фіз

Основні задачі кінематики

1. Опис рухів, здійснюваних точками, по відношенню до обраних систем відліку, за допомогою рівнянь, таблиць або графіків. Описати рух точки означає визначити її місцезнаходження в будь-який момент часу (або визначити так звані закони руху). 2. Визначення кінематичних характеристик руху, а саме швидкості точки та її прискорення. 3. Вивчення складних рухів і залежності між характеристиками цих рухів. Під час складного руху тіло рухається відносно системи координат, яка рухається відносно іншої, нерухомої системи координат.

Ідеальна рідина

Ідеа́льна рідина́ — уявна рідина (або газ), позбавлена в'язкості і теплопровідності та процесів, пов'язаних з ними. У ідеальної рідини відсутнє внутрішнє тертя, тобто немає дотичних напружень між двома сусідніми шарами, вона неперервна і не має структури.

Ідеальний газ

Ідеа́льний газ ─ з позиції молекулярно-кінетичної теорії ─ являє собою теоретичну (математичну, фізичну) модель газу, в якій передбачається, що: 1) потенціальною енергією взаємодії матеріальних часток, що складають газ, можна знехтувати в порівнянні з їх кінетичною енергією; 2) сумарний обсяг частинок газу дуже малий; 3) між частинками немає далекодіючих сил тяжіння або відштовхування, зіткнення часток між собою і зі стінками посудини абсолютно пружні; 4) час взаємодії між частинками дуже малий в порівнянні із середнім часом між зіткненнями.

Ізопроцеси

Ізопроцеси - це процеси зміни стану газу, що відбуваються при сталому значенні одного з параметрів стану (P, V , T ). Ізопроцеси: Ізотермічний (Процес зміни стану, що відбувається при сталій температурі Т=const) Ізобарний(Процес зміни стану, що відбувається при сталому тиску Р=const) Ізохорний (Процес зміни стану, що відбувається при сталому об'ємові V=const)

Ізотерми реального газу

Ізотерми ідеального газу - це гіперболи, бо рівняння Менделєєва-Клапейрона це рівняння першого степеня щодо V.. Рівняння Ван-дер-Ваальса - це алгебраїчне рівняння третього степеня відносно V. Оскільки об'єм V є величиною дійсною, то комплексні розв'язки не мають фізичного змісту і існує або одне, або три значення V при одному значенні р.При T=const теоретично побудована крива залежності об'єму V реального газу від тиску р (ізотерма) є кубічною параболою.

Адіабатичний процес

Адіаба́тний проце́с - в термодинаміці зміна стану тіла без обміну теплом з навколишнім середовищем. Його можна здійснити, проводячи стискання чи розширення тіла (наприклад, газу) дуже швидко. Так, при поширенні звукових хвиль у повітрі чи іншому тілі, у місцях згущення частинок температура підвищується, а в місцях розрідження — знижується. За дуже малий період коливання не відбувається помітного обміну теплом між місцями згущення і розрідження. Під час адіабатного стискування тіла внутрішня енергія його збільшується, а при адіабатичному розширенні — зменшується. Виконана робота при цьому дорівнює за величиною і протилежна за знаком зміні внутрішньої енергії системи.

Молекулярна Фізика і термодинаміка

Будову та внутрішній рух тіл та систем, що складаються з дуже великої кількості складових елементів (атомів, молекул, елементарних часток, інших тіл, навіть зірок та інших небесних тіл - молекул в подальшому) вивчають два взаємодоповнюючих розділи фізики: молекулярна фізика та термодинаміка. Предмет їх дослідження носить назву термодинамічної системи. Дослідження термодинамічних систем відбувається принципово різними методами, які взаємно доповнюють один одного.

Течія в´язкої рідини

В'язкість - це властивість реальних рідин чинити опір переміщенню однієї частини рідини відносно іншої. При переміщенні одних шарів реальної рідини відносно інших виникають сили внутрішнього тертя, які дотичні до площин дотикання шарів. Два шари, що рухаються один відносно іншого, взаємодіють вздовж поверхні поділу з рівними за модулем і протилежними за напрямом силами внутрішнього тертя. Сила внутрішнього тертя пропорційна градієнту швидкості і площі поверхні шару, що розглядається: де - коефіцієнт пропорційності. Чим більша в'язкість, тим сильніше рідина відрізняється від ідеальної, тим більші сили внутрішнього тертя виникають в ній.

