Рівняння Клапейрона.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА

Білет №

1. Пароутворення і конденсація. Види пароутворення. Кількість теплоти пароутворень..

2. Поділ ядер урану. Ланцюгова реакція. Ядерний реактор. Термоядерні реакції.

3. Задача. Визначити силу тяжіння між Землею і Сонцем, якщо маси їх дорівнюють відповідно 6,0 × 10²¹ кг і 2 × 10³⁰ кг, а відстань між ними 1,5 × 10¹¹ м.

1. Випаровування.

Випаровування – це явище переходу ріди­ни в газоподібний стан.Випаровування рідин відбувається за будь-якої температури. Швидкість випаровування залежить від температури рідини, площі її поверхні, від при­роди речовини та наявності вітру.

Кипіння

Кипіння – це процес пароутворення, що від­бувається з усього об’єму рідини й супроводжу­ється утворенням і зростанням бульбашок пари. Температура кипіння – це температура, за якої рідина кипить. Температура кипіння стала для кожної рідини.

2. Фактори, від яких залежить температура кипіння

Температура кипіння залежить від:

• зовнішнього тиску;

• роду речовини;

• наявності в рідині розчинених газів.

3. Кількість теплоти, яка поглинається (ви­діляється) під час пароутворення, конденсації

Для підтримки кипіння рідини потрібно надавати їй певну кількість теплоти. Досліди показують, що кількість теплоти, яка необхідна для перетворення рідини на пару за сталої температури, прямо пропор­ційна масі речовини та залежить від роду речовини.

Питома теплота пароутворення – це фізич­на величина, що характеризує певну речовину і дорівнює кількості теплоти, яку необхідно передати рідині масою 1 кг, щоб за незмінної температури перетворити її на пару.

Позначається символом r, обчислюється за формулою:? в СІ вимірюється в Дж/кг.

Питому теплоту пароутворення визначають до­слідним шляхом і заносять до таблиць. Розглянемо таку таблицю у підручнику.

Щоб обчислити кількість теплоти, необхідну для перетворення рідини на пару за сталої темпе­ратури, потрібно питому теплоту пароутворення цієї рідини помножити на ії масу: Q = r∙m.

Дуже ретельні вимірювання показують, що під час конденсації пари виділяється точно така сама кількість теплоти, яка потрібна для перетворення її на пару.

1. Штучне перетворення атомних ядер (Резерфорд 1919 р.) Ядра азоту бомбардувалися α-частинками. При цьому виникали ядра кисню і вилітали протони.

2. Відкриття нейтрона (Чедвік 1932р.)

Ланцюгова ядерна реакція – це реакція, в якій нейтрони, що спричинюють її, утворюються як продукти цієї реакції.

Ізотопи урану:

Природний уран складається переважно з двох ізотопів:

- 99,3% ділиться під дією швидких нейтронів і не завжди;

- 0,7% ділиться під дією швидких і повільних нейтронів.

7. Коефіцієнт розмноження нейтронів – це відношення кількості нейтронів у даному поділі до кількості нейтронів у попередньому поділі.

Якщо , то реакція прискорюється;

Якщо , то реакція сповільнюється;

Якщо , то реакція з однаковою швидкістю.

Коефіцієнт розмноження залежить від таких факторів:

а) ядра урану захоплюють нейтрони з наступним поділом;

б) ядра урану захоплюють нейтрони без поділу;

в) нейтрони захоплюються продуктами поділу, сповільнювачем та конструктивними елементами реактора;

г) нейтрони вилітають назовні.

8. Ядерний реактор – це пристрій, в якому проходить керована ланцюгова ядерна реакція.

Будова ядерного реактора:

а) ядерне паливо ();

б) сповільнювач нейтронів (важка вода);

в) теплоносій (вода);

г) регулювальні стержні (кадмій або бор);

д) захисна оболонка.

Критична маса – це найменша маса речовини, що ділиться, при якій може відбуватися ланцюгова ядерна реакція.

Застосування ядерної енергії:

1942 – вперше проведена керована ланцюгова ядерна реакція в США (Фермі);

1946 – перший ядерний реактор в СРСР;

1954 – перша атомна електростанція в СРСР;

Атомні криголами, підводні човни, атомні годинники.

Некерована ланцюгова ядерна реакція відбувається в атомній бомбі (уранова або плутонієва)

3.ЗАДАЧА

Білет №

1. Внутрішня енергія, способи її змін. Перший закон термодинаміки.

2. Поверхневий шар рідини. Змочуюча і незмочуюча рідина. Капілярні явища. Висота рідини в капілярі.

3. Задача. Який внутрішній опір акумулятора, якщо він при опорі зовнішнього кола в 1 Ом дає струм в 1 А, а при опорі 2,5 Ом – 0,5 А?

1. 1. Внутрішня енергія ідеального одноатомного газу.

Одноатомний газ –це газ, який складається з окремих атомів, необ’єднаних в молекули.

Внутрішня енергія ідеального одноатомного газу складається тільки з кінетичної енергії поступального руху атомів.

U – внутрішня енергія

- внутрішня енергія ідеального одноатомного газу

m – внутрішня енергія одноатомного газу

М – молярна маса

R – 8,314 – універсальна газова стала

T - абсолютна температура

2. Способи зміни внутрішньої енергії

Питома теплоємність(с) - це кількість теплоти, яка потрібна для нагрівання 1 кг речовини на 1^оС. Вимірюється в (задана в таблицях).

- кількість теплоти при нагріванні та охолодженні.

Закон збереження енергії (загальне формулювання).

Енергія в природі не виникає з нічого і не зникає. Повна енергія є величина стала. Енергія може перетворюватися з одного виду в інший.

Закон збереження енергії поширений на теплові процеси називається першим законом термодинаміки.

І закон термодинаміки: Кількість теплоти, яка передана системі, іде на зміну внутрішньої енергії системи і на виконання роботи самою системою.

- І закон термодинаміки

- кількість теплоти, яка передана системі

- зміна внутрішньої енергії

- робота самої системи, Дж

3. Неможливість створення «вічного» двигуна

При адіабатному стиску газ нагрівається, а при розширенні – охолоджується.

4. Необоротний процес – це процес, який може проходити в зворотньому напрямі тільки, як одна із ланок більш складнішого процесу.

Задача

Білет №

1. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії, їх дослідне підтвердження. Пояснення агрегатних станів речовини на основі МКТ. Маса і розмір молекул. Стала Авогадро.

2. Коливальний рух. Гармонічні коливання. Зміщення, амплітуда. Період, частота, фаза коливань.

3. Задача. Обчислити енергію зв’язку ядра гелію ₂ Не⁴..

Молекулярна фізика – це розділ фізики, який вивчає фізичні властивості тіл, особливості агрегатних станів речовини і процеси фазових переходів.

Молекулярна фізика поділяється на молекулярно-кінетичну теорію і термодинаміку.

Молекула – це найменша частинка речовини, яка здатна самостійно існувати і зберігати хімічні властивості даної речовини.

Атом – це найменша частинка речовини, яка здатна самостійно існувати і зберігати хімічні властивості даного хімічного елемента.

2. Основні положення МКТ:

а) речовина складається з частинок: молекул, атомів, іонів (протонів, нейтронів), між якими є проміжки;

б) частинки безладно і хаотично рухаються;

в) частинки взаємодіють між собою силами притягання та відштовхування.

3. Дослідне підтвердження основних положень МКТ:

а) дифузія – це процес вирівнювання концентрації молекул даної речовини в просторі, зумовлений хаотичним рухом молекул;

б) броунівський рух – це безладний рух маленьких частинок, завислих в рідині або газі під впливом хаотичного руху молекул.

4. Внутрішня енергія – це сума потенціальної енергії взаємодії і кінетичної енергії руху частинок, з яких складається речовина.

5. Відносна молекулярна маса М_r – це відношення маси однієї молекули даної речовини до маси атома вуглецю

m_о – маса однієї молекули

m_ос – маса атома вуглецю Одна атомна одиниця маси (1 а.о.м.) – це маси атому вуглецю.

1 а.о.м.=1,66·10^-27кг

Відносні атомні маси визначають за таблицею Менделєєва.

6. Кількість речовини - це відношення кількості молекул (атомів) даної речовини до кількості атомів в 0,012 кг вуглецю

N – кількість молекул (атомів) даної речовини

N_А – число Авогадро – це кількість атомів в 0,012 кг вуглецю

N_А =6,02·10²³моль^-1 – число Авогадро

Кількість речовини вимірюється в молях

1 моль – це така кількість речовини, яка містить стільки молекул (атомів), скільки є атомів в 0,012 кг вуглецю.

1 моль будь-якої речовини містить однакову кількість молекул (число Авогадро).

7. Молярна маса М – це маса одного моля речовини.

- молярна маса (через масу однієї молекули)

- кількість речовини (через масу всіх молекул)

m – маса всіх молекул

Один моль будь-якого газу за нормальних умов займає об’єм 22,4л

Гармонічні коливання – це періодичні зміни фізичної величини з часом, що відбувається відповідно до закону sin чи cos.

Період коливань (Т) – це час, через який рух тіла повністю повторюється (здійснюється одне повне коливання). Вимірюється в секундах.

Частота коливань () – це кількість повних коливань, які здійснюються за одиницю часу. Вимірюється в Герцах.

Циклічна частота () – це кількість повних коливань, які здійснюються за 2π секунд. Вимірюється в

Амплітуда коливань – це модуль найбільшого значення величини, що змінюється.

- період (через частоту)

- частота (через період)

- циклічна частота (через частоту)

- циклічна частота (через період)

3. Рівняння гармонічних коливань виражає залежність від часу фізичної величини, що змінюється. Їх загальний вигляд такий:

Рівняння гармонічних коливань:

- для зміщення

- для швидкості

- для прискорення

, , - амплітуди зміщення, швидкості і прискорення

t – час (c)

- циклічна частота

, , - миттєві значення зміщення, швидкості і прискорення

Загальний вигляд гармонічних рівнянь:

- фаза коливань – це величина, яка визначає положення тіла в будь-який момент часу.

- початкова фаза, значення якої залежить від вибору початку відліку часу.

ЗАДАЧА

Білет №

1. Кінетична і потенціальна енергія. Закон збереження енергії в механічних процесах.

2. Робота в потужність струму. Закон Джоуля-Ленца. Коротке замикання.

3. Задача. Знайти густину кисню, якщо він перебуває при 290° К і тиску

30 × 10 ⁴ Па.

Енергія – це фізична величина, яка є мірою різних форм матерії.

Види енергії: механічна,внутрішня, електромагнітна, хімічна, світлова, ядерна.

2. Закон збереження енергії (загальне формулювання): енергії не виникає з нічого і не зникає. Повна енергія залишається сталою. Енергія може перетворюватися з одного виду в інший.

3. Механічна енергія – це фізична величина, яка є загальною мірою різних видів механічного руху і різних взаємодій.

а) Кінетична енергія – це енергія рухомого тіла.

б) Потенціальна енергія – це енергія, обумовлена взаємодією тіл або частинок тіла.

Потенціальна енергія тіла, піднятого над Землею:

Потенціальна енергія пружно-деформованого тіла:

Потенціальна енергія гравітаційної взаємодії двох матеріальних точок:

4. Закон збереження механічної енергії: повна механічна енергія замкнутої системи тіл, які взаємодіють силами тяжіння і пружності, залишається сталою (при цьому потенціальна енергія може перетворюватися в кінетичну і навпаки).

5. Механічна робота - фізична величина, яка дорівнює добутку модулів сили і переміщення.

- якщо напрям сили співпадає з напрямом переміщення

- якщо сила напрямлена під кутом до переміщення

Теорема про кінетичну енергію: робота всіх сил, що діють на тіло, дорівнює зміні його кінетичної енергії.

6. Потужність - це величина, що дорівнює відношенню виконаної роботи до часу виконання.

