17. Существует два классических определения второго закона термодинамики :

Кельвина и Планка. Не существует циклического процесса, который извлекает количество теплоты из резервуара при определенной температуре и полностью превращает эту теплоту в работу. (Невозможно построить периодически действующую машину, которая не производит ничего другого, кроме поднятия груза и охлаждения резервуара теплоты)

Клаузиуса. Не существует процесса, единственным результатом которого является передача количества теплоты от менее нагретого тела к более нагретому. (Невозможен круговой процесс, единственным результатом которого было бы производство работы за счет охлаждения теплового резервуара)

Оба определения второго закона термодинамики опираются на первый закон термодинамики, утверждающий, что энергия убывает.

Второй закон связан с понятием энтропии (S).

Энтропия порождается всеми процессами, она связана с потерей системы способности совершать работу. Рост энтропии - стихийный процесс. Если объем и энергия системы постоянны, то любое измение в системе увеличивает энтропию. Если же объем или энергия системы меняются, энтропия системы уменьшается. Однако, энтропия вселенной при этом не уменьшается.

Для того, чтобы энергию можно было использовать, в системе должны быть области с высоким и низким уровнями энергии. Полезная работа производится в результате передачи энергии от области с высоким уровнем энергии к области с низким уровнем энергии.

• 100% энергии не может быть преобразовано в работу

• Энтропия может вырабатываться, но не может быть уничтожена

18. Электрический заряд – это физическая величина, характеризующая свойство частиц или тел вступать в электромагнитные силовые взаимодействия.

Электрический заряд обычно обозначается буквами q или Q.

Совокупность всех известных экспериментальных фактов позволяет сделать следующие выводы:

Существует два рода электрических зарядов, условно названных положительными и отрицательными.

Заряды могут передаваться (например, при непосредственном контакте) от одного тела к другому. В отличие от массы тела электрический заряд не является неотъемлемой характеристикой данного тела. Одно и то же тело в разных условиях может иметь разный заряд.

Одноименные заряды отталкиваются, разноименные – притягиваются. В этом также проявляется принципиальное отличие электромагнитных сил от гравитационных. Гравитационные силы всегда являются силами притяжения.

Одним из фундаментальных законов природы является экспериментально установленный закон сохранения электрического заряда.

В изолированной системе алгебраическая сумма зарядов всех тел остается постоянной:

q₁ + q₂ + q₃ + ... +q_n = const.

Линейная плотность заряда – заряд, приходящийся на единицу длины, Кл/м:

Поверхностная плотность заряда – заряд, приходящийся на единицу поверхности, Кл/м² :

Дискретность Известно, что если привести в соприкосновение два одинаковых проводящих шарика, один из которых до соприкосновения был заряженным, а другой нет, то после разведения этих шариков на каждом из них будет один и тот же заряд, составляющий половину от первоначального заряда заряженного шарика. Что будет, если делить таким способом заряд снова и снова? Можно ли этот процесс вести бесконечно? Вопрос не лишен смысла, но эксперимент, установивший, что процесс деления не может продолжаться бесконечно, был поставлен иначе. Эксперимент придумал и осуществил Милликен. В нём маленькие капельки масла удерживались в воздухе в состоянии покоя за счет того, что имели электрический заряд, и кроме гравитационного поля на них действовало ещё и электрическое поле. Воздух вместе с капельками освещался ультрафиолетовым светом, и заряды капелек изредка под воздействием света изменялись. Милликен установил, что заряды капелек всегда были равны целому числу, умноженному на некоторый весьма малый заряд, который был назван элементарным зарядом. Его величина в системе СИ равна: 1,6×10^-19Кл.

19. Закон Кулона.сила взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. F=k|q₁||q₂|\r²

20. Каждое заряженное тело создает в окружающем пространстве электрическое поле. Это поле оказывает силовое действие на другие заряженные тела. Главное свойство электрического поля – действие на электрические заряды с некоторой силой. Таким образом, взаимодействие заряженных тел осуществляется не непосредственным их воздействием друг на друга, а через электрические поля, окружающие заряженные тела.

Электрическое поле, окружающее заряженное тело, можно исследовать с помощью так называемого пробного заряда – небольшого по величине точечного заряда, который не производит заметного перераспределения исследуемых зарядов.

Для количественного определения электрического поля вводится силовая характеристика напряженность электрического поля.

Напряженностью электрического поля называют физическую величину, равную отношению силы, с которой поле действует на положительный пробный заряд, помещенный в данную точку пространства, к величине этого заряда:

Для наглядного изображения электрического поля используют силовые линии. Эти линии проводят так, чтобы направление вектора Е в каждой точке совпадало с направлением касательной к силовой линии (рис. 1.2.1). При изображении электрического поля с помощью силовых линий, их густота должна быть пропорциональна модулю вектора напряженности поля

.

Силовые линии кулоновских полей положительных и отрицательных точечных зарядов изображены на рис. 1.2.2. Так как электростатическое поле, создаваемое любой системой зарядов, может быть представлено в виде суперпозиции кулоновских полей точечных зарядов, изображенные на рис. 1.2.2 поля можно рассматривать как элементарные структурные единицы («кирпичики») любого электростатического поля.

По принципу суперпозиции для электростатических сил, результирующая сила, действующая на пробный заряд равна сумме сил, действующих со стороны каждого заряда в отдельности

 F⃗ rez=Q1q4πε0r⃗ 0−r⃗ 1|r⃗ 0−r⃗ 1|3+Q2q4πε0r⃗ 0−r⃗ 2|r⃗ 0−r⃗ 2|3+…+QNq4πε0r⃗ 0−r⃗ N|r⃗ 0−r⃗ N|3=∑Nk=1Qkq4πε0r⃗ 0−r⃗ k|r⃗ 0−r⃗ k|3.

Для вычисления напряженности поля, эту силы необходимо разделить на величину пробного заряда. Тем самым, мы доказали принцип суперпозиции для напряженности электрического поля: напряженность поля, создаваемого системой зарядов, равна сумме напряженностей полей, создаваемых каждым зарядом в отдельности: E⃗ =E⃗ 1+E⃗ 2+…+E⃗ N=∑Nk=1E⃗ k=∑Nk=1Qk4πε0r⃗ 0−r⃗ k|r⃗ 0−r⃗ k|3.

Поле точечного заряда.

Пусть поле создаётся точечным зарядом Q. Внесём в точку А этого поля пробный точечный заряд q (рис. 1.3.) На него в поле будет действовать сила, равная .Но эту же силу можно записать, воспользовавшись законом Кулона (1.1) Сопоставив эти два уравнения, легко получить выражение для напряжённости электрического поля, созданного точечным зарядом Q: Напряжённость поля точечного заряда  прямо пропорциональна величине заряда Q, создающего поле, и обратно пропорциональна квадрату расстояния от заряда, до той точки поля, в которой измеряется напряжённость.

В любой точке такого поля вектор напряженности направлен по радиусу от положительного заряда (+Q), либо к заряду, если он отрицателен (–Q).