Внутрішня енергія

Вн́утрішня ене́ргія тіла (позначається як E або U) — повна енергія термодинамічної системи за винятком її кінетичної енергії як цілого і потенціальної енергії тіла в полі зовнішніх сил. Внутрішня енергія є однозначною функцією рівноважного стану системи. Це означає, що щоразу, коли система опиняється в даному рівноважному стані, її внутрішня енергія приймає властиве цьому стану значення, незалежно від передісторії системи. Отже, зміна внутрішньої енергії при переході з одного стану в інший буде завжди дорівнювати різниці значень в цих станах, незалежно від шляху, по якому здійснювався перехід. Внутрішню енергію тіла не можна виміряти напряму. Можна визначити тільки зміну внутрішньої енергії: ΔU=Q+A'

Теплоємність ідеального газу

Внутрішня енергія ідеального газу залежить тільки від температури. Тому його молярні теплоємності CV і CP, які посідають важливе місце в теорії, легко визначаються з першого начала термодинаміки: CV=сігмаQV/dT=dU/dT Зміна внутрішньої енергії, що відповідає заданій зміні температури тіла, не залежить від процесу, то ж вираз CP можна переписати так:C p= CV+PdV/dT де другий доданок визначає роботу, яку виконує 1 моль ідеального газу при ізобарному нагріванні на 1 К. Цю роботу легко визначити з рівняння Клапейрона (2.6 а) з урахуванням умови P = const: dV/dT=R/P - P* dV/dT=R

Неможливість вічного двигуна 1го роду

Відповідно до першого початку термодинаміки система, яка поставлена ​​в такі умови, що вона не може отримувати теплоту від оточуючих її тіл, може здійснювати роботу лише за рахунок убутку своєї внутрішньої енергії. Уявний двигун, який міг би здійснювати роботу, не запозичуючи енергію у зовнішніх тіл, називається вічним двигуном першого роду. На підставі першого початку термодинаміки можна зробити висновок: вічний двигун першого роду неможливий. Це твердження можна розглядати як одну з формулювань першого початку.

Гідродинаміка крові

Гідродина́міка — розділ гідромеханіки про рух нестисливих рідин під дією зовнішніх сил і механічну взаємодію між рідиною й твердими тілами при їх відносному русі. Стінка більшості судин складається з еластичних, колагенових волокон і непосмугованих м'язових клітин. Еластичних волокон дуже багато в інтимі судин, де вони утворюють густу сітку, що легко розтягується. їх натяг створює еластичне напруження судинної стінки, протидіючи тиску крові, що розтягує судину.

Елементи гідродинаміки

Гідродинаміка вивчає рух нестисливих рідин і їх взаємодію з твердими тілами. Основними поняттями гідродинаміки є: Течія - сукупність частинок рухомої рідини. Лінії течії - лінії, дотичні до яких у кожній точці співпадають за напрямом з векторами швидкостей частинок рідини, а густина проведення ліній течії пропорційна величині швидкості у даній точці. Стаціонарна течія - течія, для якої форма і розміщення ліній течії, а також значення швидкості у кожній точці незмінне в часі. У випадку стаціонарних течій лінії течії співпадають з траекторіями частинок рухомої рідини. Трубка течії - поверхня, утворена лініями течії, проведеними через усі точки малого замкненого контура. Струмінь - частина рідини, обмежена трубкою течії. Ідеальна рідина - рідина, в якій повністю відсутнє внутрішнє тертя.

Явища переносу: дифузія, теплопровідність та в´язкість

Дифу́зія - процес взаємного проникнення молекул або атомів однієї речовини поміж молекул або атомів іншої, що зазвичай приводить до вирівнювання їх концентрацій у всьому займаному об'ємі. Теплопрові́дність — здатність речовини переносити теплову енергію, а також кількісна оцінка цієї здатності: фізична величина, що характеризує інтенсивність теплообміну в речовині, яка дорівнює відношенню густини теплового потоку до градієнта температури. В'я́зкість або внутрішнє тертя — явище переносу, властивість рідких речовин (рідин і газів) чинити опір переміщенню однієї їх частини відносно іншої.

Другий закон термодинаміки

Друге начало термодинаміки (другий закон термодинаміки) встановлює існування ентропії як функції стану термодинамічної системи і вводить поняття абсолютної термодинамічної температури). тобто "друге начало є законом про ентропію"] і її властивості]. У ізольованій системі ентропія залишається або незмінною, або зростає (в нерівноважних процесах)]), досягаючи максимуму при встановленні термодинамічної рівноваги.

Ентропія: термодинамічне та статистичне визначення

Ентропія {\displaystyle S} (en — в, всередину і trope або tropos — звернення, шлях; у цілому — звернення всередину)— функція стану термодинамічної системи, диференціал якої є повний диференціал {\displaystyle dS_{o}} у оборотних (зворотних) процесах , який дорівнює відношенню елементарної кількості підведеної ззовні теплоти {\displaystyle \delta Q_{o}} до абсолютної температури тіла (системи) {\displaystyle T}. Згідно з визначенням Больцмана, ентропія є функцією стану. Більш того, оскільки (Ω) може бути тільки натуральним числом (1,2,3...), ентропія повинна бути додатньою — виходячи з властивостей логарифма. У випадку дискретних станів квантової механіки підрахунок кількості станів не викликає проблем і проводиться звичайним чином. Складніше підрахувати кількість станів у рамках класичної механіки, в рамках якої мікроскопічний стан системи описується координатами й імпульсами окремих частинок, що пробігають неперервні значення.

