рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Уравнение переноса.

Уравнение переноса. - раздел Физика, ОБЩАЯ ФИЗИКА   D(NF)...

 

D(Nf) = - 1 l v D(n0f) Ds × Dt

3 Dx

где D(n0f ) - градиент величины n0j.

 

Dx

 

Знак “-“ показывает, что физическая величина переносится в направлении, противоположном градиенту.

 

4.2.10.Теплопроводность газов.

 

Теплопроводность - перенос тепла или энергии от более нагретого слоя к менее нагретому.


 

 


dQ = -c dT dsdt - уравнение Фурье,  
   
  dx    

 

где dQ – количество теплоты, переносимое путем теплопроводности, c - ко-эффициент теплопроводности:

 

c = 13 lvrCV

где CV – удельная теплоемкость при постоянном объеме.

 

4.2.11. Диффузия в газах.

 

Диффузия – выравнивание концентрации газов.

 

  dM = -D dr dsdt   - уравнение Фика,  
   
        dx dr    
где dM – масса переносимого газа, - градиент плотности газа,  
     
D коэффициент диффузии. dx  
        D =     v  
        l  
           
                 
      4.2.12. Вязкость в газах.  
Вязкость - сила внутреннего трения, возникающая между слоями газа.  
dF = -h du ds - уравнение Ньютона,  
  dx                    

где h - коэффициент внутреннего трения (вязкость): h = 13 l vr

4.2.13.Диффузия и теплопроводность в жидких и твердых телах.

 

Процесс диффузии в жидких и твердых телах описывается законом Фика:

 

dM = -D ddxr dsdt

где dM – масса переносимой жидкости или твердого тела, dx - градиент их плотностей,

D коэффициент диффузии.

 

D = 13 лv

Диффузия в жидкостях и твердых телах протекает гораздо медленней, чем в газах и увеличивается с повышением температуры.

 

Процесс теплопроводности в жидких и твердых телах описывается за-коном Фурье:

 

dQ = -ч dTdx dsdt


 


где dQ – количество теплоты, переносимое путем теплопроводности, c - ко-эффициент теплопроводности:

 

ч = 13 лvсCV

где CV – удельная теплоемкость при постоянном объеме. Теплопроводность жидких и твердых тел, особенно металлов, значи-

 

тельно выше, чем у газов.

 

4.2.14. Вязкость жидкости.

 

Сила внутреннего трения, возникающая между слоями жидкости, опре-деляется законом Ньютона:

 

      dF = -з   du ds  
         
                dx  
где h - коэффициент внутреннего трения (вязкость):  
        з =     vс  
          л  
           
                   
Средняя скорость ламинарного течения жидкости:  
u = - Дp r2 - закон Пуазейля  
       
Дx 8з  
                 

где r – радиус трубки тока жидкости; Dp -изменение давления жидкости по

 

слоям жидкости Dх .

 

Закон Стокса: для тел шарообразной формы сила трения пропорцио-нальна коэффициенту вязкости жидкости h, радиусу шара r и скорости дви-жения u:

 

F = 6рз ru

 

4.2.15. Первое начало термодинамики.

 

Термодинамика – изучает наиболее общие закономерности преобразо-вания энергии.

 

Термодинамическая система – это макроскопическое тело (или группа тел), которому свойственны процессы, сопровождающиеся переходом тепло-ты в другие виды энергии и обратные процессы.

 

Термодинамическое равновесие – это состояние, при котором прекра-щаются всякие макроскопические изменения.

 

Уравнение состояния системы устанавливает связь между параметрами системы:

 

F(p, V, T) = 0

 

Термодинамический процесс – это процесс перехода системы из одного состояния в другое.

 

Теплообмен – это процесс передачи энергии без совершения работы при соприкосновении (контакте) веществ (систем) с различной температурой.


 

 


Количество теплоты – мера переданной при теплообмене внутренней энергии.

 

Iначало термодинамики: количество теплоты, переданное системе, из-меняет ее внутреннюю энергию и превращается в работу, совершаемую сис-темой против внешних сил.

dQ = dU + дA

 

4.2.16. Теплоёмкость идеальных газов.

