы равномерно распределены по объему. Однако молекулы любого газа находятся в потенциальном поле тяготения Земли. Тяготение и тепловое движение молекул приводят к некоторому стационарному состоянию газа, при котором давление газа с высотой убывает. Больцман обобщил распределение Максвелла на случай поведения частиц в произвольном силовом поле.

Гидростатическое давление столба жидкости или газа: где тогда В итоге мы получаем: − барометрическая формула. − распределение Больцмана во внешнем потенциальном поле. Из нее следует, что при постоянной температуре плотность газа больше там, где меньше потенциальная энергия его молекул.

43,44. Работа при изобарном

расширения газа. Одним из основных термодинамических процессов, совершающихся в большинстве тепловых машин, является процесс расширения газа с совершением работы. Легко определить работу, совершаемую при изобарном расширении газа.

Если при изобарном

расширении газа от объема Vi до

объема Уг происходит - перемещение поршня в цилиндре на расстояние то работа 'А', совершенная газом,

равна A'=Fl=pSl=pAV

где р — давление газа, AV — из-

изменение его объема

При изохорных процессах

работа равна нулю, так как

поршень в цилиндре не пере-

перемещается. Работа при

изобарных процессах пропорциональна площади фигуры на диаграмме р, V под соответствующим

участком изобары (рис. 108).

Следовательно, работа при

произвольном процессе расширения газа

прямо пропорциональна

площади фигуры под

соответствующим участком графика процесса

на диаграмме р, V.

Работа при изотермической

расширении газа. Сравнивая площади фигур под участками изотермы и изобары (рис. 109),

можно сделать вывод, что

расширение газа от объема Vi до

объема V% при одинаковом

начальном значении давления газа сопровождается в случае

изобарного расширения совершением большей работы. Кинетическая энергия беспорядочного движения частиц

пропорциональна температуре Т,

потенциальная энергия

взаимодействия зависит от расстояний между частицами, т. е. от объема V тела. Поэтому в термодинамике внутренняя энергия U тела определяется как функция его макроскопических

параметров, например температуры Т и его объема V.

Внутренняя энергия

идеального газа прямо

пропорциональна его абсолютной температуре.

Следовательно, при изменении

температуры идеального газа

обязательно изменяется его

внутренняя энергия; если

температура остается постоянной, то внутренняя энергия идеального газа не изменяется.

Используя уравнение состоя-

состояния идеального газа и

уравнение можно получить

еще одно выражение для

вычисления внутренней энергии

идеального одноатомного газа:U=3/2pV

U=Q+A. Это выражение закона

сохранения и превращения энергии называется первым законом термодинамики.