Закон Дальтона

Зако́н Дальтон́а -загальний тиск P суміші ідеальних газів дорівнює сумі парціальних тисків компонентів у суміші: P = P1+P2+...+PN Закон справедливий для газів, близьких до ідеальних. В реальних газах, для яких суттєва взаємодія між молекулами суміші, можуть існувати суттєві відхилення від такого простого правила.

Формула Пуазейля

Зако́н Пуазе́йля — фізичний закон, що встановлює для ламінарної течії зв'язок між середньою швидкістю протікання рідини (або витратою) через капіляр та в'язкістю флюїду у залежності від перепаду тиску: Q=8⋅μ⋅Lπ⋅ΔP⋅r4​ де: Q - об'єм крові, який протікає через судину за одиницю часу, ΔP - різниця тисків на початку і в кінці судини, r - радіус судини, μ - в'язкість крові, і L - довжина судини.

Закон всесвітнього тяжіння

Зако́н всесві́тнього тяжі́ння — фізичний закон, що описує гравітаційну взаємодію в рамках Ньютонівської механіки. Закон стверджує, що сила притягання між двома тілами (матеріальними точками) прямо пропорційна добутку їхніх мас, і обернено пропорційна квадрату відстані між ними. Закон всесвітнього тяжіння сформулював Ісаак Ньютон у 1687 році

Тиск Лапласа

Закон Лапласа — прямо пропорційна залежність капілярного тиску від поверхневого натягу {\displaystyle \sigma } на поверхні розділу двох рідин або рідини і газу і від середньої кривини поверхні(тобто , 1/R1 +1/, R1 i R2 головні радіуси кривини двох взаємно перпендикулярних нормальних перерізів поверхні ΔP =σ( 1/R + 1/R2) де: ΔP - різниця тисків всередині і зовні краплі (бульбашки), Па P1 - тиск всередині краплі, ПаP2 - тиск зовні краплі, Па σ - коефіцієнт поверхневого натягу, Н/м r - радіус краплі (бульбашки), м Цей закон є одним з основних законів капілярних явищ.

Закон Больцмана

Закон Стефана - Больцмана - інтегральний закон випромінювання абсолютно чорного тіла. Визначає залежність щільності потужності випромінювання абсолютно чорного тіла від його температури. У словесній формі закон може бути сформульовано таким чином: Повна об'ємна щільність рівноважного випромінювання і повна іспускательной здатність абсолютно чорного тіла пропорційні четвертого ступеня його температури. PV=nRT де: P - тиск газу, V - об'єм газу, n - кількість молекул газу, R - універсальна газова константа, T - температура газу в абсолютних одиницях (Кельвінах).

Закон Ньютона

Закон в'язкої течії рідин відкрив Ньютон: "Сила внутрішнього тертя, що виявляється під час взаємного переміщення шарів рідини, прямо пропорційна градієнту відносної швидкості цього переміщення і площині поверхні шарів". Математично закон записується так: F=nS*dw/dx де F- сила тертя, що діє на поверхню шару рідини в напрямку протилежному його руху;w- відносна швидкість двох шарів рідини площиною S, що знаходяться на відстаніх;n - в'язкість рідини

Закон збереження імпульсу, енергії та моменту імпульсу

Закон збереження енергії, у фізиці, принцип, згідно з яким повна енергія замкненої системи зберігається впродовж часу. Енергія не виникає з нічого і не зникає в нікуди, а може лише перетворюватись з однієї форми на іншу. Через цей закон неможливі вічні двигуни першого роду. Закон збереження імпульсу — один із фундаментальних законів фізики, який стверджує, що у замкненій системі сумарний імпульс усіх тіл зберігається. Він звучить так: У замкненій системі геометрична сума імпульсів залишається сталою при будь-яких взаємодіях тіл цієї системи між собою. Закон збереження моменту імпульсу стверджує, що момент кількості руху у замкненій системі зберігається під час еволюції цієї системи з часом. Момент імпульсу замкнутої системи тіл залишається незмінним при будь-яких взаємодіях тіл системи.

Перший з-н термодинаміки

Закон збереження та перетворення енергії є фундаментальним законом природи, що має загальний характер. Цей закон стверджує: енергія не зникає і не виникає знов, вона лише переходить з однієї форми існування до іншої у різноманітних фізичних та хімічних процесах. Іншими словами, для будь-якої ізольованої системи (тобто термодинамічної системи, що не обмінюється із навколишнім середовищем ані роботою, ані теплотою, ані речовиною) загальна кількість енергії, що міститься у цій системі, зберігається незмінною.

Другий закон термодинаміки у формулюванні Клаузіуса

Запропоновано багато різних формулювань другого закону термодинаміки. Всі вони рівноцінні і можуть бути виведені логічно один з другого. Наведемо найбільш поширені з них: · єдиним результатом будь-якої сукупності процесів не може бути перехід теплоти від холодного тіла до гарячого (Р. Клаузіус, 1850 р.); Для кількісної характеристики процесу розсіювання енергії у 1865 р. німецьким фізиком Р. Клаузіусом була введена нова термодинамічна функція, яку він назвав ентропією і позначив літерою S: dS=δQ​/T Ентропія - функція стану, тому її зміна не залежить від шляху процесу, а визначається тільки початковим і кінцевим станами системи.

Взаємодія фізики і біології

Зв'язок фізики і біології має три аспекти: 1.Фізика в живих організмах.При вивченні різних тем фізики наводяться приклади, які показують роль фізичних процесів у перебігу біологічних процесів. 2.Біоніка. Багато принципів, реалізованих в живих організмах широко використовуються в сучасних технічних пристроях, основою яких є фізика. 3. Екологія. Фізичні закони мають відношення до процесів, які відбуваються в природі в зв'язку з виробничою діяльністю людини. І для ліквідації негативних впливів такої діяльності, для охорони природи потрібно використати знання законів фізики.

Осмос. Капілярні явища

Капілярний ефект - явище підвищення або зниження рівня рідини у капілярах в порівнянні з тим значенням, яке вимагає закон сполучених посудин. Капілярний ефект виникає через зниження або збільшення тиску рідини під меніском, який утворюється при змочуванні рідиною стінок капіляра. О́смос — спонтанний перехід, однобічна дифузія через напівпроникну перегородку (мембрану), яка відокремлює розчин від чистого розчинника або розчину меншої концентрації.

Ідеальна теплова машина

Карно придумав ідеальну теплову машину з ідеальним газом як робоче тіло. Всі процеси в машині Карно розглядаються як рівноважні (оборотні). У машині здійснюється круговий процес або цикл, при якому система після ряду перетворень повертається в початковий стан. Цикл Карно складається з двох ізотерм і двох адіабати. При ізотермічному розширенні газ здійснює роботу > 0, що дорівнює кількості теплоти Q1. При адіабатні розширенні Позитивна робота дорівнює зменшенню внутрішньої енергії при охолодженні газу від температури Т1 до температури Т2: = -?U12 = U (Т1) - U (Т2).

ККД теплової машини

Коефіцієнт корисної дії двигуна можна визначити за формулою: n=Q1-Q2/Q1 * 100% Тут Qh — кількість теплоти, яку отримало робоче тіло у нагрівнику, Qx — кількість теплоти, переданої робочим тілом холодильнику. Карно довів, що коефіцієнт корисної дії ідеального теплового двигуна залежить тільки від різниці температур нагрівника і холодильника і може бути підрахованим за формулою

Кінематика матеріальної точки. Радіус-вектор, швидкість прискорення.

Кінематика матеріальної точки являє собою підрозділ фізики під назвою «механіка». Цей підрозділ вивчає методи, які дозволяють описати рух тіл. Для дослідження підходять ідеалізовані тіла(матеріальна точка, абсолютно тверде тіло, ідеальний газ). Основні елементи кінематики матеріальної точки: 1. Механічний рух-процес, в ході якого той чи інший ідеалізований об'єкт змінює своє положення в просторі. Зміна відбувається відносно інших тіл. 2. Радіус-вектор - якщо точка рухається по деякій траєкторії, знаючи початок тієї чи іншої системи відліку, то можна в будь-який момент часу провести радіус-вектор. Він буде з'єднувати початкове положення точки з миттєвим або кінцевим. 3. Швидкість і прискорення є векторними величинами. А це означає те, що вони не просто мають показове значення, але і певний напрямок. вони можуть бути спрямовані в одну сторону(тіло буде прискорюватися), так і в протилежні(тіло буде гальмувати).

Ламінарна і турбулентна течія

Ламіна́рна течія́ — впорядкований рух рідини або газу, при якому рідина (газ) рухається шарами, паралельними до напрямку течії. При цьому перемішування між сусідніми шарами рідини відсутнє. Ламінарна течія — рух частинок по паралельних лініях з певною малою швидкістю. Характерна для течії підземних вод. Турбулентність - це невпорядкований рух, який в загальному випадку виникає в рідинах, газоподібних або крапельних середовищах, коли вони обтікають непроникні поверхні або ж коли сусідні один з одним потоки однієї і тієї ж рідини слідують поруч або проникають один в інший. Турбулентний рух рідини передбачає наявність неврегульованої течії, в якій різні величини зазнають хаотичних змін у часі і по просторових координатах і при цьому можуть бути виділені статистично точні їх осреднені значення.