7. ККД - це відношення корисної роботи до всієї виконаної роботи, виражене у відсотках.

3. Робота електричного струму.

При створенні струму на заряджені частинки діють електричні сили, які виконують роботу. Цю роботу називають роботою електричного струму.

- робота струму (через силу і напругу).

- робота струму (через напругу і опір), (паралельне).

- робота струму (через силу струму і опір), (послідовне).

4. Потужність електричного струму – це відношення роботи електричного струму до часу виконання.

- загальна формула потужності

Потужність вимірюється в Вт:

Ватметр – прилад для вимірювання потужності.

5. Одиниці вимірювання роботи електричного струму – Робота електричного струму вимірюється у Дж, Вт.с, кВт. год.

1 Вт.с = 1Дж

1кВт.год. =1000Вт.3600с = 3,6.106 Вт.с = 3,6.106 Дж

1МВт.год. = 3,6.109 Дж

Робота електричного струму вимірюється лічильниками електричної енергії в кВт.год.

6. Закон Джоуля - Ленца:

Сила тяжіння – сила, з якою тіла притягуються до Землі.

2. Закон всесвітнього тяжіння: сила притягання між двома матеріальними точками прямо пропорційна добутку їх мас і обернено пропорційна квадрату відстані між ними. - гравітаційна стала

3. Прискорення вільного падіння біля поверхні Землі визначається за формулою: .

Прискорення вільного падіння на висоті над поверхнею Землі визначається за формулою: .

4. Вага тіла – це сила, з якою тіло діє на опору чи підвіс внаслідок притягання його до Землі.

Якщо опора перебуває в стані спокою або рухається прямолінійно і рівномірно, то вага тіла за величиною і напрямком співпадає з силою тяжіння.

Якщо опора горизонтальна, вага тіла є силою пружності, з якою тіло діє на опору.

Якщо опора – похила площина, то вага тіла – рівнодійна сил пружності і тертя спокою.

Вага тіла, яке рухається з прискоренням, змінюється.

- вага тіла, якщо прискорення тіла напрямлене вертикально вгору

- вага тіла, якщо прискорення тіла напрямлене вертикально вниз

5. Перевантаження показує, у скільки разів збільшується вага тіла, яке рухається з прискоренням, порівняно з вагою тіла, яке перебуває в стані спокою на горизонтальній поверхні.

Якщо , то виникає перевантаження у рази:

Невагомість – це такий стан тіла, при якому відсутня внутрішня напруга, обумовлена силою тяжіння.

Якщо прискорення тіла дорівнює прискоренню вільного падіння, то вага тіла дорівнює нулю (тоді наступає стан невагомості).

6. Перша космічна швидкість – це найменша швидкість, яку потрібно надати тілу для того, щоб воно стало штучним супутником Землі.

Друга космічна швидкість:

Третя космічна швидкість:

Дисперсія світла – це залежність абсолютного показника заломлення світла від кольору світла.

Фіолетове світло має найбільший абсолютний показник заломлення світла, а червоне – найменший.

Видиме світло, проходячи через трикутну призму, розкладається у дисперсійний спектр в залежності від абсолютного показника заломлення світла.

2. Колір прозорих тіл визначається складом того світла, яке проходить через це тіло.

3. Колір непрозорих тіл визначається складом того світла, яке

відбивається від поверхні цього тіла.

4. Походження райдуги.

5. Види спектрів:

1) спектри випромінювання;

2) спектри поглинання.

6. Спектри випромінювання:

а) суцільний (неперервний) спектр – це спектр, в якому є всі довжини хвиль певного інтервалу. Цей спектр являє собою суцільну кольорову смугу. Цей спектр дають тверді й рідкі тіла в нагрітому стані.

б) лінійчастий спектр - це спектр, в якому є окремі довжини хвиль певного інтервалу. Цей спектр являє собою сукупність кольорових ліній різної яскравості, розділених темними проміжками. Цей спектр дають гази в атомарному стані.

в) смугастий спектр – це спектр, який складається з окремих смуг, розділених темними проміжками. Кожна смуга - це сукупність великої кількості щільно розміщених ліній. Цей спектр дають гази в молекулярному стані.