 

Теплоемкостью системы «С» называется физическая величина, равная количеству теплоты (энергии), необходимой для изменения температуры системы на 1 градус (10К): С = dQ/dT.

Удельной теплоемкостью «с » называется количество теплоты (энер-гии), необходимой для изменения температуры единицы вещества системы на 1 градус (10К): с = dQ/m×dT.

Молярной теплоемкостью «Сm» называется количество теплоты (энер-

гии), необходимой для изменения температуры 1 моля вещества на 1 градус

(10К):

C = dQм = dUм

 

м dT dT

Теплоемкости при постоянном объеме СV и при постоянном давлении

СР:

 

CV = dUм = i R; CP = i + 2 R .  
dT  
         

 

Уравнение Майера:

CP – CV = R,

 

где R – универсальная газовая постоянная (численно равна работе по расши-рению моля идеального газа при нагревании его на 10 К при постоянном дав-лении).

 

4.2.17. Теплоемкость жидких и твердых тел

 

Теплоемкость жидких и твердых тел подчиняется закону Дюлонга-Пти:

 

  æ dU ö   æ Дж ö  
C = CV = ç   ÷ = 3R » 25 ×10   ç   ÷  
       
  è dT øV     è К × моль ø  

 

4.2.18. Адиабатический процесс

 

Адиабатическим называется процесс, протекающий без теплообмена с окружающей средой.

 

dQ = 0 → dA = - dU

 

Работа, совершаемая системой при адиабатическом процессе, происходит за счет изменения ее внутренней энергии.


 

 


  pVg = const - уравнение Пуассона,  
где g = CP = i + 2 , i – число степеней свободы газа.  
C і  
       
  V        

 

4.2.19. Политропический процесс

 

Политропическим называют процесс, при котором теплоемкость газа остается постоянной.

pVn = const - уравнение политропического процесса,

где C - CP = n - показатель политропы.

C - CV

 

Газовые процессы являются частными случаями политропического процесса:

n = 0 - изобарический процесс; n = 1 - изотермический процесс; n = g - адиабатический процесс; n = ±¥ - изохорический процесс.

 

4.2.20. Работа идеального газа при различных процессах

 

Работа расширения газа:

V2

A = ò pdV

V1

 

Работа при изохорическом процессе: А = 0

Работа при изобарическом процессе: A = p(V2 - V1)

m V

Работа при изотермическом процессе: A = m RT ln V2

 

Работа при адиабатическом процессе:

  m       RT m é æ V1 ö g -1 ù  
A = -DU = - C DT     ê   ú  
    или A =     - ç ÷      
m g - 1 m      
  V   ê èV ø   ú  
                     
                ë       û  

 

4.2.21. Второе начало термодинамики

 

Обратимым называется процесс, если он может быть проведен в обрат-ном направлении через все те же промежуточные состояния, что и прямой процесс.

 

Циклом называется процесс, в результате которого система, пройдя че-рез ряд состояний, возвращается в исходное состояние.

 

Цикл, состоящий из двух изотерм и двух адиабат называется цикломКарно.


 


Коэффициент полезного действия цикла Карно:

 

з = T1 - T2

T1

 

где Т1 - абсолютная температура газа , при которой происходит его изотерми-ческое расширение, Т2 – абсолютная температура газа, при которой произво-дится его изотермическое сжатие.

 

Второе начало термодинамики: невозможен такой периодический про-цесс, единственным результатом которого было бы превращение тепла в ра-боту → невозможно построить «вечный» двигатель второго рода.

 

К.п.д. реальных двигателей всегда меньше к.п.д. цикла Карно.

В современных двигателях стремятся использовать такие циклы, к.п.д. ко-торых был бы как можно ближе к.п.д. цикла Карно:

 

а) цикл Отто при V = const; б) цикл Дизеля при р = const;

 

в) цикл Тринклера при частично постоянных давлении и объеме.

 

4.2.22. Энтропия

 

Энтропия является функцией состояния системы

 

dQT º dS

 

где S – энтропия, dQ - количество теплоты, Т – температура.

S = k×lnW

 

где k – постоянная Больцмана, W – термодинамическая вероятность состоя-ния системы.

 

Физический смысл энтропии - энтропия есть мера упорядоченности системы.

 

Третье начало термодинамики (тепловая теорема Нернста): энтропия равна нулю при 00К: S = 0 при Т = 00 К и W = 1.

 

4.2.23. Фазы и диаграммы состояний вещества

 

Переход вещества из одного состояния в другое называется фазовым. Фазовый переход жидкости в газообразное состояние называется испарени-ем, а из газообразного состояния в жидкое – конденсацией.

 

Точка, удовлетворяющая условиям сосуществования трех фаз вещест-ва, называется критической точкой.

 

Количество теплоты, которое нужно сообщить единице массы жидко-сти, чтобы превратить ее в пар при той же температуре, называется теплотойиспарения.

 

Q = m×l

 

где l - удельная теплота испарения, m - количество вещества.


 

 


Для всех фазовых переходов, связанных с поглощением или выделени-ем тепла, при котором фазы находятся в равновесии, справедливо уравнение Клапейрона – Клаузиуса:

 

dp = l    
dT T (V -V )  
   
    ng    

где Vg – удельный объем жидкости, Vn– удельный объем пара, Т – температу-ра парообразования.

Зависимость температуры кипения жидкости от внешнего давления:

 

dT = (Vn -Vg ) dp l

4.2.24.Реальные газы

 

Состояние одного моля реального газа , в котором приняты во внимание поправки на давление и объем, описывается уравнением Ван-дер-Ваальса:

 

æ a   ö - b)= RT  
ç     ÷  
çp + V 2 ÷(Vм  
è м ø    

где a и b – постоянные, числовые значения которых для разных газов уста-новлены опытным путем.

 

Температура, выше которой газ нельзя превратить в жидкость никаким давлением, называется критической температурой. При критической тем-пературе поправки на давление и объем, приобретают следующий вид

a = 3Vk2 pk ; b = Vk ; R =   Vk pk  
3 Tk  
     

 

4.2.25. Поверхностное натяжение.

 

На любую линию, ограничивающую поверхность жидкости, действуют силы, направленные перпендикулярно этой линии по касательной к поверх-ности жидкости. Эти силы называются силами поверхностного натяжения.

 

Коэффициентом поверхностного натяжения называется сила, отнесен-ная к единице длины линии, ограничивающей поверхность жидкости:

 

б = F [б]= Дж = Н  
l м2 м  
       

Избыток энергии молекул жидкости, находящихся в поверхностном слое, по сравнению с их энергией внутри остального объема, называется сво-бодной энергией поверхностного слоя:

Uпов = a S

 

где a - коэффициент поверхностного натяжения; S – площадь поверхности жидкости.


 


4.2.26. Внутреннее давление в жидкости

 

Внутренним называется давление, которое оказывает поверхностный слой на всю жидкость.

 

Силы поверхностного натяжения для реальных жидкостей создают до-полнительное давление к тому, что испытывает жидкость с плоской поверх-ностью. Для выпуклой поверхности Dp > 0, для вогнутой поверхности

 

Dp < 0, для плоской поверхности Dp = 0.

 

Когда поверхность жидкости отличается от сферической, то кривизну поверхности характеризуют средней кривизной и дополнительное давление определяется по формуле Лапласа:

æ   ö  
ç + ÷  
     
p = αç R1   ÷  
è   R 2 ø  

где R1 и R2 – радиусы кривизны поверхности жидкости.

 

Капилляром называется узкая трубка, диаметр которой много меньше ее высоты. Высота поднятия жидкости в капилляре:

 

h = r2gRa , где r - плотность жидкости.

4.2.27. Строение твердых тел

 

Твердые тела обладают упругостью формы и делятся на кристалличе-ские и аморфные.

 

Характерное для равновесного состояния кристалла расположение час-тиц, обладающее периодической повторяемостью в трех измерениях, назы-вают кристаллической решеткой.