Лінії та трубки течії

Лінія течії - крива, проведена в середині потоку так, що в даний момент часу вектори швидкостей υ у всіх точках цієї кривої дотичні до неї. При усталеному русі лінії течії збігаються з траєкторіями руху частинок. При неусталеному русі лінії течії в загальному випадку не збігаються з траєкторіями рухомих частинок і змінюють в просторі (координати x, y, z) своє положення й форму з часом t. Елементарна трубка течії - поверхня, утворена системою ліній течії, проведених через усі точки простого замкненого контуру, що обмежує нескінченно малу площину, виділену в середині потоку і ортогональну до напряму руху рідини.

Особливості молекулярної будови речовин

Молекули в рідині розташовані впритул одна до одної, але в цьому розташуванні немає певного порядку. Молекулирідини хаотично рухаються, однак їхній рух значно обмежують молекули-"сусіди". Тому рух молекул рідини нагадує рух людей у натовпі: молекули "штовхаються", час від часу міняючись місцями одна з одною.

Молекулярно-кінетична теорія газів

Молекулярно-кінетична теорія '(скорочено МКТ) - теорія, що виникла в XIX столітті і розглядає будову речовини, в основному газів, з точки зору трьох основних наближено вірних положень: всі тіла складаються з частинок: атомів, молекул та іонів; частинки знаходяться в безперервному хаотичному русі (теплові); частинки взаємодіють один з одним шляхом абсолютно пружних зіткнень.

Основні положення молекулярно-кінетичної теорії

Молекулярно-кінетична теорія виходить із того, що речовина, зокрема газ складається з великої кількості мікроскопічних частинок (молекул), які рухаються хаотично. Частинки стикаються між собою та зі стінками посудини, створюючи на ці стінки тиск. Усі зіткнення вважаються пружними, тобто проходять без втрати енергії. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії будови речовини зводяться до таких: 1. Усі тіла складаються з дрібненьких частинок - молекул чи атомів. 2. Атоми і молекули в тілах перебувають у безперервному хаотичному русі. 3. Між атомами і молекулами діють сили притягання і відштовхування.

Осмос та осмотичні явища в живій природі

О́смос — спонтанний перехід, однобічна дифузія через напівпроникну перегородку (мембрану), яка відокремлює розчин від чистого розчинника або розчину меншої концентрації. Зумовлений прагненням системи до термодинамічної рівноваги і вирівнювання концентрацій розчину з обох боків мембрани. Характеризується осмотичним тиском, що дорівнює надлишковому зовнішньому тискові, який треба докласти з боку розчину, щоб припинити осмос. Відіграє важливу роль у фізіологічних процесах, використовується при дослідженні полімерів, біологічних структур. це явище, що суттєво впливає на існування живих клітин.

Властивості рідин

Основна фізична властивість рідини - текучість. Коли до рідини прикладається зовнішня сила, в ній виникає потік частинок, напрямок якого збігається з напрямком цієї сили Різні рідини мають різну тікучість. Обєм Відстань між молекулами всередині рідини дуже мале. Воно менше розмірів самих молекул. Тому рідину дуже важко стиснути механічно. Стиснути рідину дуже важко. Але при зміні тиску все ж можливо. І в цьому випадку змінюється її щільність і об'єм. Рідини можуть розчинятися одна в одній. Ще одна цікава особливість рідини - капілярний ефект. Так називають її здатність змінювати свій рівень в трубках, вузьких посудинах, пористих тілах. Явище адгезії. Поверхне́вий на́тяг — фізичне явище, суть якого полягає в прагненні рідини скоротити площу своєї поверхні при незмінному об'ємі.

Динаміка матеріальної точки. Сили в механікі

Первинними поняттями динаміки є маса і сила. Сила визначає величину й напрямок дії одного тіла на інше і, таким чином, є мірою взаємодії між тілами. Властивість тіл чинити опір зовнішній дії, зберігаючи свій стан руху або спокою, називається інертністю тіла. Мірою інертності тіла є маса. розрізнювати три близькі за походженням сили: 1. Сила тяжіння - це сила, що визначається законом всесвітнього тяжіння:F=... 2. Сила ваги - це сила, з якою тіло тисне на опору, або розтягує підвіс. 3. Сила важкості - це сила, що визначається формулою P=mg Механіка яка базується на трьох законах Ньютона і принципі відносності Галілея, називається класичною механікою. Її висновки справедливі для тіл великих (порівняно з масою елементарних частинок) мас, які рухаються з малими (порівняно із світлом) швидкостями.

Основні закони термодинаміки

Перший Закон збереження та перетворення енергії є фундаментальним законом природи, що має загальний характер. Цей закон стверджує: енергія не зникає і не виникає знов, вона лише переходить з однієї форми існування до іншої у різноманітних фізичних та хімічних процесах. Другий закон термодинаміки - закон зростання ентропії: у замкнутої (тобто ізольованої в тепловому і механічному відношенні) системі ентропія або залишається незмінною (якщо в системі протікають оборотні, рівноважні процеси), або зростає (при нерівних процесах) і в стані рівноваги досягає максимуму.

