Вопрос 31.

Тепловые двигатели - устройства, превращающие внутреннюю энергию топлива в механическую энергию. Коэффициентом полезного действия (КПД) теплового двигателя называют отношение работы,совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя:

Идеальная тепловая машина Карно - модель теплового двигателя, в котором рабочим телом является идеальный газ. КПД машины Карно

где Т1 - температура нагревателя, T2 - температура холодильника.

Реальная тепловая машина не может иметь КПД, превышающий КПД идеальной тепловой машины.

Второе начало термодинамики — физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов передачи тепла между телами. Второе начало термодинамики запрещает так называемые вечные двигатели второго рода, показывая, что невозможно всю внутреннюю энергию системы превратить в полезную работу.

Вопрос 32.

В природе существует два рода электрических зарядов: положительные и отрицательные. Положительный заряд возникает, например, на стекле, натертом кожей или сукном, а отрицательный – на эбоните, натертом шерстью или шелком. Примером элементарных частиц, имеющих элементарный отрицательный заряд, является электрон. Примером элементарных частиц, имеющих элементарный положительный заряд, является протон. Система зарядов называется изолированной, если между ней и внешними телами нет обмена электрическими зарядами. Опыты показывают, что при соприкосновении тел, между ними происходит обмен зарядами. Однако при этом выполняется закон сохранения заряда: в изолированной системе алгебраическая сумма электрических зарядов остается постоянной.

Этот закон выполняется и в мире элементарных частиц. В системе могут образовываться новые заряженные частицы, но одновременно с этим в этой же системе появляются заряды противоположного знака, но суммарный заряд изолированной системы не изменяется.

Точечными зарядами называют заряды, сосредоточенные на телах, размеры которых пренебрежимо малы по сравнению с расстояниями между ними.

Сила взаимодействия между двумя точечными неподвижными электрическими зарядами в вакууме прямо пропорциональна величине этих зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними:

- закон Кулона, где k – коэффициент пропорциональности, зависящий от выбора системы единиц. Система СИ: л=9*109; система СГСЭ: к=1

Вопрос 33.

Каждая частица, обладающая электрическим зарядом, создает вокруг себя особую форму материи, которая называется электрическим полем. Другая частица находится в этом поле и на нее действует сила со стороны электрического поля. Поле заданного заряда характеризуется по силе действия его на другой заряд, помещенный в данную точку. Очевидно, такой способ характеристики поля трудоемкий и поэтому не удобен. Нужна величина, которая зависела бы не от заряда, который помещен в данное поле, а от заряда, создающего его. Поэтому в качестве второго заряда берут положительный пробный заряд. В этом случае отношение силы взаимодействия к величине пробного заряда называют напряженностью:

Если в числитель данной величины вместо F подставить значение ее, взятое из закона Кулона, то получим, что силовая характеристика поля Е в вакууме зависит только от того заряда, который создает это поле:

Вектор, равный произведению абсолютной диэлектрической проницаемости на напряженность электрического поля, называется электрической индукцией.

Д=εε0Е. Вектор индукции имеет то же направление, что и вектор напряженности, но в отличие от предыдущей характеристики новая не зависит от среды, через которую проходит электрическое поле. Этой характеристикой удобно пользоваться в расчетах полей, проходящих через несколько различных диэлектриков. Электрическое поле весьма наглядно представляется с помощью линий напряженности (силовых линий). Линией напряженности электрического поля называется линия, в каждой точке которой касательная совпадает с вектором напряженности поля. Силовые линии проводятся с такой густотой, чтобы число линий, пронизывающих воображаемую площадку в 1 м², перпендикулярную полю, было равно напряженности поля в данном месте. Принцип суперпозиции полей: напряженность поля, созданного системой электрических зарядов, равна геометрической сумме напряженности поля созданного каждым зарядом в отдельности.