Законы постоянного тока электромагнетизм

Закон Максвелла о распределении молекул идеального газа по скоростям и энергиям теплового движения При выводе основного уравнения молекулярно-кинетической теории молекулам задавали различные скорости. В результате многократных соударений скорость каждой молекулы изменяется по модулю и направлению. Однако из-за хаотического движения молекул все направления движения являются равновероятными, т. е. в любом направлении в среднем движется одинаковое число молекул.

Круговые процессы. Тепловые машины

Термический КПД для кругового процесса .

Термический КПД цикла Карно .

Термический КПД необратимого цикла .

Работа тепловой машины .

6. Второе начало термодинамики

Количество теплоты, необходимой для нагревания тела массой т от температуры Т1 до температуры Т2 .

Закон плавления и кристаллизации .

Изменение энтропии при плавлении и кристаллизации .

Закон испарения и конденсации .

Примеры решения задач

Дано:

u0 = 0

m = 0,200 кг

V = 220×10-6 м3

h = 3 м

rв = 103 кг/м3

Решение:

Движение мяча в воде равноускоренное. Ускорение а можно найти из уравнения динамики.

.

В скалярном виде:

ma = FA – mg,

ma = rgV – mg  Þ

Н = ?

1. Резиновый мяч массой 200 г и объемом 220 см3 погружают под воду на глубину 3 м и отпускают. На какую высоту (в метрах), считая от поверхности воды, подпрыгнет мяч? Сопротивление воды и воздуха при движении мяча не учитывать. Плотность воды 103 кг/м3. 

 (1)

Тогда

. (2)

Подставим в уравнение (2) выражение для ускорения (1):

 Þ

Екин = h(rgV - mg) = hg (rV - m). (3) 

При вылете из воды мяч обладает кинетической энергией, которая в точке 2 переходит в потенциальную.

Екин = mgH. (4)

В уравнениях (3) и (4) приравниваем правые части:

hg (rV - m) = mgH  Þ 

h (rV - m) = mH

Отсюда определим высоту, на которую подпрыгнет мяч, считая от поверхности воды.

 =  = 0,3 (м).

Ответ: H = 0,3 м

Рис. 1.20.2 иллюстрирует правило Ленца на примере неподвижного проводящего контура, который находится в однородном магнитном поле, модуль индукции которого увеличивается во времени.

Рисунок 1.20.2.

Иллюстрация правила Ленца. В этом примере а Eds инд < 0. Индукционный ток Iинд течет навстречу выбранному положительному направлению обхода контура

Правило Ленца отражает тот экспериментальный факт, что Edsинд и всегда имеют противоположные знаки (знак «минус» в формуле Фарадея). Правило Ленца имеет глубокий физический смысл – оно выражает закон сохранения энергии.

Изменение магнитного потока, пронизывающего замкнутый контур, может происходить по двум причинам.

1. Магнитный поток изменяется вследствие перемещения контура или его частей в постоянном во времени магнитном поле. Это случай, когда проводники, а вместе с ними и свободные носители заряда, движутся в магнитном поле. Возникновение ЭДС индукции объясняется действием силы Лоренца на свободные заряды в движущихся проводниках. Сила Лоренца играет в этом случае роль сторонней силы.

Рассмотрим в качестве примера возникновение ЭДС индукции в прямоугольном контуре, помещенном в однородное магнитное поле перпендикулярное плоскости контура. Пусть одна из сторон контура длиной l скользит со скоростью по двум другим сторонам (рис. 1.20.3).

Рисунок 1.20.3.

Возникновение ЭДС индукции в движущемся проводнике. Указана составляющая силы Лоренца, действующей на свободный электрон

Определите натяжение нити, связывающей два шарика объёмом 10 см3 каждый, если верхний шарик плавает, наполовину погрузившись в воду. Масса нижнего шарика в три раза больше массы верхнего шарика. Плотность воды 103 кг/м3, g = 10 м/с2. Ответ представьте в мН.

При подъеме с помощью гидравлического пресса груза массой 2 т была совершена работа 4,9 кДж. Найдите число ходов малого поршня, перемещающегося за один ход на 10 см, если КПД пресса 90%, а площадь большого поршня больше малого в 100 раз. Принять g = 9,8 м/с2. Ответ представьте в единицах СИ.

Определите минимальный объем наполненного водородом шара, который может поднять человека массой 70 кг на высоту 100 м за время 30 с. Общая масса оболочки шара и корзины 20 кг. Принять g = 10 м/с2, плотность воздуха и водорода соответственно равными 1,3 кг/м3 и 0,1 кг/м3. Сопротивлением воздуха пренебречь. Ответ представьте в единицах СИ и округлите до целого числа.

Два сосуда наполнены одним и тем же газом под давлением 4×105 Па и 9×105 Па массой 0,2 кг и 0,3 кг соответственно. Сосуды соединяют трубкой, объемом которой можно пренебречь по сравнению с объемами сосудов. Найдите установившееся давление в сосудах, если температура газа в них была одинакова и после установления равновесия увеличилась на 20%. Ответ представьте в атмосферах (1 атм = 105 Па) и округлите до десятых.

Барометрическая формула. Распределение Больцмана При выводе основного уравнения молекулярно-кинетической теории газов и максвелловского распределения молекул по скоростям предполагалось, что на молекулы газа внешние силы не действуют, поэтому молекулы равномерно распределены по объему. Однако молекулы любого газа находятся в потенциальном поле тяготения Земли. Тяготение, с одной стороны, и тепловое движение молекул — с другой, приводят к некоторому стационарному состоянию газа, при котором давление газа с высотой убывает.


Методика решения задач по Электростатике