Закони Ньютона

Перший закон Ньютона (ПзН) показує, що стан спокою чи рівномірного і прямолінійного руху не потребу для своєї підтримки яких-небудь зовнішніх впливів. В цьому проявляється особлива динамічна властивість тіл, яка називається інертністю. Зміст ПзН зводиться по суті до двух тверджень: 1. всі тіла мають властивості інертності і 2. що існують інерціальні системи відліку. Основним законом динаміки матеріальної точки являється Другий закон Ньютона (ДзН), який говорить про те, як змінюється механічний рух матеріальної точки під дією прикладених до неї сил. ДзН каже: прискорення матеріальної точки співпадає по напрямку з діючою на неї силою і дорівнює відношенню цієї сили до маси матеріальної точки. Механічна дія тіл один на одного носить характер їх взаємодії. Про це говорить Третій закон Ньютона(ТзН): дві матеріальні точки діють один на одного з силами, які числено рівні і направлені в протилежні сторони вздовж прямої, яка з'єднує ці точки ТзН являється значним доповненням до ПзН і ДзН.

Постулати і положення термодинаміки

Перший постулат термодинаміки стверджує, що у ізольованій системи (системи, яка не обмінюється з зовнішніми тілами ні енергією, ні речовиною) існує стан термодинамічної рівноваги, в яке вона приходить з часом і ніколи мимовільно вийти з нього не може. Друге вихідне положення термодинаміки пов'язане з іншими властивостями термодинамічної рівноваги як особливого виду теплового руху. Досвід показує, що якщо дві системи А і В, кожна з яких є рівноважною, привести в тепловий контакт, то рівновага в них може порушитися, однак, через деякий час, в процесі теплообміну (обміну енергією) обидві системи прийдуть в інший рівноважний стан.

Поверхневий натяг

Поверхне́вий на́тяг — фізичне явище, суть якого полягає в прагненні рідини скоротити площу своєї поверхні при незмінному об'ємі. Характеризується коефіцієнтом поверхневого натягу. Завдяки силам поверхневого натягу краплі рідини приймають максимально близьку до сферичної форми, виникає капілярний ефект, деякі комахи можуть ходити по воді. Поверхневий натяг виникає як у випадку поверхні розділу між рідиною й газом, так і у випадку поверхні розділу двох різних рідин. Своєю появою сили поверхневого натягу завдячують поверхневій енергії. Для зменшення сил поверхневого натягу використовуються поверхнево-активні речовини.

Поверхневий шар, поверхневі явища

Поверхневі явища — фізичні та хімічні явища на межі двох фаз, які обумовлені тим, що, на відміну від об'єму фази, поблизу поверхні розділу молекули оточені іншими молекулами нерівномірно і взаємодіють не тільки одна з одною, але й з молекулами суміжної фази. Поверхневий шар, тонкий шар речовини поблизу поверхні зіткнення двох фаз (тіл, середовищ), що відрізняється за властивостями від речовин в об'ємі фаз.

Рівняння Ван-Гоффа

Правило Вант-Гоффа — емпіричне правило, яке дозволяє в першому наближенні оцінити вплив температури на швидкість протікання хімічної реакції в невеликому температурному інтервалі (зазвичай від 0 °C до 100 °C). Я. Г. Вант-Гофф на основі багатьох експериментів сформулював наступне правило: При збільшенні температури на кожні 10 градусів константа швидкості гомогенної елементарної реакції збільшується в два-чотири рази. Правило описується наступним рівнянням U2=U1*y^(T2-T1)/10

Реальний газ

Реа́льний газ — газ, для якого термічне рівняння стану є відмінним від Клапейрона-Менделєєва. На формі залежностей між його параметрами відбивається те, що молекули його взаємодіють між собою та займають певний об'єм. PV=nRT де: P - тиск газу, V - об'єм газу, n - кількість молекул газу (кількість молів), T - температура газу, R - універсальна газова константа.

Робота і енергія

Робота — це зміна стану тіла в результаті дії на нього іншого тіла. Робота залежить від значення витраченої сили. Значення роботи залежить також від відстані: чим більша відстань, тим більший показник роботи. Деякі тіла здатні виконувати роботу над іншими тілами. Фізичну величину, що характеризує здатність тіла або системи тіл виконувати роботу, називають енергією. Енергія тіла може зумовлюватися, по-перше, рухом тіла з деякою швидкістю, а по-друге, знаходженням його в потенціальному полі сил. Енергію першого типу називають кінетичною, енергію другого типу — потенціальною. Отже, кінетична енергія — це енергія руху, а потенціальна — енергія положення.

Рівняння нерозривної течії рідини

Розглянемо трубку течії, настільки тонку, що в кожному її перерізі швидкість можна вважати постійною . Виберемо довільно два перерізи, площі яких дорівнюють іі перпендикулярні до напрямку швидкості, відповідно,і. За одиницю часу через перерізпротече об'єм рідини, який дорівнює, а через переріз-. Якщо рідина нестискувальна (, де- густина рідини), то за одиницю часу через перерізиіпротечуть однакові об'єми рідини:S1u1=S2u2 Для нестискувальної рідини добуток площі довільного поперечного перерізу на швидкість течії в цьому перерізі має однакове значення: Su=const .Це співвідношення називається рівнянням нерозривності струменя. З цього рівняння випливає, що під час стаціонарної течії швидкості руху частинок рідини через два довільних перерізи трубки обернено пропорційні площам цих перерізів. Найбільша швидкість рідини спостерігається у найвужчому місці трубки, а найменша - у найширшому.

Рівняння Майера

Рівня́ння (формула, співвідношення) Ма́єра — рівняння, що визначає для газів зв'язок між теплоємностями для ізобаричних (за сталого тиску) та ізохоричних (за сталого об'єму) процесів і має вигляд: для молярних теплоємностей: Cpm=Cum+R для питомих теплоємностей: Cp=Cu+R/M

Рівняння Бернулі

Рівня́ння Берну́ллі — рівняння гідродинаміки, яке визначає зв'язок між швидкістю течії v, тиском p та висотою h певної точки в ідеальній рідині. Для ламінарної течії ідеальної нестисливої рідини рівняння Бернуллі має вигляд: Для горизонтальної течії середні члени у лівій і правій частині рівняння скорочуються і воно набуває вигляду:

Рівняння Ван-дер-вальса

Рівняння Ван дер Ваальса — модельне рівняння стану неідеального газу. (P+V2an2​)(V−nb)=NkBT Рівняння ван дер Ваальса описує збільшення тиску при зменшенні об'єму розріджених газів, перенасичену пару, перегріту рідину, різке зменшення стисливості в рідкій фазі. Рівняння ван дер Ваальса визначає також критичну температуру, вище якої газ не зріджується при жодному тиску. Фактично рівняння Ван дер Ваальса описує різницю між станом реального та ідеального газів

Рівняння Клапейрона-Мендєлєєва

Рівняння стану ідеального газу зв'язує макроскопічні параметри р, V, Т, які характеризують стан даної маси тіла. Рівняння стану ідеального газу (рівняння Клапейрона—Менделєєва), яке зв'язує макропараметри одного стану газу: pV=m/M або pV=uRT

Міжнародна система одиниць

Система СІ є найуживанішою системою одиниць при проведенні вимірювань та розрахунків в різних галузях Міжнародна система одиниць СІ складається з набору одиниць вимірювання та набору кратних і часткових префіксів до них. Система СІ не є незмінною, вона є набором стандартів, в якому створюються одиниці вимірювання та коригуються їхні визначення згідно з міжнародними угодами залежно від рівня сучасного розвитку вимірювальних технологій. В основі СІ лежать незалежні одна від одної основні одиниці, а інші, похідні одиниці, встановлюються з допомогою основних та визначальних рівнянь, що виражають у найчіткішому вигляді функціональні зв'язки між фізичними величинами

Рівняння Клаузіуса

Співвідно́шення Кла́узіуса — Клапейро́на — рівняння, яке задає закон залежності тиску від температури на кривій співіснування фаз. dT/d(lnP)​=RT2/ΔH​ де P — тиск, T — температура, Q — прихована теплота, V{\displaystyle \Delta V} — зміна об'єму речовини при фазовому переході. Формула Клаузіуса — Клапейрона є наслідком рівності хімічних потенціалів різних фаз при фазовому переході.

Стан термодинамічної рівноваги

Ста́н термодинамі́чної систе́ми — сукупність значень деякої кількості фізичних величин, що характеризує макроскопічні фізичні властивості тіла (системи тіл) та визначає їх фізичний стан. Термодинамічна система може перебувати у різних станах, що можуть відрізнятися температурою, тиском, об'ємом, густиною тощо. У термодинаміці для характеристики стану системи найчастіше користуються такими трьома величинами: тиском р, молярним об'ємом v і температурою Т. Зв'язок між параметрами стану термодинамічної системи можна виразити рівнянням стану.

Теплова машина

Тепловою машиною прийнято позначати періодичний діючий двигун, що робить роботу за рахунок прийнятого ззовні тепла. Тобто внутрішня енергія палива перетворюється в механічну роботу. Будь-яка теплова машина працює на основі кругового (циклічного) процесу, іншими словами повертається до початкового стану. Але щоб при цьому була здійснена корисна робота, повернення зобов'язаний відбутися з мінімальними втратами.