7. Спектри поглинання.

Газ поглинає найбільш інтенсивно світло саме тих довжин хвиль, які він випромінює в дуже нагрітому стані.

8. Спектральний аналіз – це метод визначення хімічного складу речовин за допомогою спектрів.

Застосування спектрального аналізу:

а) визначення даного елемента у складній речовині;

б) відкриття нових елементів;

в) визначення хімічного складу Сонця, зірок;

г) контроль складу речовин.

9. Спектральні апарати – це прилади для дослідження спектрів:

а) спектроскоп – це прилад для спостереження спектрів;

б) спектрограф – це прилад для фотографування спектрів.

ЗАДАЧА

Білет №

1. Електричне поле. Характеристика електричного поля.

2. Самоіндукція. Індуктивність. Енергія магнітного поля.

3. Задача. Потужна електролампа ввімкнута в мережу з напругою 220 В, має опір 48 Ом. Яка її потужність і скільки теплоти виділить лампа за 3 години?

Електричне поле – це форма існування матерії, через яку здійснюється взаємодія між електрично зарядженими тілами, частинками.

Властивості електричного поля:

а) поле створюється рухомими і нерухомими зарядами, електричним струмом, змінним магнітним полем;

б) поле діє на заряди і виявляється за цією дією.

Електростатичне поле – це поле, яке створюють нерухомі електричні заряди.

Напруженість електростатичного поля (Е) – це відношення сили, яка діє на електричний заряд, до величини цього заряду.

- загальна формула напруженості

Напруженість є векторна величина. Вимірюється

Однорідне електростатичне поле – це поле, вкожнійточціякого напрям і значення напруженості не змінюється.

Напруженість електростатичного поля точкового заряду для вакууму і середовища.

- для вакууму

 

- для середовища

 

 

r – відстань від заряду до точки, де визначається напруженість

Лінії напруженості електростатичного поля – це лінії, дотичні до яких в кожній точці напрямлені так само, як і вектор напруженості електростатичного поля.

Властивості ліній напруженості:

а) лінії мають початок і кінець (починаються на +, закінчуються на –)

б) лінії ніде не перетинаються, не дотикаються, не перериваються.

Приклади електростатичних полів:

а) поле точкових зарядів неоднорідне;

б) поле двох заряджених паралельних пластин є однорідним.

+ + + + +

_ _ _ _ _

Принцип суперпозиції електростатичних полів:

Загальна напруженість електростатичного поля, створеного декількома зарядами, дорівнює векторній сумі напруженостей електростатичних полів, створених кожним зарядом окремо.

-

2.Явище самоіндукції – це виникнення електрорушійної сили індукції (і індукційного струму) в тому самому провіднику, по якому проходить змінний струм.

Пояснення: в котушці проходить змінний струм, який створює змінне магнітне поле. Це поле створює індукційне електричне поле, яке в свою чергу створює індукційний струм в тому самому провіднику, по якому проходить змінний струм.

Явище самоіндукції виникає для змінного струму весь час, а для постійного струму в момент замикання і розмикання електричного кола (при регулюванні струму).

Аналогія між інерцією і самоіндукцією:

В механіці при збільшені швидкості інерція напрямлена проти руху, при зменшені швидкості інерція підтримує рух.

В електриці при збільшені струму самоіндукція напрямлена проти струму, при зменшені струму самоіндукція підтримує струм.

Індуктивність () – це величина, яка характеризує здатність провідника з струмом нагромаджувати енергію власного магнітного поля.

Індуктивність залежить від розмірів, форми провідника і від середовища, в яке вміщено провідник. Не залежить від роду речовини провідника, від сили струму в провіднику.

- магнітний потік через силу струму

Для котушки, що містить витків:

- індуктивність (Гн)

– сила струму

Закон електромагнітної самоіндукції:

- закон електромагнітної самоіндукції

- зміна сили струму

- час

Знак «-» означає, що і мають різні знаки:

а) якщо > 0, то < 0;

б) якщо < 0,то > 0.