Магнитное поле. Индукция магнитного поля это физическая величина, численно равная максимальному вращающему моменту

Индукция магнитного поля это физическая величина, численно равная максимальному вращающему моменту, действующему на контур с единичным магнитным моментом, помещенный в данную точку поля

Магнитное поле Земли-это область вокруг нашей планеты, где действуют магнитные силы, на экваторе оно находиться вертикально, на полюсах- горизонтально, а в остальных точках нашей планеты под углом α.

Намагниченность-векторная физическая величина, характеризующая магнитное состояние макроскопического физического тела. Обозначается обычно М. Определяется как магнитный момент единицы объёма вещества: Здесь, M — вектор намагниченности; — вектор магнитного момента; V — объём.

магнитная восприимчивость- физическая величина, характеризующая связь между магнитным моментом (намагниченностью) вещества и магнитным полем в этом веществе

, где — намагниченность вещества под действием магнитного поля, — напряженность магнитного поля.

магнитная проницаемость -физическая величина, коэффициент (зависящий от свойств среды), характеризующий связь между магнитной индукцией и напряжённостью магнитного поля в веществе. где — относительная, а — абсолютная проницаемость, — магнитная постоянная

Напряжённость магнитного поля- векторная физическая величина, равная разности вектора магнитной индукции B и вектора намагниченности M.

где — магнитная постоянная.

Связь напряженности и индукции магнитного поля-

Диамагнетики- вещества, намагничивающиеся во внешнем магнитном поле против направления поля

Парамагнетики-вещества, намагничивающиеся во внешнем магнитном поле по направлению поля.

Ферромагнетики-вещества, обладающие спонтанной намагниченностью, т.е. они намагничены даже при отсутствии внешнего магнитного поля
их свойства: Пр: Эти вещества намагничиваются в направлении вектора .
Ди: При внесении диамагнитного вещества в магнитное поле его атомы приобретают наведенные магнитные моменты.
Фер: 1. Способность сильно намагничиваться. 2. Магнитное насыщение.

Закон Био-Савара-Лапласса- Индукция магнитного поля, создан- ного бесконечно малым (элементарным) участком проводника с током, прямо пропорциональна силе тока, длине участка и обратно пропор- циональна квадрату расстояния от участка до точки наблюдения

где — угол между вектором (радиус-вектором, проведенным от элемента проводника к точке, в которой ищется (наблюдается) поле) и элементом проводника.

Индукция поля для отрезка проводника

где: µ0 − - магнитная постоянная, µ - магнитная проницаемость среды, I - сила тока, r - расстояние от проводника до точки наблюдения, α 1 и α 2 - углы под кото- рыми видны концы проводника.

Индукция бесконечного прямого проводника-

Индукция кругового витка с током-

Индукция соленоида конечной длины- где: n =N/ l - число витков на еди- нице длины соленоида, α 1 и α 2 - углы под которыми видны концы соленоида

Индукция длинного соленоида-

Индукция тороида. - где: N - число витков в тороидальной катушке, R - радиус окружности, проведенной внутри тороида во- круг его оси.

Сила Ампера-Сила, действующая на проводник тока, находящийся в магнитном поле и равная произведению силы тока в проводнике, модуля вектора индукции магнитного поля, длины проводника и синуса угла между вектором магнитного поля и направлением тока в проводнике. Направление силы Ампера определяют по правилу правой руки.

Сила Лоренца-. сила, действующая на точечную заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле.Она равна произведению заряда, модуля скорости частицы, модуля вектора индукции магнитного поля и синуса угла между вектором магнитного поля и скоростью движения частицы. Направление силы Лоренца определяют по правилу левой руки.

Эффект Холла.- явление возникновения поперечной разности потенциалов при помещении проводника с постоянным током в магнитное поле

Теорема о циркуляции индукции и напряженности магнитного поля

Циркуляция вектора напряженности магнитного поля вдоль про- извольного замкнутого контура равна сумме токов, проходящих через произвольную поверхность, ограниченную контуром

Магнитный поток. - физическая величина, равная плотности потока силовых линий магнитного поля, проходящих через бесконечно малую площадку d S. Поток как интеграл вектора магнитной индукции через конечную поверхность S определяется через интеграл по поверхности:

Теорема Гаусса для магнитного поля.- Поток вектора индукции магнитного поля через произвольную замкнутую поверхность всегда равен нулю

Силовые линии магнитного поля- магнитного поля – это линии, касательная к которым в каждой точке совпадает с вектором индукции магнитного поля

· их свойства: силовые линии магнитного поля не пересекаются и не прерываются;

· густота силовых линий магнитного поля пропорциональна величине B индукции B→ магнитного поля;

· силовые линии магнитного поля всегда замкнуты, то есть магнитное поле − вихревое поле.

Связь вектора индукции и вектора напряженности: H=B0/μ 0 H= B0/μ 0 – I H= B0/μ 0μ

Основные положения МКТ. Молекулярно-кинетической теорией называют учение о строении и свойствах вещества на основе представления о существовании атомов и молекул как наименьших частиц химических веществ.

В основе молекулярно-кинетической теории лежат три основных положения:

1. Все вещества – жидкие, твердые и газообразные – образованы из мельчайших частиц – молекул, которые сами состоят из атомов («элементарных молекул»). Молекулы химического вещества могут быть простыми и сложными, т.е. состоять из одного или нескольких атомов. Молекулы и атомы представляют собой электрически нейтральные частицы.

2. Атомы и молекулы находятся в непрерывном хаотическом движении.

3. Частицы взаимодействуют друг с другом силами, имеющими электрическую природу. Гравитационное взаимодействие между частицами пренебрежимо мало.

Энергия межмолекулярного взаимодействия??????? Межмолекулярное взаимодействие — взаимодействие между молекулами и/или атомами, не приводящее к образованию ковалентных (химических) связей.
Твердые тела, жидкости, газы, кристаллические и аморфные тела с точки зрения МКТ: Твердое тело — агрегатное состояние вещества, характеризующееся постоянством формы и движения атомов, которые совершают малые колебания около положений равновесия. Аморфные тела — это твердые тела, для которых характерно неупорядоченное расположение частиц в пространстве. Жидкость -агрегатное состояние вещества, промежуточное между твердым и газообразным. Для нее характерна большая подвижность частиц и малое свободное пространство между ними. Газом называют агрегатное состояние вещества, в котором все его частицы слабо взаимодействуют между собой и, двигаясь, заполняют весь предоставляемый ему объем. Кристаллические тела - это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают упорядоченные положения в пространстве. Частицы кристаллических тел образуют в пространстве правильную кристаллическую пространственную решетку.
Идеальный газ - газ, для которого энергия взаимодействия между молекулами пренебрежимо мала по сравнению с кинетической энергией их хаотичного (теплового) движения.

Газовые законы:
Уравнение Менделеева-Клайперона: PV = n RT
Уравнение реального газа: (P + a/n2)·(n – b) = R·T

Графики PV для реального газа: ?????????????????
Давление и температура газа с точки зрения МКТ: Давление - это явление когда частицы (молекулы) " давят" на сосуд (под действием внутренней энергии и теплового беспорядочного движения ударяются в стенки сосуда). Температура газа с молекулярно-кинетической точки зрения — физическая величина, характеризующая интенсивность хаотического, теплового движения всей совокупности частиц системы и пропорциональная средней кинетической энергии поступательного движения одной частицы.
Закон Максвелла распределения молекул по скоростям: ????????????????

Наиболее вероятная и среднеквадратичная скорость движения молекул газа. Сред­няя квад­ра­тич­ная ско­рость – это ско­рость, рав­ная корню квад­рат­но­му из сред­ней ариф­ме­ти­че­ской ве­ли­чи­ны квад­ра­тов ско­ро­стей от­дель­ных мо­ле­кул; она несколь­ко от­ли­ча­ет­ся от сред­ней ариф­ме­ти­че­ской ско­ро­сти мо­ле­кул.

Наиболее вероятная скорость – это скорость, вблизи которой на единичный интервал скоростей приходится наибольшее число молекул. Она рассчитывается по формуле:

.

Явление переноса:

Внутренняя энергия, работа расширения газа: Внутренняя энергия – сумма кинетических энергий частиц газа и зависит она только от температуры U=cT.

Работа расширения газа: Работа газа при расширении (сжатии):

Первое начало термодинамики и его применение к изотермическому, изобарному, изохорному, адиабатическому процессу: Изменение Δ U внутренней энергии неизолированной термодинамической системы равно разности между количеством теплоты Q, переданной системе, и работой A, совершенной системой над внешними телами.

Соотношение, выражающее первый закон термодинамики, часто записывают в другой форме:

Применим первый закон термодинамики к изопроцессам в газах.

1. В изохорном процессе (V = const) газ работы не совершает, A = 0. Следовательно,

Здесь U (T ₁) и U (T ₂) – внутренние энергии газа в начальном и конечном состояниях. Внутренняя энергия идеального газа зависит только от температуры (закон Джоуля). При изохорном нагревании тепло поглощается газом (Q > 0), и его внутренняя энергия увеличивается. При охлаждении тепло отдается внешним телам (Q < 0).

1. В изобарном процессе (p = const) работа, совершаемая газом, выражается соотношением

Первый закон термодинамики для изобарного процесса дает:

При изобарном расширении Q > 0 – тепло поглощается газом, и газ совершает положительную работу. При изобарном сжатии Q < 0 – тепло отдается внешним телам. В этом случае A < 0. Температура газа при изобарном сжатии уменьшается, T ₂ < T ₁; внутренняя энергия убывает, Δ U < 0.

1. В изотермическом процессе температура газа не изменяется, следовательно, не изменяется и внутренняя энергия газа, Δ U = 0.

Первый закон термодинамики для изотермического процесса выражается соотношением

Количество теплоты Q, полученной газом в процессе изотермического расширения, превращается в работу над внешними телами. При изотермическом сжатии работа внешних сил, произведенная над газом, превращается в тепло, которое передается окружающим телам.

4. Адиабатический процесс – процесс, идущий без теплообмена с окружающей средой. Это значит, что система должна быть теплоизолирована, либо процесс должен протекать так быстро, что за время процесса не происходит теплообмена системы с окружающей средой. Условие адиабатичности процесса означает, что Q = 0.

Уравнение первого закона термодинамики для адиабатического процесса принимает вид:

.

(4.36)

Из последнего соотношения следует, что А = – Δ U и для одного моля идеального газа равно

.

Обратимые и необратимые процессы: Обратимый процесс— термодинамический процесс, который может проходить как в прямом, так и в обратном направлении, проходя через одинаковые промежуточные состояния, причем система возвращается в исходное состояние без затрат энергии, и в окружающей среде не остается макроскопических изменений. Необратимым называется процесс, который нельзя провести в противоположном направлении через все те же самые промежуточные состояния.
Термодинамическая вероятность: — число способов, которыми может быть реализовано состояние физической системы.
Энтропия: функция состояния термодинамич. системы, характеризующая направление протекания самопроизвольных процессов в этой системе и являющаяся мерой их необратимости
Связь энтропии с термодинамической вероятностью Связь между термодинамической вероятностью состояния системы и ее энтропией была

,

(4.56)

где , R – универсальная газовая постоянная, N_A – число Авогадро.

Второе начало термодинамики (три формулировки)

Второе начало термодинамики – теплота не может самопроизвольно переходить от тела менее нагретого к телу более нагретому. Под теплотой понимается внутренняя энергия тела. (1)

Никакой двигатель не может преобразовывать теплоту в работу со стопроцентной эффективностью. (2)

В замкнутой системе энтропия не может убывать. (3)

КПД идеального двигателя.
Вечный двигатель первого рода — двигатель (воображаемая машина), способный бесконечно совершать работу без затрат топлива или других энергетических ресурсов. Вечный двигатель второго рода — воображаемая машина, которая будучи пущена в ход, превращала бы в работу всё тепло, извлекаемое из окружающих.