Теплообмін

Теплообмін — фізичний процес передавання енергії у вигляді певної кількості теплоти від тіла з вищою температурою до тіла з нижчою температурою до настання термодинамічної рівноваги. Не можливо зупинити передачу тепла між сусідніми об'єктами з різними температурами — її можна лише сповільнити. Одиницею вимірювання теплової енергії в системі СІ є Джоуль (раніше використовувалась калорія). Є три види теплообміну: теплопровідність, конвекція, випромінення.

Теплоємність

Теплоємність тіла - це фізична величина, яка визначається відношенням кількості теплоти, поглиненої тілом при нагріванні, до зміни його температури. Теплоємність тіла - це добуток питомої теплоємності речовини, з якого воно виготовлене, і маси цього тіла. Питома теплоємність - це здатність різних речовин до поглинання теплоти при їх нагріванні.

Основні закони і поняття термодинаміки

Термодинáміка — розділ класичної макроскопічної фізики — загальна феноменологічна наука про енергію, яка досліджує різноманітні явища природи (фізичні, хімічні, біологічні, космічні і т. ін.) у світлі основних законів термодинаміки. Термодинаміка і статистична фізика вивчають теплову форму руху матерії, однак, істотна різниця між ними полягає в методах дослідження. Термодинаміка не використовує ніяких гіпотез, тобто припущень, що вимагають подальшої дослідної перевірки. Зокрема, термодинаміка не використовує ніяких гіпотез і теорій будови речовини. Статистична фізика, навпаки, з самого початку спирається на молекулярні уявлення про будову фізичних систем, широко застосовуючи методи теорії вірогідності.

Предмет і основні поняття фізики

Фізика - точна наука, тому вона вивчає не тільки якісні, а й кількісні закономірності явищ. Фізика - експериментальна наука: її закони базуються на фактах, встановлених експериментальним шляхом. Основним методом дослідження матерії у фізиці є наукове спостереження, яке полягає у цілеспрямованому сприйманні властивостей предметів та явищ з метою одержання відповідної інформації про об'єкт пізнання. У наукових спостереженнях широко використовують спеціальні засоби спостереження. Так, за вибором об'єкта дослідження у фізиці можна виділити: фізику твердого тіла, фізику плазми, фізику ядра і т.д.; за формою руху матерії: механіку матеріальної точки, механіку суцільних середовищ, термодинаміку, електродинаміку тощо.

Квазірівноважні оборотні процеси

Це ідеалізовані процеси, які є низкою станів рівноваги, наступних безперервно один за одним. Їх ввели в термодинаміку для того, щоб спростити дослідження реальних термодинамічних процесів. Вважається, що в будь-який момент часу квазістатична система знаходиться в стані термодинамічної рівноваги. Такий процес називають також квазірівноважним. Звичайно, в природі таких процесів не існує. Адже будь-яка зміна в системі порушує її рівноважний стан Формула Клаузіуса, записана у вигляді dS = δQ/T, справедлива лише для квазістатичних процесів

Цикл Карно

Цикл Карно́ — термодинамічний цикл, який складається з двох ізотермічних процесів і двох адіабатних процесів, що поперемінно чергуються між собою. Цикл Карно складається з чотирьох стадій: 1. Робоча речовина розширюється за сталої температури (ізотермічний процес). 2. Робоча речовина розширюється за сталої ентропії (адіабатичний процес). 3. Робоча речовина стискається за сталої температури (ізотермічний процес). Робоча речовина стискається за сталої ентропії (адіабатичний процес

Число Рейнольдса

Число Рейнольдса часто використовують у задачах гідродинаміки при проведенні аналізу розмірностей, а також для визначення динамічної подібності між різними експериментальними випадками руху рідини. Це число також використовується для характеристики ламінарної або турбулентної течії: характеристичне число[2] та критерій подібності у гідродинаміці, що ґрунтується на відношенні інертності руху течії флюїда до його в'язкості. Re=ρ⋅u⋅L/μ= ul/v

Змочування та незмочування

Якщо взаємодія молекул рідини менша, ніж їх взаємодія з молекулами контактного твердого тіла, то маємо випадок змочування і навпаки, коли ця взаємодія більша - незмочування. Інтенсивність змочування характеризується кутом змочування Q, який утворюється між дотичною до поверхні рідини і поверхнею твердого тіла. Якщо межа розділу вертикальна, поверхня рідини у разі змочування має увігнуту форму Поверхня рідини за вертикального розміщення тіла внаслідок незмочування має опуклу форму

Механіка

в загальному розумінні наука про механічний рух та рівновагу тіл і взаємодію, що виникає при цьому між тілами. Належить до природничих наук. Термін «механіка» ввів у науку Арістотель. Механіку поділяють на загальну механіку(аналітичну механіку), механіку суцільних середовищ(гідроаеромеханіка) і прикладну механіку(механіку ґрунтів). В кожному з цих розділів розрізняють статику, кінематику й динаміку.