 

Виды кристаллов: ионные, атомные, металлические и молекулярные. Переход вещества из твердой фазы в газообразную, минуя жидкую, на-

 

зывается сублимацией или возгонкой. Переход вещества из твердой фазы в жидкую называется плавлением.

 

Количество теплоты, которое нужно сообщить единице массы твердого тела, находящегося при температуре плавления, для превращения его в жид-кость, называется удельной теплотой плавления.

 

лпл = (Uж - Uтв ) + p(vж - vтв )

 

где Uтв и Uж - внутренняя энергия, vтв и vж – удельные объемы в твердой и жидкой фазах, р – постоянное давление, при котором происходи плавление.

 

Зависимость температуры плавления Тпл от давления р описывается уравнением Клапейрона-Клаузиуса:

 

dTпл = Tпл (vж - vтв ) dp лпл

Процесс перехода вещества из жидкой фазы в твердую называют кри-сталлизацией. Переход жидкости в твердое аморфное состояние называется стеклованием.


 

 


– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

ОБЩАЯ ФИЗИКА

Кафедра общей физики.. Дубинянский Ю М Шостка В И..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Уравнение переноса.

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Усвоение теоретического материала
  1. Изучать курс физики необходимо систематически в течение всего учебного процесса, а не только в период сессии, т.к. изучение курса в сжатые сроки перед экзаменом не дает глубоких

Предмет физики , задачи и методы. Единицы измерения физических величин.
  Материеймы называем объективную реальность.Материя вечно и не-прерывно развивается, находясь в непрерывном движении. Под движением понимаются все и

Физическими величинами.
Каждая физическая величина является либо мерой какого-либо свойст-ва материи (например, масса – мера инертности поступательного движения тела), либо меры взаимосвязи между свойствами, мерой их изме

Способы усреднения величины
          a1 + a 2 + ... + a n

Векторы и скаляры
  Векторами называются величины, характеризующиеся численным значе-нием и направлением . Скалярами называются величины, характеризующиеся числовым значением и знаком.

Производная
  f ¢ &     Dy = lim

Дифференциал
  Выражение: df (x) = f ¢(x)dx называется дифференциалом функции f(x) одно-го переменного. · Постоянный сомножитель, если С = const; и f(x) = Cj(x), то:  

Интеграл
  Определенный интеграл обозначается символом: òb f (x)dx .   a   Определенный интеграл некоторой ф

Механика
4.1.1. Материальная точка. Системы отсчета. Основные характе-ристики движения материальной точки.   Механическое движение тел – изменение их п

Момент импульса.
  Закон изменения момента импульса: изменение момента импульса тела за некоторый промежуток времени, равно импульсу момента силы за тот же промежуток времени. r r

Молекулярная физика и термодинамика
  4.2.1.Молекулярно-кинетические представления о строении вещества.   Все вещества состоят из мельчайших частиц – атомов и молекул. М

Взаимодействие электрических зарядов в вакууме. Закон Кулона.
  Свойства тел (янтарь, стекло, фарфор и др.) притягивать легкие пред-меты после контакта с кожей, сукном, шелком называется электризацией. Взаимодействие тел при электризации

Эквипотенциальные поверхности.
    Под потенциалом понимается работа, которая совершается силами по-ля при перемещении из данной точки в бесконечность единичного положи-  

Сегнето-, пиро- и пьезоэлектрики.
  Электрический диполь - совокупность двух равных по величине разно-именных точечных зарядов, расположенных на некотором расстоянии друг от друга.   - q

Переменного тока.
  Переменный ток - ток, который периодически изменяет свою силу и направление с течением времени.   Электродвижущая сила переменного тока изменяет

Оптика. Атомная и ядерная физика.
4.4.1. Природа света. Принцип Гюйгенса-Френеля.   Свет – это электромагнитная волна, обладающая как корпускулярными, так и волновыми свойствам

С какой скоростью движется Земля вокруг Солнца? Принять, что Земля движется по круговой орбите.
  Решение:   На тело, движущееся по круговой орбите, действует центробежная сила, величина которой выражается формулой:  

Сколько молекул кислорода находится в объеме 1 л при темпера-туре 0 0С и давлении 133,3 Па?
  Дано:   Решение:       V = 1л = 10-

Зов 106 Па, температура 320 К. Принимая данные газы за идеаль-ные, определить объем баллона.
  Дано:       Решение:     По

При какой температуре средние скорости движения молекул азота и кислорода отличаются на 20 м/с?
  Дано: Решение: Dv=20 м/с

Водород в объеме 5л, находившийся под давлением105Па, адиаба-тически сжат до объема 1л. Найти работу сжатия.
  Дано:              

Коэффициент диффузии кислорода при температуре 00С равен 0,19 см2/с. Определить среднюю длину свободного пробега молекул га-за.
    Дано:            

Определить, на сколько отличается давление воздуха в двух мыльных пузырях радиусами 5 см и 10 см.
  Дано:              

Пробега молекул азота при нормальном давлении.
      Дано:    

Что удельное сопротивление вольфрама прямо пропорционально аб-солютной температуре.
                 

Кой траектории будет двигаться электрон?
  Решение:   На электрон действует сила Лоренца Fл = eBV , т.к. начальная скорость электрона V ^ B , тра

Абсолютно черное тело поддерживается при постоянной температуре 1000 К. Поверхность тела равна 250 см2. Найти мощность излучения этого тела.
  Решение:   Согласно закону Стефана-Больцмана RЭ = s Т4, где RЭ –

Электрон в атоме водорода перешел с четвертого энергетического уровня на второй. Определить энергию испущенного при этом фото-на.
  Решение:   Для определения энергии фотона воспользуемся спектральной форму-лой Бальмера: =

Вычислить дефект массы изотопа 3Li7, истинный дефект массы и энергию связи его ядра.
  Решение: Дефект массы: D = ma - A . Для 3Li7 ma = 7,01822а.е.м

Измерение силы тока и напряжения
  Значения электрических величин определяются с помощью измери-тельных электрических приборов: сила тока I - амперметром, напряжение на участке цепи U - вольтметром. Амперметр включае

Обработка результатов измерения
  Систематическая ошибка Dас   1. Измерение длины – половина наименьшего деления шкалы.   2. Измерение

И числа опытов n
  n        

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
  Машина Атвуда состоит из легкого блока В, вращающегося с малым трением. Через блок перекинута нить с грузами m 1 и m2 одинаковой массы (m

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
  Баллистический маятник выполнен в виде цилиндра, заполненного вяз-ким веществом (пластилином или ватой) и подвешенного на нити к крон-штейну. Скорость пули массой m должна бы

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
  1. Установить маятник максимальной длины L1 , c помощью секундомера из-мерить время t1 для 20 полных колебаний и найти период Т1

ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ
  Прибор состоит из стеклянного баллона , соединенного с U-образным ма-нометром, в который при помощи насоса накачивают воздух (многоатомный газ). Установка позволяет моделировать ади

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
  1. При помощи насоса накачать воздух в баллон. Закрыть кран и выждать, пока температура внутри сосуда не сравняется с температурой окружаю-щей среды (1-2 минуты). &nbs

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
  1. Собрать электрическую цепь по схеме.   2. Произвести измерение напряжений на потребителях (электрических лам-почках) при пяти различных положениях реостата

ЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ
  Приборы и оборудование:   Блок питания, тангенс – буссоль, миллиамперметр, двухполюсный переклю-чатель, соединительные провода. &nbs

МЕТОДОМ ВОЛЬТ-АМПЕРМЕТРА
  Приборы и оборудование:   Источник переменного тока, амперметр, вольтметр, батарея конденсаторов, магазин сопротивлений, соединительные прово

СФЕРИЧЕСКОЙ СОБИРАЮЩЕЙ ЛИНЗЫ
  Приборы и оборудование:   Оптическая скамья (1), осветитель (2), линза (3), экран (4), набор держате-лей, предмет.  

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ
  1. На предметный столик микроскопа положить объект-микрометр с нане-сенными штрихами.   2. Перемещая тубус микроскопа, получить резкое изображение штрихов в о

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги