Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бутиков Е.И. -> "Физика в примерах и задачах" -> 61

Физика в примерах и задачах - Бутиков Е.И.

Бутиков Е.И., Быков А.А., Кондратьев А.С. Физика в примерах и задачах — М.: Наука, 1989. — 463 c.
Скачать (прямая ссылка): fizikavpremerahizadachah1989.pdf
Предыдущая << 1 .. 55 56 57 58 59 60 < 61 > 62 63 64 65 66 67 .. 169 >> Следующая


¦/

)]•

(9)

График этой функции показан на рис. 9.3. Хотя движение корабля и происходит бесконечно долго, пройденный им путь I оказывается конечным. Основную часть этого пути корабль проходит за время т.

В этой задаче был рассмотрен пример, когда движение происходило только под действием силы сопротивления. Иногда приходится рассматривать случаи, когда кроме силы сопротивления действуют и другие силы.

Например, можно решать задачу о разгоне корабля под действием постоянной силы тяги гребных винтов при учете сопротивления воды. При этом время разгона корабля формально будет бесконечным. Однако

Рис. 9.3. Координата корабля как функция времени

для моментов времени /2>>т можно считать, что процесс разгона корабля закончился и он движется с постоянной скоростью значение которой определяется из условия равенства силы тяги и силы сопротивления. Но длительность разгона т не зависит от силы тяги и определяется теми же параметрами т и к, что и в разобранном примере: x=m/k. ^
V. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

Физические свойства систем, состоящих из большого числа частиц (атомов и молекул), составляют предмет изучения молекулярной физики и термодинамики. Любая макроскопическая система содержит огромное число частиц. Например, всего 1 см3 воздуха при нормальных условиях содержит 2,7-1019 молекул. Поэтому совершенно очевидно, что применение законов динамики для нахождения микроскопических характеристик такой системы, т. е. координат и скоростей всех молекул, совершенно бесперспективно. Но такая детальная информация о рассматриваемой системе нам и не нужна.

Для ответа на очень многие вопросы достаточно знать не поведение отдельных молекул, а только макроскопические параметры, характеризующие состояние всей системы. Такими параметрами являются, например, объем системы, ее масса, полная энергия. Если система находится в состоянии равновесия, то она характеризуется еще и такими параметрами, как давление и температура. Значение макроскопических параметров определяется ие поведением отдельных молекул, а средним результатом, к которому приводит их совокупное движение, т. е. средними значениями микроскопических параметр ов.

Задача молекулярно-кинетической теории (статистической механики) состоит в том, чтобы установить связь макроскопических параметров системы со средними значениями микроскопических величин и дать способ вычисления этих средних значений на основе законов движения отдельных частиц. Так, например, для одного моля идеального газа молекулярно-кинетическая теория устанавливает связь между произведением двух макроскопических параметров газа — давления р и молярного объема Vц — и средним значением (?) микроскопического параметра Е — кинетической энергии хаотического теплового движения одной молекулы:

pVv. = ^<E>NA, (1)

где N д — постоянная Авогадро.

Исторически сложился и другой подход к изучению систем, состоящих из большого числа частиц, в котором установление связей между различными макроскопическими параметрами производится опытным путем. Например, для одного моля идеального газа
V. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

167

на опыте установлена следующая связь между тремя макроскопическими параметрами — давлением, молярным объемом и термодинамической температурой газа:

pV^RT, (2)

где R — газовая постоянная. Такой эмпирический подход характерен для термодинамики.

В основе термодинамики лежат несколько установленных на опыте фундаментальных физических законов. Первый закон термодинамики представляет собой обобщенный закон сохранения энергии: энергия макроскопической системы может быть изменена как в результате работы внешних сил, так и при сообщении теплоты. Если считать механическую энергию системы неизменной, то первый закон термодинамики утверждает, что изменение внутренней энергии системы ДU при переходе из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил Д<4' и переданного системе количества теплоты AQ:

Д?/ = ДЛ' + ДС>. (3)

Второй закон термодинамики связан с необратимостью реальных процессов в макроскопических системах и указывает направление возможных энергетических превращений.

В рамках термодинамики не раскрывается глубокий физический смысл макроскопических параметров системы, т. е. их связь со средними значениями микроскопических параметров. Однако именно благодаря этому обстоятельству основные законы термодинамики, установленные на опыте, отличаются большой общностью и применимы ко всем макроскопическим системам независимо от особенностей их внутренней структуры.

Наиболее полные представления о свойствах систем большого числа частиц дает совместное использование термодинамики и статистической механики. Например, сравнение формул (1) и (2) дает возможность установить физический смысл макроскопического параметра — термодинамической температуры Т:
Предыдущая << 1 .. 55 56 57 58 59 60 < 61 > 62 63 64 65 66 67 .. 169 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed