VI. Хатуу биетүүдийн хөдөлгөөн Хүчний момент Хүнд нисдэг дугуйг гараараа эргүүлэхийг хичээ. Чиглүүрийг тат. Хэрэв та гараа тэнхлэгт хэт ойртуулбал танд хэцүү байх болно. Гараа хүрээ рүү шилжүүл, тэгвэл юу өөрчлөгдсөн бэ? Эцсийн эцэст, хоёр тохиолдолд хүч чадал

Дулааны хөдөлгөөн ямар харагддаг вэ Молекулуудын хоорондын харилцан үйлчлэл илүү их эсвэл бага утгамолекулуудын "амьдралд" бодисын гурван төлөв - хийн, шингэн ба хатуу - харилцан үйлчлэлийн үүрэг гүйцэтгэдэг.

ЦАХИЛГААНЫ ХӨДӨЛГӨӨНИЙГ ХӨДӨЛГӨӨНД ОРУУЛАХ нь Фарадей Эрстэдийн туршилтаас нэг жижиг нарийн ширийн зүйлийг анзаарсан бөгөөд энэ нь уг асуудлыг ойлгох түлхүүрийг агуулсан мэт санагдсан цахилгаан гүйдэллуужингийн зүүг үргэлж нэг чиглэлд хазайдаг. Жишээлбэл, хэрэв

Тогтмол хурдатгалтай шулуун шугаман хөдөлгөөнийг хурдны модуль цаг хугацааны явцад нэмэгдэж байвал жигд хурдасгасан, багасвал жигд удааширсан гэж нэрлэдэг.

Хурдасгасан хөдөлгөөний жишээ бол намхан байшингийн тагтан дээрээс цэцгийн сав унах явдал юм. Намрын эхэн үед савны хурд 0-тэй тэнцүү байдаг ч хэдхэн секундын дотор хэдэн арван м/с хүртэл нэмэгддэг. Удаан хөдөлгөөний жишээ бол босоо тэнхлэгт дээш шидэгдсэн чулууны хөдөлгөөн бөгөөд түүний хурд нь эхэндээ өндөр байсан ч дараа нь траекторийн дээд цэгт аажмаар тэг болж буурдаг. Хэрэв бид агаарын эсэргүүцлийн хүчийг үл тоомсорловол эдгээр хоёр тохиолдолд хурдатгал нь ижил бөгөөд чөлөөт уналтын хурдатгалтай тэнцүү байх бөгөөд энэ нь үргэлж босоо доош чиглэсэн, g үсгээр тэмдэглэгдсэн бөгөөд ойролцоогоор 9.8 м/с2-тэй тэнцүү байна. .

Таталцлын хурдатгал, g нь дэлхийн таталцлын хүчнээс үүдэлтэй. Энэ хүч нь дэлхий рүү хөдөлж буй бүх биеийг хурдасгаж, түүнээс холдохыг удаашруулдаг.

Энд v нь t үеийн биеийн хурд, энгийн хувиргалтуудын дараа хаанаас олж авдаг тэгшитгэл Тогтмол хурдатгалтай хөдлөх үед хурд: v = v0 + at

8. Тогтмол хурдатгалтай хөдөлгөөний тэгшитгэл.

Тогтмол хурдатгалтай шугаман хөдөлгөөний үед хурдны тэгшитгэлийг олохын тулд t=0 үед биеийн анхны хурд v0 байсан гэж үзнэ. a хурдатгал тогтмол тул t ямар ч үед энэ нь үнэн болно дараах тэгшитгэл:

Энд v нь биеийн t үеийн хурд, эндээс энгийн хувиргалт хийсний дараа бид тогтмол хурдатгалтай хөдөлж байх үеийн хурдны тэгшитгэлийг олж авна: v = v0 + at

Тогтмол хурдатгалтай шулуун шугаман хөдөлгөөний үед туулсан замын тэгшитгэлийг гаргахын тулд эхлээд хурд ба цаг хугацааны графикийг (5.1) байгуулна. a>0 хувьд энэ хамаарлын графикийг зүүн талд 5-р зурагт үзүүлэв (цэнхэр шулуун шугам). §3-т тодорхойлсончлон, t хугацаанд гүйцэтгэсэн хөдөлгөөнийг t=0 ба t моментуудын хоорондох хурд ба цаг хугацааны муруй доорх талбайг тооцоолох замаар тодорхойлж болно. Манай тохиолдолд муруйн доорх дүрс нь хоёроор хязгаарлагддаг босоо шугамууд t=0 ба t нь трапец хэлбэрийн OABC бөгөөд түүний талбай нь мэдэгдэж байгаагаар S нь OA ба CB суурийн урт ба OC өндрийн нийлбэрийн хагасын үржвэртэй тэнцүү байна.

Зураг 5-аас харахад OA = v0, CB = v0 + at, OC = t байна. Эдгээр утгыг (5.2) -д орлуулснаар бид анхны v0 хурдтай a тогтмол хурдатгалтай шулуун шугаман хөдөлгөөний үед t хугацаанд хийсэн S шилжилтийн тэгшитгэлийг олж авна.

Томъёо (5.3) нь зөвхөн a>0 хурдатгалтай хөдөлгөөнд төдийгүй, a>0 хурдатгалтай хөдөлгөөнд хамаарна гэдгийг харуулахад хялбар байдаг.<0. На рис.5 справа красными линиями показаны графики зависимости S при положительных (верх) и отрицательных (низ) значениях a, построенные по формуле (5.3) для различных величин v0. Видно, что в отличие от равномерного движения (см. рис. 3), график зависимости перемещения от времени является параболой, а не прямой, показанной для сравнения пунктирной линией.

9. Биеийн чөлөөт уналт. Таталцлын нөлөөгөөр тогтмол хурдатгалтай хөдөлгөөн.

Биеийн чөлөөт уналт гэдэг нь агаарын эсэргүүцэлгүй (вакуум дахь) биетүүд дэлхий рүү унах явдал юм.

Биеийн дэлхий рүү унах хурдатгалыг таталцлын хурдатгал гэж нэрлэдэг. Чөлөөт уналтын хурдатгалын вектор нь босоо доош чиглэсэн тэмдгээр илэрхийлэгдэнэ. Дэлхийн бөмбөрцгийн өөр өөр цэгүүдэд далайн түвшнээс дээш газарзүйн өргөрөг, өндрөөс хамааран g-ийн тоон утга нь ижил биш бөгөөд туйлд ойролцоогоор 9.83 м/с2, экваторт 9.78 м/с2 хүртэл хэлбэлздэг. Москвагийн өргөрөгт g = 9.81523 м/с2. Ихэвчлэн тооцоололд өндөр нарийвчлал шаарддаггүй бол дэлхийн гадаргуу дээрх g-ийн тоон утгыг 9.8 м/с2 эсвэл бүр 10 м/с2-тэй тэнцүү авдаг.

Чөлөөт уналтын энгийн жишээ бол тодорхой h өндрөөс анхны хурдгүйгээр унаж буй бие юм. Чөлөөт уналт нь тогтмол хурдатгалтай шугаман хөдөлгөөн юм.

Тохиромжтой чөлөөт уналт нь агаарын эсэргүүцэлгүй вакуум орчинд л боломжтой бөгөөд масс, нягтрал, хэлбэрээс үл хамааран бүх бие ижил хурдан унадаг, өөрөөр хэлбэл цаг хугацааны аль ч мөчид бие нь ижил хурд, хурдатгалтай байдаг.

Бүх томъёо жигд хурдасгасан хөдөлгөөнчөлөөтэй унаж буй биед хамаарна.

Биеийн чөлөөт уналтын үеийн хурдны хэмжээ:

биеийн хөдөлгөөн:

Энэ тохиолдолд жигд хурдатгалтай хөдөлгөөний томъёонд a хурдатгалын оронд таталцлын хурдатгал g = 9.8 м/с2-ийг оруулсан болно.

10. Биеийн хөдөлгөөн. ХАТУУ БИЙИЙН Урагш ХӨДӨЛГӨӨ

Хатуу биеийн хөрвүүлэх хөдөлгөөн нь биетэй байнга холбоотой шулуун шугам бүр өөртэйгээ зэрэгцээ хөдөлдөг хөдөлгөөн юм. Үүнийг хийхийн тулд биетэй холбосон хоёр зэрэгцээ бус шугам өөр хоорондоо зэрэгцээ шилжихэд хангалттай. Хөрвүүлэх хөдөлгөөний үед биеийн бүх цэгүүд ижил төстэй, зэрэгцээ траекторийг дүрсэлдэг бөгөөд ямар ч үед ижил хурд, хурдатгалтай байдаг. Тиймээс биеийн хөрвүүлэх хөдөлгөөн нь түүний О цэгүүдийн аль нэгнийх нь хөдөлгөөнөөр тодорхойлогддог.

Ерөнхий тохиолдолд орчуулгын хөдөлгөөн нь гурван хэмжээст орон зайд тохиолддог боловч түүний гол онцлог нь аль ч сегментийн параллелизмыг хадгалах нь хүчинтэй хэвээр байна.

Жишээлбэл, лифтний машин урагш хөдөлдөг. Түүнчлэн, анхны ойролцоо байдлаар Ferris дугуйны бүхээг нь хөрвүүлэх хөдөлгөөнийг хийдэг. Гэсэн хэдий ч хатуу хэлэхэд Ferris дугуйны бүхээгийн хөдөлгөөнийг дэвшилттэй гэж үзэх боломжгүй юм. Хэрэв бие нь орчуулгын дагуу хөдөлдөг бол түүний хөдөлгөөнийг дүрслэхийн тулд дурын цэгийн хөдөлгөөнийг (жишээлбэл, биеийн массын төвийн хөдөлгөөнийг) тайлбарлахад хангалттай.

Хэрэв битүү механик системийг бүрдүүлэгч биетүүд бие биетэйгээ зөвхөн таталцлын болон уян хатан хүчээр харилцан үйлчилдэг бол эдгээр хүчний ажил нь эсрэг тэмдгээр авсан биеийн потенциал энергийн өөрчлөлттэй тэнцүү байна: A = –(E р2 – E р1).

Кинетик энергийн теоремын дагуу энэ ажил нь биеийн кинетик энергийн өөрчлөлттэй тэнцүү байна

Тиймээс

Эсвэл E k 1 + E p 1 = E k 2 + E p 2.

Таталцлын болон уян харимхай хүчээр бие биетэйгээ харилцан үйлчилдэг, хаалттай системийг бүрдүүлдэг биеийн кинетик ба потенциал энергийн нийлбэр өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна.

Энэхүү мэдэгдэл нь механик процесс дахь энерги хадгалагдах хуулийг илэрхийлдэг. Энэ нь Ньютоны хуулиудын үр дагавар юм. E = E k + E p нийлбэрийг нийт механик энерги гэнэ. Хамгаалалтын хууль механик энергиХаалттай систем дэх биетүүд хоорондоо консерватив хүчнүүд, өөрөөр хэлбэл потенциал энергийн тухай ойлголтыг нэвтрүүлж болох хүчээр харилцан үйлчлэх үед л биелдэг.

Биеийн хаалттай системийн механик энерги эдгээр биетүүдийн хооронд зөвхөн консерватив хүч үйлчилбэл өөрчлөгдөхгүй. Консерватив хүч гэдэг нь аливаа хаалттай траекторийн дагуух ажил нь тэгтэй тэнцүү хүч юм. Таталцал бол консерватив хүчний нэг юм.

Бодит нөхцөлд хөдөлж буй биетүүд нь таталцлын хүч, уян харимхай хүч болон бусад консерватив хүчний хамт үрэлтийн хүч эсвэл хүрээлэн буй орчны эсэргүүцлийн хүчээр бараг үргэлж үйлчилдэг.

Үрэлтийн хүч нь консерватив биш юм. Үрэлтийн хүчээр хийсэн ажил нь замын уртаас хамаарна.

Хэрэв битүү системийг бүрдүүлдэг биетүүдийн хооронд үрэлтийн хүч үйлчилдэг бол механик энерги хадгалагдахгүй. Механик энергийн нэг хэсэг нь биеийн дотоод энерги (халаалт) болж хувирдаг.

Аливаа бие махбодийн харилцан үйлчлэлийн үед энерги гарч ирэхгүй, алга болдоггүй. Энэ нь зүгээр л нэг хэлбэрээс нөгөөд шилждэг.

Эрчим хүчийг хадгалах, хувиргах хуулийн үр дагаврын нэг нь "мөнхийн хөдөлгөөнт машин" (мөнхийн хөдөлгөөнт машин) - эрчим хүч зарцуулахгүйгээр тодорхойгүй хугацаагаар ажиллах боломжтой машиныг бий болгох боломжгүй гэсэн мэдэгдэл юм.

Түүхэнд маш олон тооны "мөнхийн хөдөлгөөн" төслүүд хадгалагддаг. Тэдгээрийн заримд нь "зохион бүтээгчийн" алдаанууд илэрхий байдаг бол заримд нь эдгээр алдаанууд нь төхөөрөмжийн нарийн төвөгтэй дизайнаар далдлагдсан байдаг бөгөөд энэ машин яагаад ажиллахгүй байгааг ойлгоход маш хэцүү байж болно. Бидний цаг үед "мөнхийн хөдөлгөөнт машин" бүтээх үр дүнгүй оролдлого үргэлжилсээр байна. Эрчим хүчийг хадгалах, хувиргах хууль нь эрчим хүч зарцуулахгүйгээр ажил хийхийг "хориодог" тул эдгээр бүх оролдлого бүтэлгүйтэх болно.

31. Молекул кинетик онолын үндсэн зарчим, тэдгээрийн үндэслэл.

Бүх бие нь орон зайгаар тусгаарлагдсан, санамсаргүй байдлаар хөдөлж, бие биетэйгээ харилцан үйлчилдэг молекулууд, атомууд, энгийн хэсгүүдээс бүрддэг.

Кинематик ба динамик нь биеийн хөдөлгөөнийг дүрсэлж, энэ хөдөлгөөнийг үүсгэдэг хүчийг тодорхойлоход тусалдаг. Гэсэн хэдий ч механик олон асуултанд хариулж чадахгүй. Жишээлбэл, бие нь юунаас бүтдэг вэ? Яагаад олон бодис халах үед шингэн болж, дараа нь ууршдаг вэ? Ерөнхийдөө температур, дулаан гэж юу вэ?

Эртний Грекийн гүн ухаантан Демокрит 25 зууны өмнө ижил төстэй асуултуудад хариулахыг оролдсон. Тэрээр ямар ч туршилт хийлгүйгээр биетүүд бидэнд зөвхөн хатуу мэт санагддаг ч үнэндээ хоосон чанараар тусгаарлагдсан өчүүхэн жижиг хэсгүүдээс бүрддэг гэсэн дүгнэлтэд хүрчээ. Эдгээр тоосонцорыг бутлах боломжгүй гэж үзээд Демокрит тэдгээрийг атом гэж нэрлэсэн нь Грек хэлнээс орчуулбал хуваагдашгүй гэсэн үг юм. Тэрээр мөн атомууд өөр байж, байнгын хөдөлгөөнд байдаг гэж санал болгосон боловч бид үүнийг олж харахгүй байна, учир нь тэд маш жижиг.

М.В. молекул кинетик онолыг хөгжүүлэхэд асар их хувь нэмэр оруулсан. Ломоносов. Ломоносов дулаан нь бие дэх атомуудын хөдөлгөөнийг илэрхийлдэг гэж анх санаачилсан. Нэмж дурдахад тэрээр молекулууд нь ижил ба өөр атомуудаас бүрддэг энгийн ба нарийн төвөгтэй бодисуудын тухай ойлголтыг нэвтрүүлсэн.

Молекулын физик буюу молекул кинетик онол нь материйн бүтцийн талаархи тодорхой санаан дээр суурилдаг

Ийнхүү бодисын бүтцийн атомын онолоор бол химийн бүх шинж чанараа хадгалсан бодисын хамгийн жижиг хэсэг нь молекул юм. Мянга мянган атомаас бүрдэх том молекулууд ч гэсэн маш жижиг тул гэрлийн микроскопоор харагдахгүй. Олон тооны туршилт, онолын тооцоолол нь атомын хэмжээ нь 10 -10 м орчим байдаг нь молекулын хэмжээ нь хэдэн атомаас бүрдэх, бие биенээсээ хэрхэн байрлаж байгаагаас хамаарна.

Молекул кинетик онол нь химийн бодисын хамгийн жижиг хэсгүүд болох атом ба молекулууд байдаг гэсэн санаан дээр үндэслэн бодисын бүтэц, шинж чанарыг судалдаг онол юм.

Молекул кинетик онол нь гурван үндсэн зарчим дээр суурилдаг.

1. Шингэн, хатуу, хийн бүх бодисууд нь өөрөө атомуудаас ("элементар молекулууд") бүрддэг хамгийн жижиг тоосонцор - молекулуудаас үүсдэг. Химийн бодисын молекулууд нь энгийн эсвэл нарийн төвөгтэй байж болно, өөрөөр хэлбэл. нэг буюу хэд хэдэн атомаас бүрдэнэ. Молекулууд ба атомууд нь цахилгаан саармаг хэсгүүд юм. Тодорхой нөхцөлд молекулууд болон атомууд нэмэлт цахилгаан цэнэгийг олж авч, эерэг эсвэл сөрөг ион болж чаддаг.

2. Атом ба молекулууд тасралтгүй эмх замбараагүй хөдөлгөөнд байдаг.

3. Бөөмүүд хоорондоо цахилгаан шинж чанартай хүчээр харилцан үйлчилдэг. Бөөмүүдийн хоорондын таталцлын харилцан үйлчлэл нь маш бага юм.

Атом ба молекулуудын санамсаргүй хөдөлгөөний тухай молекул кинетик онолын санааг хамгийн гайхалтай туршилтаар баталгаажуулсан зүйл бол Брауны хөдөлгөөн юм. Энэ нь шингэн эсвэл хийд түдгэлзсэн жижиг бичил хэсгүүдийн дулааны хөдөлгөөн юм. Үүнийг 1827 онд Английн ургамал судлаач Р.Браун нээжээ.Брауны тоосонцор молекулуудын санамсаргүй цохилтын нөлөөн дор хөдөлдөг. Молекулуудын эмх замбараагүй дулааны хөдөлгөөний улмаас эдгээр нөлөөлөл хэзээ ч бие биенээ тэнцвэржүүлдэггүй. Үүний үр дүнд Брауны бөөмийн хурд нь хэмжээ, чиглэлд санамсаргүй байдлаар өөрчлөгддөг бөгөөд түүний замнал нь нарийн төвөгтэй зигзаг муруй юм.

Бодисын молекулуудын байнгын эмх замбараагүй хөдөлгөөн нь бас нэг амархан ажиглагдах үзэгдэл болох тархалтаар илэрдэг. Тархалт гэдэг нь хоёр ба түүнээс дээш холбоо бүхий бодисууд бие биендээ нэвтрэн орох үзэгдэл юм. Уг процесс нь хийд хамгийн хурдан явагддаг.

Молекулуудын санамсаргүй эмх замбараагүй хөдөлгөөнийг дулааны хөдөлгөөн гэж нэрлэдэг. Дулааны хөдөлгөөний кинетик энерги нь температур нэмэгдэх тусам нэмэгддэг.

Моль гэдэг нь 0.012 кг нүүрстөрөгчийн 12 С-д атом байгаатай ижил тооны бөөмс (молекул) агуулсан бодисын хэмжээг хэлнэ. Нүүрстөрөгчийн молекул нь нэг атомаас бүрдэнэ.

32. Молекулын масс, молекулын харьцангуй молекул масс. 33. Молекулын молийн масс. 34. Бодисын хэмжээ. 35. Авогадрогийн тогтмол.

Молекул кинетик онолд бодисын хэмжээг бөөмийн тоотой пропорциональ гэж үздэг. Бодисын хэмжигдэхүүнийг мэнгэ (моль) гэж нэрлэдэг.

Моль гэдэг нь 0.012 кг (12 гр) нүүрстөрөгчийн 12 С-д атом байгаатай ижил тооны бөөмс (молекул) агуулсан бодисын хэмжээг хэлнэ. Нүүрстөрөгчийн молекул нь нэг атомаас бүрдэнэ.

Нэг моль бодис нь Авогадрогийн тогтмолтой тэнцүү тооны молекул эсвэл атом агуулдаг.

Тиймээс аливаа бодисын нэг моль ижил тооны бөөмс (молекул) агуулдаг. Энэ тоог Авогадрогийн тогтмол N A гэнэ: N A = 6.02·10 23 моль –1.

Авогадрогийн тогтмол нь молекул кинетик онолын хамгийн чухал тогтмолуудын нэг юм.

ν бодисын хэмжээг тухайн бодисын N бөөмс (молекул)-ын Авогадро тогтмол N A-д харьцуулсан харьцаагаар тодорхойлно.

Моляр масс, M нь тухайн бодисын дээжийн m массыг түүнд агуулагдах бодисын n хэмжээтэй харьцуулсан харьцаа юм.

Энэ нь нэг моль хэмжээгээр авсан бодисын масстай тоогоор тэнцүү байна. SI систем дэх молийн массыг кг/моль-ээр илэрхийлнэ.

Тиймээс бодисын харьцангуй молекул буюу атомын масс нь түүний молекул ба атомын массын нүүрстөрөгчийн атомын массын 1/12-ийн харьцаа юм.

36. Брауны хөдөлгөөн.

Байгалийн олон үзэгдлүүд нь бодисын бичил хэсгүүд, молекулууд, атомуудын эмх замбараагүй хөдөлгөөнийг харуулдаг. Бодисын температур өндөр байх тусам энэ хөдөлгөөн илүү хүчтэй болно. Тиймээс биеийн дулаан нь түүнийг бүрдүүлэгч молекул, атомуудын санамсаргүй хөдөлгөөний тусгал юм.

Бодисын бүх атом, молекулууд тогтмол бөгөөд санамсаргүй хөдөлгөөнтэй байдгийн нотолгоо нь диффуз буюу нэг бодисын бөөмсийг нөгөөд нь нэвтрүүлэх явдал юм.

Тиймээс үнэр нь агаарын хөдөлгөөнгүй байсан ч өрөөнд хурдан тархдаг. Нэг дусал бэх нь аягатай усыг бүхэлд нь хурдан хар өнгөтэй болгодог.

Хатуу биетүүдийг хооронд нь нягт дарж, үлдээсэн тохиолдолд диффузийг мөн илрүүлж болно урт хугацаа. Тархалтын үзэгдэл нь бодисын бичил хэсгүүд бүх чиглэлд аяндаа шилжих чадвартай болохыг харуулж байна. Бодисын бичил хэсгүүд, түүний молекул, атомуудын энэхүү хөдөлгөөнийг дулааны хөдөлгөөн гэж нэрлэдэг.

BROWNIAN ХӨДӨЛГӨӨ - хүрээлэн буй орчны молекулуудын нөлөөн дор үүссэн шингэн эсвэл хийд дүүжлэгдсэн жижиг хэсгүүдийн санамсаргүй хөдөлгөөн; 1827 онд Р.Браун нээсэн

Ажиглалтаас харахад Брауны хөдөлгөөн хэзээ ч зогсдоггүй. Усны дусал (хэрэв та үүнийг хатаахыг зөвшөөрөхгүй бол) үр тарианы хөдөлгөөнийг олон өдөр, сар, жилээр ажиглаж болно. Зун, өвөл, өдөр шөнөгүй зогсдоггүй.

Брауны хөдөлгөөний шалтгаан нь хатуу биетийн ширхэгүүд байрладаг шингэний молекулуудын тасралтгүй, төгсгөлгүй хөдөлгөөнд оршдог. Мэдээжийн хэрэг, эдгээр мөхлөгүүд нь молекулуудаас хэд дахин том бөгөөд микроскопоор үр тарианы хөдөлгөөнийг харахад бид молекулуудын хөдөлгөөнийг өөрсдөө харж байна гэж бодох ёсгүй. Молекулуудыг энгийн микроскопоор харах боломжгүй ч бид тэдгээрийн бий болгож буй нөлөөлөл, хатуу биетийн ширхэгийг түлхэж, хөдөлгөж байгаагаар нь тэдний оршин тогтнол, хөдөлгөөнийг дүгнэж болно.

Брауны хөдөлгөөнийг нээсэн нь материйн бүтцийг судлахад чухал ач холбогдолтой байв. Энэ нь бие махбодь нь үнэхээр бие даасан тоосонцор - молекулуудаас тогтдог бөгөөд молекулууд тасралтгүй санамсаргүй хөдөлгөөнд оршдог болохыг харуулсан.

Брауны хөдөлгөөний тухай тайлбарыг зөвхөн 19-р зууны сүүлийн улиралд л өгсөн бөгөөд броуны бөөмийн хөдөлгөөн нь дулааны хөдөлгөөнд орж буй орчин (шингэн эсвэл хий) молекулуудын санамсаргүй нөлөөллөөс үүдэлтэй болохыг олон эрдэмтэд олж мэдсэн. Дунджаар, орчны молекулууд Брауны бөөмсийг бүх талаас нь ижил хүчээр цохидог боловч эдгээр нөлөөлөл нь хэзээ ч бие биенээ яг таг таслан зогсоодоггүй бөгөөд үүний үр дүнд Брауны бөөмийн хурд хэмжээ, чиглэлд санамсаргүй байдлаар өөрчлөгддөг. Тиймээс Брауны бөөмс зигзаг замаар хөдөлдөг. Түүгээр ч барахгүй Брауны бөөмийн хэмжээ, масс бага байх тусам түүний хөдөлгөөн илүү мэдэгдэхүйц болно.

Ийнхүү Брауны хөдөлгөөний дүн шинжилгээ нь материйн бүтцийн орчин үеийн молекул кинетик онолын үндэс суурийг тавьсан юм.

37. Молекулуудын харилцан үйлчлэлийн хүч. 38. Хийн бодисын бүтэц. 39. Шингэн бодисын бүтэц. 40. Хатуу бодисын бүтэц.

Молекулуудын хоорондох зай ба тэдгээрийн хооронд үйлчлэх хүч нь хий, шингэн, хатуу биетүүдийн шинж чанарыг тодорхойлдог.

Шингэнийг нэг савнаас нөгөө сав руу цутгаж, хий нь түүнд өгсөн бүх эзэлхүүнийг хурдан дүүргэдэг гэдэгт бид дассан. Ус зөвхөн голын гольдролын дагуу урсах боломжтой бөгөөд түүний дээрх агаар хил хязгаарыг мэддэггүй.

Бүх молекулуудын хооронд молекул хоорондын татах хүч байдаг бөгөөд молекулууд бие биенээсээ холдох тусам хэмжээ нь маш хурдан буурдаг тул хэд хэдэн молекулын диаметртэй тэнцүү зайд огт харьцдаггүй.

Ийнхүү бие биентэйгээ бараг ойрхон байрладаг шингэний молекулуудын хооронд таталцлын хүч үйлчилж, эдгээр молекулууд өөр өөр чиглэлд тархахаас сэргийлдэг. Үүний эсрэгээр, хийн молекулуудын хоорондох таталцлын өчүүхэн хүч нь тэднийг хамтад нь барьж чаддаггүй тул хий нь өргөжиж, тэдэнд өгсөн бүх эзэлхүүнийг дүүргэх боломжтой. Молекул хоорондын татах хүч байгаа эсэхийг энгийн туршилт хийх замаар шалгаж болно - хоёр тугалганы баарыг бие биенийхээ эсрэг дарах. Хэрэв контактын гадаргуу нь хангалттай гөлгөр байвал баар нь хоорондоо наалдаж, салгахад хэцүү байх болно.

Гэсэн хэдий ч молекул хоорондын татах хүч дангаараа хий, шингэн, хатуу бодисын шинж чанарын бүх ялгааг тайлбарлаж чадахгүй. Жишээлбэл, шингэн эсвэл хатуу биетийн эзэлхүүнийг багасгах нь яагаад маш хэцүү байдаг ч бөмбөлгийг шахах нь харьцангуй хялбар байдаг вэ? Үүнийг молекулуудын хооронд зөвхөн татах хүч төдийгүй молекул хоорондын түлхэлтийн хүчнүүд байдаг бөгөөд хөрш зэргэлдээх молекулуудын атомын электрон бүрхүүлүүд давхцаж эхлэхэд үйлчилдэгтэй холбон тайлбарлаж байна. Энэ нь нэг молекулыг өөр молекул эзэлсэн эзэлхүүн рүү нэвтрэхээс сэргийлдэг эдгээр түлхэлтийн хүч юм.

Шингэн болон хатуу биед гадны хүч үйлчлэхгүй бол тэдгээрийн молекулуудын хоорондын зай нь таталцлын болон түлхэлтийн үр дүнд үүссэн хүч нь тэгтэй тэнцүү байна. Хэрэв та биеийн эзэлхүүнийг багасгахыг оролдвол молекулуудын хоорондох зай багасч, улмаар нэмэгдсэн түлхэлтийн хүч нь шахсан биеийн хажуу талаас үйлчилж эхэлдэг. Эсрэгээр, биеийг сунгах үед үүсэх уян харимхай хүч нь таталцлын хүч харьцангуй ихсэхтэй холбоотой байдаг, учир нь Молекулууд бие биенээсээ холдох үед түлхэх хүч нь татах хүчнээс хамаагүй хурдан унадаг.

Хийн молекулууд хэмжээнээсээ хэдэн арван дахин их зайд байрладаг бөгөөд үүний үр дүнд эдгээр молекулууд хоорондоо харилцан үйлчлэлцдэггүй тул хий нь шингэн ба хатуу биетээс хамаагүй амархан шахагддаг. Хий нь ямар нэгэн өвөрмөц бүтэцгүй бөгөөд хөдөлж, мөргөлдөж буй молекулуудын цуглуулга юм.

Шингэн гэдэг нь бие биетэйгээ бараг ойрхон байрладаг молекулуудын цуглуулга юм. Дулааны хөдөлгөөн нь шингэний молекулыг хөршүүдээ үе үе сольж, нэг газраас нөгөө рүү үсрэх боломжийг олгодог. Энэ нь шингэний шингэнийг тайлбарладаг.

Хатуу бодисын атом ба молекулууд нь хөршүүдээ өөрчлөх чадваргүй байдаг бөгөөд тэдгээрийн дулааны хөдөлгөөн нь хөрш атом эсвэл молекулуудын байрлалтай харьцуулахад зөвхөн бага хэлбэлзэлтэй байдаг. Атомуудын харилцан үйлчлэл нь хатуу бие нь болор болж, түүний доторх атомууд болор торны хэсгүүдэд байр суурь эзэлдэг. Хатуу биеийн молекулууд хөршүүдтэйгээ харьцуулахад хөдөлдөггүй тул эдгээр биетүүд хэлбэр дүрсээ хадгалдаг.

41. Молекул кинетик онол дахь хамгийн тохиромжтой хий.

Идеал хий нь молекулуудын харилцан үйлчлэлийг үл тоомсорлодог ховордсон хийн загвар юм. Молекулуудын харилцан үйлчлэлийн хүч нь нэлээд төвөгтэй байдаг. Маш богино зайд молекулууд бие биедээ ойртох үед тэдгээрийн хооронд том түлхэх хүч үйлчилдэг. Молекулуудын хоорондох том эсвэл завсрын зайд харьцангуй сул татах хүч үйлчилдэг. Хэрэв молекулуудын хоорондох зай нь нэлээд ховордсон хийд ажиглагддаг дунджаар том бол харилцан үйлчлэл нь молекулууд хоорондоо ойртох үед харьцангуй ховор мөргөлдөөн хэлбэрээр илэрдэг. Тохиромжтой хийн хувьд молекулуудын харилцан үйлчлэлийг бүрэн орхигдуулдаг.

42. Молекул кинетик онол дахь хийн даралт.

Идеал хий нь молекулуудын харилцан үйлчлэлийг үл тоомсорлодог ховордсон хийн загвар юм.

Даралт хамгийн тохиромжтой хиймолекулуудын концентраци ба тэдгээрийн дундаж кинетик энергийн бүтээгдэхүүнтэй пропорциональ байна.

Хий биднийг бүх талаар хүрээлдэг. Бид дэлхийн хаана ч байсан, тэр ч байтугай усан дор ч гэсэн атмосферийн нэг хэсгийг авч явдаг бөгөөд доод давхарга нь дээд хэсгээс таталцлын нөлөөн дор шахагдсан байдаг. Тиймээс атмосферийн даралтыг хэмжсэнээр бид дээд талд юу болж байгааг шүүж, цаг агаарыг урьдчилан таамаглах боломжтой.

43. Идеал хийн молекулуудын квадрат хурдны дундаж утга.

44. Хийн молекул кинетик онолын үндсэн тэгшитгэлийн гарган авах. 45. Хийн молекулуудын даралт ба дундаж кинетик энергитэй холбоотой томьёо гарган авах.

Өгөгдсөн гадаргуу дээрх даралт p нь энэ гадаргууд перпендикуляр үйлчилж буй F хүчийг түүний өгөгдсөн талбайн S талбайд харьцуулсан харьцаа юм.

SI даралтын нэгж нь Паскаль (Па) юм. 1 Па = 1 Н/м2.

m0 масстай молекул буцаж гарч ирэх гадаргуу дээр үйлчлэх F хүчийг олъё. Гадаргуугаас тусгах үед Dt хугацаатай байх үед энэ гадаргууд перпендикуляр молекулын хурдны бүрэлдэхүүн хэсэг нь урвуу (-vy) болж өөрчлөгддөг. Тиймээс, гадаргуугаас ойсон үед молекул нь 2м0vy импульс авдаг тул Ньютоны гуравдугаар хуулийн дагуу 2m0vy = FDt, үүнээс:

Томъёо (22.2) нь Dt интервалын үед нэг хийн молекул савны хананд дарах хүчийг тооцоолох боломжтой болгодог. Хийн даралтын дундаж хүчийг, жишээлбэл, нэг секундын дотор тодорхойлохын тулд S талбайн гадаргуугаас секундэд хэдэн молекул тусгахыг олох шаардлагатай бөгөөд дундаж хурдыг мэдэх шаардлагатай. өгөгдсөн гадаргуугийн чиглэлд хөдөлж буй молекулуудын .

Нэгж хийн эзлэхүүнд n молекул байг. Бүх хийн молекулууд ижил хурдтай хөдөлдөг гэж үзээд даалгавраа хялбарчъя, v. Энэ тохиолдолд бүх молекулын 1/3 нь Ox тэнхлэгийн дагуу, мөн ижил хэмжээгээр Oy болон Oz тэнхлэгийн дагуу хөдөлдөг (22в-р зургийг үз). Ой тэнхлэгийн дагуу хөдөлж буй молекулуудын тэн хагас нь С хана руу, үлдсэн хэсэг нь эсрэг чиглэлд шилжинэ. Дараа нь С хана руу гүйх нэгж эзэлхүүн дэх молекулуудын тоо n/6 байх нь ойлгомжтой.

Одоо нэг секундын дотор S талбайн гадаргуугийн талбайг (22в-р зурагт сүүдэрлэсэн) цохисон молекулуудын тоог олцгооё. 1 секундын дараа түүн рүү хөдөлж, v-ээс ихгүй зайд байгаа молекулууд хананд хүрэх цагтай болох нь ойлгомжтой. Тиймээс, Зураг дээр онцолсон тэгш өнцөгт параллелепипедт байрлах бүх молекулын 1/6 нь гадаргуугийн энэ хэсэгт хүрнэ. 22c, урт нь v, төгсгөлийн нүүрний талбай нь S. Энэхүү параллелепипедийн эзэлхүүн нь Sv тул хананы гадаргуугийн хэсгийг 1 секундын дотор цохих нийт N молекулуудын тоо нь тэнцүү байх болно. :

(22.2) ба (22.3) -ийг ашиглан бид 1 секундын дотор S талбайн хананы гадаргуугийн хэсгийг хийн молекулуудад өгөх импульсийг тооцоолж болно. Энэ импульс нь хийн даралтын хүч болох F-тэй тэнцүү байна.

Эндээс (22.1) -ийг ашиглан хийн даралт ба дундаж кинетик энергитэй холбоотой дараах илэрхийллийг олж авна урагшлах хөдөлгөөнтүүний молекулууд:

Энд E SR - дундаж кинетик энергихамгийн тохиромжтой хийн молекулууд. Томъёо (22.4) нь хийн молекул кинетик онолын үндсэн тэгшитгэл гэж нэрлэгддэг.

46. ​​Дулааны тэнцвэр. 47. Температур. Температурын өөрчлөлт. 48. Температурыг хэмжих хэрэгсэл.

Биеийн хоорондох дулааны тэнцвэрт байдал нь зөвхөн температур ижил байх үед л боломжтой байдаг.

Бид гараараа ямар нэгэн зүйлд хүрснээр дулаан эсвэл хүйтэн эсэхийг хялбархан тодорхойлж чадна. Хэрэв объектын температур гарын температураас доогуур байвал хүйтэн, харин эсрэгээрээ дулаан мэт харагдана. Хэрэв та хүйтэн зоосыг нударгаараа барьвал таны гарны дулаан зоос халааж эхлэх бөгөөд хэсэг хугацааны дараа түүний температур таны гарын температуртай тэнцэх эсвэл тэдний хэлснээр дулааны тэнцвэрт байдал үүснэ. Тиймээс температур нь ижил температуртай хоёр ба түүнээс дээш биетүүдийн системийн дулааны тэнцвэрийн төлөв байдлыг тодорхойлдог.

Температур нь хийн эзэлхүүн ба даралттай хамт макроскопийн үзүүлэлт юм. Термометрийг температурыг хэмжихэд ашигладаг. Тэдний зарим нь халах үед шингэний эзлэхүүний өөрчлөлтийг бүртгэдэг бол зарим нь цахилгаан эсэргүүцлийн өөрчлөлтийг бүртгэдэг. Хамгийн түгээмэл нь Шведийн физикч А.Цельсийн нэрээр нэрлэгдсэн Цельсийн температурын хуваарь юм. Шингэн термометрийн Цельсийн температурын хуваарийг авахын тулд эхлээд хайлж буй мөсөнд дүрж, баганын төгсгөлийн байрлалыг тэмдэглэж, дараа нь буцалж буй усанд хийнэ. Баганын эдгээр хоёр байрлалын хоорондох сегментийг 100 тэнцүү хэсэгт хуваадаг бөгөөд мөсний хайлах температур нь Цельсийн тэг градустай (o C), буцалж буй усны температур 100 ° C-тай тохирч байна.

49. Дулааны тэнцвэрт хийн молекулын дундаж кинетик энерги.

Молекулын кинетик онолын үндсэн тэгшитгэл (22.4) нь хийн даралт, молекулуудын концентраци ба тэдгээрийн дундаж кинетик энергитэй холбоотой. Гэсэн хэдий ч молекулуудын дундаж кинетик энерги нь дүрмээр бол тодорхойгүй боловч олон туршилтын үр дүн температур нэмэгдэхийн хэрээр молекулуудын хурд нэмэгддэг болохыг харуулж байна (жишээлбэл, §20 дахь Брауны хөдөлгөөнийг үз). Хийн молекулуудын дундаж кинетик энерги нь түүний температураас хамааралтай болохыг Францын физикч Ж.Шарльз 1787 онд нээсэн хуулиас олж болно.

50. Дулааны тэнцвэрт байдалд байгаа хий (туршилтыг тайлбарла).

51. Үнэмлэхүй температур. 52. Үнэмлэхүй температурын хуваарь. 53. Температур нь молекулуудын дундаж кинетик энергийн хэмжүүр юм.

Хийн молекулуудын дундаж кинетик энерги нь түүний температураас хамааралтай болохыг Францын физикч Ж.Шарльз 1787 онд нээсэн хуулиас олж болно.

Чарльзын хуулийн дагуу хэрэв өгөгдсөн хийн массын эзэлхүүн өөрчлөгдөхгүй бол түүний даралт pt нь t температураас шугаман хамааралтай болно.

Энд t нь o C-д хэмжсэн хийн температур, p 0 нь 0 o C температурт хийн даралт (23б-р зургийг үз). Тиймээс Чарльзын хуулиас харахад тогтмол эзэлхүүнийг эзэлдэг хийн даралт нь нийлбэртэй (t + 273 o C) пропорциональ байна. Нөгөөтэйгүүр, (22.4)-ээс хэрэв молекулуудын концентраци тогтмол байвал, i.e. хийн эзэлхүүн өөрчлөгдөхгүй бол хийн даралт нь молекулуудын дундаж кинетик энергитэй пропорциональ байх ёстой. Энэ нь хийн молекулуудын дундаж кинетик энерги ESR нь (t + 273 o C) утгатай пропорциональ байна гэсэн үг юм.

Энд b нь тогтмол коэффициент бөгөөд түүний утгыг бид дараа нь тодорхойлох болно. (23.2) -аас харахад молекулуудын дундаж кинетик энерги болно тэгтэй тэнцүү-273oС-д.Үүнд үндэслэн 1848 онд Английн эрдэмтэн В.Келвин үнэмлэхүй температурын хуваарийг ашиглахыг санал болгосон бөгөөд тэг температур нь -273 o C-тай тохирч, температурын градус бүр нь нэг градустай тэнцүү байна. Цельсийн хэмжүүр. Тиймээс, үнэмлэхүй температур, T нь Цельсийн хэмээр хэмжигдэх t температуртай дараах байдлаар хамааралтай.

SI үнэмлэхүй температурын нэгж нь Кельвин (К) юм.

(23.3)-ыг харгалзан (23.2) тэгшитгэлийг дараах байдлаар хувиргана.

(22.4)-д орлуулснаар бид дараахь зүйлийг олж авна.

(23.5) дахь бутархайг арилгахын тулд бид 2b/3-ийг k-ээр сольж, (23.4) ба (23.5)-ын оронд хоёр маш чухал тэгшитгэлийг олж авна.

Энд k нь Больцманы тогтмол, Л.Больцманы нэрээр нэрлэгдсэн. Туршилтаар k=1.38.10 -23 Ж/К болохыг харуулсан. Тиймээс хийн даралт ба молекулуудын дундаж кинетик энерги нь түүний үнэмлэхүй температуртай пропорциональ байна.

54. Хийн даралтын түүний молекулуудын концентраци ба температураас хамаарах хамаарал.

Ихэнх тохиолдолд хий нь нэг төлөвөөс нөгөөд шилжих үед түүний бүх үзүүлэлтүүд өөрчлөгддөг - температур, эзэлхүүн, даралт. Энэ нь дотоод шаталтат хөдөлгүүрийн цилиндрт поршений дор хий шахагдах үед хийн температур, даралт нэмэгдэж, эзэлхүүн нь буурахад тохиолддог. Гэсэн хэдий ч зарим тохиолдолд хийн параметрүүдийн аль нэг дэх өөрчлөлт нь харьцангуй бага эсвэл бүр байхгүй байна. Температур, даралт, эзэлхүүн гэсэн гурван параметрийн аль нэг нь өөрчлөгдөөгүй ийм процессыг изопроцесс гэж нэрлэдэг бөгөөд тэдгээрийг тодорхойлсон хуулиудыг хийн хууль гэж нэрлэдэг.

55. Хийн молекулын хурдыг хэмжих. 56. Стерн туршилт.

Юуны өмнө молекулуудын хурд гэж юу болохыг тодруулцгаая. Байнгын мөргөлдөөний улмаас бие даасан молекул бүрийн хурд байнга өөрчлөгддөг гэдгийг санацгаая: молекул заримдаа хурдан, заримдаа удаан хөдөлж, хэсэг хугацаанд (жишээлбэл, нэг секунд) молекулын хурд олон янзын утгыг авдаг. . Нөгөөтэйгүүр, ямар ч агшинд авч үзэж буй хийн эзэлхүүнийг бүрдүүлдэг асар их тооны молекулуудын дотор маш өөр хурдтай молекулууд байдаг. Мэдээжийн хэрэг, хийн төлөв байдлыг тодорхойлохын тулд бид дундаж хурдны талаар ярих хэрэгтэй. Энэ нь хангалттай урт хугацааны туршид молекулуудын аль нэгнийх нь хурдны дундаж утга эсвэл энэ нь тодорхой хугацааны туршид өгөгдсөн эзэлхүүн дэх бүх хийн молекулуудын хурдны дундаж утга гэж бид таамаглаж болно.

Молекулуудын хөдөлгөөний хурдыг тодорхойлох янз бүрийн арга байдаг. Хамгийн энгийн аргуудын нэг бол 1920 онд Стернийн туршилтанд хэрэгжүүлсэн арга юм.

Цагаан будаа. 390. А шилний доорх зайг устөрөгчөөр дүүргэх үед; дараа нь юүлүүрийн төгсгөлөөс бөмбөлгүүд гарч, сүвэрхэг судсаар хаагдсан В

Үүнийг ойлгохын тулд дараах зүйрлэлийг анхаарч үзээрэй. Хөдөлгөөнт бай руу буудахдаа түүнийг онохын тулд байны өмнөх цэгийг онилно. Хэрэв та бай руу онилвол сум нь байны ард онох болно. Нөлөөллийн талбайн байнаасаа хазайх нь бай хурдан хөдөлж, сумны хурд бага байх тусам илүү их байх болно.

Отто Стерн (1888-1969)-ийн туршилт нь хийн молекулуудын хурдны тархалтыг туршилтаар батлах, дүрслэн харуулахад зориулагдсан. Энэ бол туршилтын төхөөрөмж дээр энэхүү тархалтын графикийг шууд утгаараа "зурах" боломжийг олгосон өөр нэг үзэсгэлэнтэй туршилт юм. Стернийн суурилуулалт нь давхцаж буй тэнхлэгүүд бүхий хоёр эргэдэг хөндий цилиндрээс бүрдсэн (баруун талд байгаа зургийг үз; том цилиндрийг бүрэн зураагүй байна). Дотор цилиндрт мөнгөн утас 1-ийг тэнхлэгийнхээ дагуу шууд сунгасан бөгөөд түүгээр гүйдэл дамжсан бөгөөд энэ нь түүнийг халааж, хэсэгчлэн хайлж, улмаар түүний гадаргуугаас мөнгөний атомыг ууршуулжээ. Үүний үр дүнд эхлээд вакуум агуулсан дотоод цилиндр аажмаар бага концентрацитай хийн мөнгөөр ​​дүүрсэн. Зурагт үзүүлсэн шиг дотоод цилиндрт нимгэн ангархай 2 хийсэн тул цилиндрт хүрсэн мөнгөний ихэнх атомууд түүн дээр суурьшжээ. Атомуудын багахан хэсэг нь цоорхойг дамжин өнгөрч, вакуум хадгалагдсан гаднах цилиндрт унав. Энд эдгээр атомууд бусад атомуудтай мөргөлдөхөө больсон тул радиаль чиглэлд тогтмол хурдтайгаар хөдөлж, энэ хурдтай урвуу пропорциональ хугацааны дараа гаднах цилиндрт хүрэв.

дотоод болон гадна цилиндрийн радиусууд хаана байх ба бөөмийн хурдны радиаль бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Үүний үр дүнд цаг хугацаа өнгөрөхөд гаднах цилиндр 3 дээр мөнгөн бүрхүүлийн давхарга гарч ирэв. Амралттай цилиндрийн хувьд энэ давхарга нь дотоод цилиндрийн үүрний яг эсрэг талд байрлах тууз хэлбэртэй байв. Гэхдээ хэрэв цилиндрүүд ижил өнцгийн хурдтайгаар эргэлдэж байсан бол молекул гаднах цилиндрт хүрэх үед сүүлийнх нь аль хэдийн зайд шилжсэн байв.

ангархайн шууд эсрэг талын цэгтэй харьцуулахад (өөрөөр хэлбэл хөдөлгөөнгүй цилиндрийн хувьд бөөмс суурьших цэг).

57. Идеал хийн төлөвийн тэгшитгэлийн гарал үүсэл (Менделеев-Клайпероны тэгшитгэл)

Хий нь ихэвчлэн урвалд ордог бодис ба химийн урвалын бүтээгдэхүүн юм. Хэвийн нөхцөлд бие биедээ хариу үйлдэл үзүүлэх нь үргэлж боломжгүй байдаг. Тиймээс та ердийнхөөс өөр нөхцөлд хийн молийн тоог хэрхэн тодорхойлохыг сурах хэрэгтэй.

Үүнийг хийхийн тулд хамгийн тохиромжтой хийн төлөв байдлын тэгшитгэлийг (мөн Клапейрон-Менделеевийн тэгшитгэл гэж нэрлэдэг) ашиглана: PV = nRT

энд n - хийн моль тоо;

P - хийн даралт (жишээлбэл, атм);

V - хийн хэмжээ (литрээр);

T - хийн температур (келвинээр);

R – хийн тогтмол (0.0821 л атм/моль К).

Би тэгшитгэлийн гарал үүслийг олсон боловч энэ нь маш төвөгтэй юм. Бид харах ёстой хэвээр байна.

58. Изотерм процесс.

Изотерм процесс гэдэг нь хийн төлөв байдлын өөрчлөлт бөгөөд түүний температур тогтмол хэвээр байна. Ийм үйл явцын жишээ бол машины дугуйг агаараар хийлэх явдал юм. Гэсэн хэдий ч, хэрэв бид насос руу орохоос өмнөх агаарын төлөвийг дугуйны температур ба эргэн тойрон дахь агаарын температур тэнцүү болсны дараа дугуйны төлөвтэй харьцуулж үзвэл ийм процессыг изотерм гэж үзэж болно. Тогтмол температуртай их хэмжээний хий, шингэн эсвэл хатуу бодисоор хүрээлэгдсэн бага хэмжээний хийтэй холбоотой аливаа удаан процессыг изотерм гэж үзэж болно.

Изотерм процесст өгөгдсөн хийн масс ба түүний эзэлхүүний даралтын үржвэр нь тогтмол утга юм. Бойль-Мариотын хууль гэж нэрлэгддэг энэхүү хуулийг Английн эрдэмтэн Р.Бойл, Францын физикч Э.Мариотт нар нээсэн бөгөөд дараах байдлаар бичигдсэн байдаг.

Жишээ олоорой!

59. Изобарик процесс.

Изобарын процесс гэдэг нь хийн төлөвийн өөрчлөлтийг хэлнэ тогтмол даралт.

Изобарын процесст өгөгдсөн массын хийн эзлэхүүнийг температурт харьцуулсан харьцаа тогтмол байна. Францын эрдэмтэн Ж.Гей-Люссакийг хүндэтгэн Гей-Люссакийн хууль гэж нэрлэгддэг энэхүү дүгнэлтийг дараах байдлаар бичиж болно.

Изобарын үйл явцын нэг жишээ бол зуурмагийг зууханд хийх үед түүнд агуулагдах жижиг агаар, нүүрстөрөгчийн давхар ислийн бөмбөлгийг тэлэх явдал юм. Зуухны дотор болон гаднах агаарын даралт ижил, доторх температур нь гаднахаас ойролцоогоор 50% өндөр байна. Гэй-Люссакийн хуулийн дагуу зуурмаг дахь хийн бөмбөлгийн хэмжээ мөн 50% -иар ихэсдэг бөгөөд энэ нь бялууг агаартай болгодог.

60. Изохорик процесс.

Хийн төлөв өөрчлөгдөх боловч эзэлхүүн нь өөрчлөгдөөгүй үйл явцыг изохорик гэж нэрлэдэг. Менделеев-Клапейроны тэгшитгэлээс харахад тогтмол эзэлхүүнтэй хийн хувьд түүний даралт ба температурын харьцаа тогтмол байх ёстой.

Жишээ олоорой!

61. Ууршилт ба конденсац.

Уур нь шингэнээс гарах хангалттай кинетик энергитэй молекулуудаас үүссэн хий юм.

Ус, түүний уур хоёр бие биедээ хувирч чаддагт бид дассан. Асфальт дээрх шалбааг борооны дараа хатаж, агаар дахь усны уур нь өглөө нь манангийн жижиг дусал болон хувирдаг. Бүх шингэн нь уур болж хувирах чадвартай - хийн төлөвт шилжих чадвартай. Шингэнийг уур болгон хувиргах үйл явцыг ууршилт гэж нэрлэдэг. Түүний уураас шингэн үүсэхийг конденсац гэж нэрлэдэг.

Молекул кинетик онол нь ууршилтын процессыг дараах байдлаар тайлбарладаг. Шингэний молекулуудын хооронд таталцлын хүч үйлчилж, бие биенээсээ холдохоос сэргийлдэг нь мэдэгдэж байгаа бөгөөд шингэний молекулуудын дундаж кинетик энерги нь тэдгээрийн хооронд наалдсан хүчийг даван туулахад хангалтгүй юм. Гэсэн хэдий ч, бүр одоогоорЦаг хугацаа өнгөрөхөд шингэний янз бүрийн молекулууд өөр өөр кинетик энергитэй байдаг бөгөөд зарим молекулуудын энерги нь дундаж утгаас хэд дахин их байдаг. Эдгээр өндөр энергитэй молекулууд нь хөдөлгөөний мэдэгдэхүйц өндөр хурдтай байдаг тул хөрш зэргэлдээх молекулуудын татах хүчийг даван туулж, шингэнээс нисч, улмаар түүний гадаргуугаас дээш уур үүсгэдэг (26а-р зургийг үз).

Шингэнийг орхиж буй уурыг бүрдүүлдэг молекулууд дулааны хөдөлгөөний үед хийн молекулуудын адил бие биетэйгээ мөргөлдөж, санамсаргүй байдлаар хөдөлдөг. Үүний зэрэгцээ зарим уурын молекулуудын эмх замбараагүй хөдөлгөөн нь тэдгээрийг шингэний гадаргуугаас маш хол авч, хэзээ ч буцаж ирэхгүй. Мэдээж салхи ч үүнд нөлөөлнө. Эсрэгээр, бусад молекулуудын санамсаргүй хөдөлгөөн нь тэдгээрийг буцаан шингэн рүү хөтөлж болох бөгөөд энэ нь уурын конденсацийн процессыг тайлбарладаг.

Зөвхөн дунджаас хамаагүй өндөр кинетик энергитэй молекулууд шингэнээс нисч чаддаг бөгөөд энэ нь ууршилтын үед үлдсэн шингэний молекулуудын дундаж энерги буурдаг гэсэн үг юм. Шингэний молекулуудын дундаж кинетик энерги нь хий шиг (23.6-г үз) температуртай пропорциональ байдаг тул ууршилтын үед шингэний температур буурдаг. Тийм ч учраас бид уснаас гарангуут ​​даарч, шингэний нимгэн хальсаар хучигдсан, тэр даруй ууршиж, хөргөж эхэлдэг.

62. Ханасан уур. Ханасан уурын даралт.

Тодорхой эзэлхүүнтэй шингэнтэй савыг таглаагаар хаавал юу болох вэ (Зураг 26б)? Секунд тутамд хамгийн хурдан молекулууд шингэний гадаргууг орхиж, масс нь буурч, уурын молекулуудын концентраци нэмэгдэх болно. Үүний зэрэгцээ түүний зарим молекулууд уураас шингэн рүү буцаж ирэх бөгөөд уурын концентраци их байх тусам энэ конденсацын үйл явц илүү эрчимтэй явагдана. Эцэст нь шингэний дээрх уурын концентраци маш их болж, нэгж хугацаанд шингэн рүү буцаж ирэх молекулуудын тоо түүнээс гарах молекулуудын тоотой тэнцүү болно. Энэ төлөвийг динамик тэнцвэр гэж нэрлэдэг ба түүнд тохирох уурыг ханасан уур гэж нэрлэдэг. Шингэн дээрх уурын молекулуудын концентраци нь ханасан уур дахь концентрацаас их байж болохгүй. Хэрэв уурын молекулын концентраци нь ханасан уураас бага байвал ийм уурыг ханаагүй гэж нэрлэдэг.

Хөдөлгөөнт уурын молекулууд нь даралтыг үүсгэдэг бөгөөд хийн хувьд түүний хэмжээ нь эдгээр молекулуудын концентраци ба температурын бүтээгдэхүүнтэй пропорциональ байна. Тиймээс өгөгдсөн температурт уурын концентраци их байх тусам даралт ихсэх болно. Ханасан уурын даралт нь шингэний төрөл, температураас хамаарна. Шингэний молекулуудыг бие биенээсээ салгахад хэцүү байх тусам түүний ханасан уурын даралт бага байх болно. Тиймээс 20 ° C-ийн температурт усны ханасан уурын даралт ойролцоогоор 2 кПа, 20 ° C-ийн мөнгөн усны ханасан уурын даралт ердөө 0.2 Па байна.

Хүн, амьтан, ургамлын амьдрал нь агаар мандлын усны уурын концентраци (чийгшил) -ээс хамаардаг бөгөөд энэ нь тухайн жилийн газар, цаг хугацаанаас хамааран харилцан адилгүй байдаг. Бидний эргэн тойрон дахь усны уур нь ихэвчлэн ханаагүй байдаг. Харьцангуй чийгшил гэдэг нь усны уурын даралтыг ижил температурт ханасан уурын даралттай харьцуулсан харьцааг хувиар илэрхийлнэ. Агаарын чийгшлийг хэмжих хэрэгслийн нэг нь хоёр ижил термометрээс бүрдэх психрометр бөгөөд тэдгээрийн нэг нь чийгтэй даавуугаар ороосон байдаг.

63. Ханасан уурын даралтын температураас хамаарах хамаарал.

Уур нь ууршсан шингэний молекулуудаас үүссэн хий тул уурын даралт, p, доторх молекулын концентраци, n ба үнэмлэхүй температур, T-тэй холбоотой тэгшитгэл (23.7) хүчинтэй байна.

(27.1)-ээс харахад изохорик процесс дахь хамгийн тохиромжтой хийнүүдийн нэгэн адил ханасан уурын даралт нь температур нэмэгдэхийн хэрээр шугаман өсөх ёстой (§25-ыг үзнэ үү). Гэсэн хэдий ч хэмжилтээс харахад ханасан уурын даралт нь температурын хувьд хамгийн тохиромжтой хийн даралтаас хамаагүй хурдан нэмэгддэг (Зураг 27a-г үз). Энэ нь температур, улмаар дундаж кинетик энерги нэмэгдэхийн хэрээр илүү олон шингэн молекулууд түүнийг орхиж, түүнээс дээш уурын агууламж n-ийг нэмэгдүүлдэгтэй холбоотой юм. Тэгээд учир нь (27.1)-ийн дагуу даралт нь n-тэй пропорциональ байвал уурын концентрацийн энэ өсөлт нь хамгийн тохиромжтой хийтэй харьцуулахад температуртай ханасан уурын даралт илүү хурдан нэмэгдэж байгааг тайлбарладаг. Температурын хамт ханасан уурын даралтын өсөлт нь халах үед шингэн илүү хурдан ууршдаг гэдгийг сайн мэддэг баримтыг тайлбарлаж байна. Температурын өсөлт нь шингэнийг бүрэн ууршуулахад уур нь ханаагүй болно гэдгийг анхаарна уу.

Бөмбөлөг тус бүрийн шингэнийг халаахад ууршилтын процесс хурдасч, ханасан уурын даралт нэмэгддэг. Бөмбөлөгүүд өргөжиж, Архимедийн хөвөх хүчний нөлөөн дор ёроолоос тасарч, дээшээ хөвж, гадаргуу дээр хагардаг. Энэ тохиолдолд бөмбөлгийг дүүргэсэн уурыг агаар мандалд аваачдаг.

Агаар мандлын даралт бага байх тусам энэ шингэн буцалгах температур бага байна (27в-р зургийг үз). Тиймээс Эльбрус уулын оройд агаарын даралт хэвийн хэмжээнээс тал хувьтай байдаг тул энгийн ус 100 хэмд биш, харин 82 хэмд буцалгана. Эсрэгээр, хэрэв шингэн буцлах цэгийг нэмэгдүүлэх шаардлагатай бол , дараа нь нэмэгдсэн даралтаар халаана. Энэ нь жишээлбэл, ус агуулсан хоолыг буцалгахгүйгээр 100 хэмээс дээш температурт чанаж болох даралтат агшаагчийг ажиллуулах үндэс суурь болдог.

64. Буцалгах.

Буцалгах нь шингэний бүх эзэлхүүн болон түүний гадаргуу дээр явагддаг эрчимтэй ууршилт юм. Уурын ханасан даралт нь шингэний доторх даралтад ойртох үед шингэн нь буцалж эхэлдэг.

Буцлахыг формац гэж нэрлэдэг их тоошингэнийг халах үед түүний гадаргуу дээр гарч, хагардаг уурын бөмбөлөгүүд. Үнэн хэрэгтээ эдгээр бөмбөлөгүүд нь шингэнд үргэлж байдаг боловч хэмжээ нь өсч, буцалгах үед л мэдэгдэхүйц болдог. Шингэн дотор үргэлж бичил бөмбөлөг байдгийн нэг шалтгаан нь дараах байдалтай байна. Шингэн нь сав руу цутгахад тэндээс агаарыг зайлуулдаг боловч үүнийг бүрэн хийж чадахгүй бөгөөд жижиг бөмбөлгүүд нь савны дотоод гадаргуу дахь бичил хагарал, жигд бус байдалд үлддэг. Нэмж дурдахад шингэн нь ихэвчлэн тоосны жижиг хэсгүүдэд наалдсан уур, агаарын бичил бөмбөлгийг агуулдаг.

Бөмбөлөг тус бүрийн шингэнийг халаахад ууршилтын процесс хурдасч, ханасан уурын даралт нэмэгддэг. Бөмбөлөгүүд өргөжиж, Архимедийн хөвөх хүчний нөлөөн дор ёроолоос тасарч, дээшээ хөвж, гадаргуу дээр хагардаг. Энэ тохиолдолд бөмбөлгийг дүүргэсэн уурыг агаар мандалд аваачдаг. Тиймээс буцалгахыг ууршилт гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь шингэний бүх эзэлхүүний туршид тохиолддог. Буцалгах нь хийн бөмбөлөг тэлэх боломжтой температураас эхэлдэг бөгөөд энэ нь ханасан уурын даралт нь атмосферийн даралтаас давсан тохиолдолд тохиолддог. Тиймээс буцлах цэг нь тухайн шингэний ханасан уурын даралт нь атмосферийн даралттай тэнцүү байх температур юм. Шингэнийг буцалгах үед түүний температур тогтмол хэвээр байна.

Архимедийн хөвөх хүчний оролцоогүйгээр буцалгах үйл явц боломжгүй юм. Тиймээс жингүйдлийн нөхцөлд сансрын станцуудад буцалгахгүй бөгөөд усыг халаах нь зөвхөн уурын бөмбөлгүүдийн хэмжээ нэмэгдэж, тэдгээрийн нэгдэл нь устай хөлөг онгоцны нэг том уурын бөмбөлөг болж хувирдаг.

65. Критик температур.

Хэрэв хий нь эгзэгтэй температураас дээш температурт байвал (хий тус бүрийн хувьд, жишээлбэл, нүүрстөрөгчийн давхар ислийн хувьд, ойролцоогоор 304 К) ийм чухал температур гэж байдаг, дараа нь шингэн болж хувирах боломжгүй; түүнд ямар дарамт үзүүлэх нь хамаагүй. Энэ үзэгдэл нь эгзэгтэй температурт байгаатай холбоотой юм гадаргуугийн хурцадмал байдалшингэн нь тэг байна.

Хүснэгт 23. Зарим бодисын критик температур ба критик даралт

Чухал температур байгаа нь юуг харуулж байна вэ? Илүү өндөр температурт юу тохиолддог вэ?

Туршлагаас харахад чухал хэмээс өндөр температурт бодис нь зөвхөн хийн төлөвт байж болно.

Критик температур байдаг гэдгийг 1860 онд Дмитрий Иванович Менделеев анх зааж өгсөн.

Чухал температурыг олж илрүүлсний дараа хүчилтөрөгч, устөрөгч зэрэг хий яагаад удаан хугацаанд шингэн болж хувирч чадахгүй байгаа нь тодорхой болсон. Тэдний чухал температур маш бага байна (Хүснэгт 23). Эдгээр хийг шингэн болгон хувиргахын тулд эгзэгтэй температураас доош хөргөх шаардлагатай. Үүнгүйгээр тэдгээрийг шингэрүүлэх бүх оролдлого бүтэлгүйтэх болно.

66. Хэсэгчилсэн даралт. Харьцангуй чийгшил. 67. Агаарын харьцангуй чийгшлийг хэмжих хэрэгсэл.

Хүн, амьтан, ургамлын амьдрал нь агаар мандлын усны уурын концентраци (чийгшил) -ээс хамаардаг бөгөөд энэ нь тухайн жилийн газар, цаг хугацаанаас хамааран харилцан адилгүй байдаг. Бидний эргэн тойрон дахь усны уур нь ихэвчлэн ханаагүй байдаг. Харьцангуй чийгшил гэдэг нь усны уурын даралтыг ижил температурт ханасан уурын даралттай харьцуулсан харьцааг хувиар илэрхийлнэ. Агаарын чийгшлийг хэмжих хэрэгслүүдийн нэг нь хоёр ижил термометрээс бүрдэх психрометр бөгөөд тэдгээрийн нэг нь чийгтэй даавуунд ороосон байдаг. Агаарын чийгшил 100% -иас бага байвал даавууны ус уурших ба термометр В. сэрүүн, А-аас бага температурыг харуулж байна. Мөн агаарын чийгшил бага байх тусам термометрийн А ба В-ийн уншилтын хоорондох Dt-ийн зөрүү их байх болно. Тусгай психрометрийн хүснэгт ашиглан агаарын чийгшлийг энэ температурын зөрүүгээр тодорхойлж болно.

Хэсэгчилсэн даралт гэдэг нь хийн хольцод орсон тодорхой хийн даралт бөгөөд хэрэв энэ хий нь хольцын температурт хольцын бүх эзэлхүүнийг дангаараа эзэлдэг бол түүнийг агуулсан савны хананд үзүүлэх даралт юм.

Хэсэгчилсэн даралтыг шууд хэмждэггүй, харин хольцын нийт даралт, найрлагад үндэслэн тооцоолно.

Ууссан хийн молекулууд санамсаргүй хөдөлгөөнтэй, кинетик энергитэй байдаг тул ус эсвэл биеийн эдэд ууссан хий нь мөн даралт үүсгэдэг. Хэрэв шингэнд ууссан хий нь эсийн мембран гэх мэт гадаргуу дээр унавал хийн хольц дахь хийтэй адил хэсэгчилсэн даралт үүсгэдэг.

Даралтын даралтыг шууд хэмжих боломжгүй, хольцын нийт даралт, найрлагад үндэслэн тооцоолно.

Шингэн дотор ууссан хийн хэсэгчилсэн даралтын хэмжээг тодорхойлох хүчин зүйлүүд. Уусмал дахь хийн хэсэгчилсэн даралтыг зөвхөн түүний концентрациас гадна уусах чадварын коэффициентээр тодорхойлдог. Зарим төрлийн молекулууд, тухайлбал нүүрстөрөгчийн давхар исэл нь усны молекулуудтай физик эсвэл химийн аргаар холбогддог бол зарим нь түлхэгддэг. Энэ хамаарлыг Генригийн хууль гэж нэрлэдэг бөгөөд дараах томъёогоор илэрхийлнэ: Хэсэгчилсэн даралт = Ууссан хийн концентраци / Уусах чадварын коэффициент.

68. Гадаргуугийн хурцадмал байдал.

Шингэний хамгийн сонирхолтой шинж чанар нь чөлөөт гадаргуутай байдаг. Шингэн нь хийнээс ялгаатай нь цутгаж буй савны эзэлхүүнийг бүхэлд нь дүүргэдэггүй. Шингэн ба хий (эсвэл уур) хооронд интерфэйс үүсдэг бөгөөд энэ нь шингэний бусад хэсгүүдтэй харьцуулахад онцгой нөхцөлд байдаг. Шингэний хилийн давхарга дахь молекулууд нь түүний гүн дэх молекулуудаас ялгаатай нь бүх талаараа ижил шингэний бусад молекулуудаар хүрээлэгдсэн байдаггүй. Хөрш зэргэлдээх молекулуудаас шингэн доторх молекулуудын аль нэгэнд нөлөөлж буй молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч нь дунджаар харилцан нөхөгддөг. Хилийн давхарга дахь аливаа молекулыг шингэний дотор байрлах молекулууд татдаг (хий (эсвэл уур) молекулуудаас өгөгдсөн шингэний молекулд үйлчлэх хүчийг үл тоомсорлож болно). Үүний үр дүнд шингэний гүн рүү чиглэсэн тодорхой үр дүнгийн хүч гарч ирдэг. Гадаргуугийн молекулууд нь молекул хоорондын таталцлын хүчээр шингэн рүү татагддаг. Гэхдээ бүх молекулууд, түүний дотор хилийн давхаргын молекулууд тэнцвэрт байдалд байх ёстой. Гадаргуугийн давхаргын молекулууд болон шингэний доторх хамгийн ойрын хөршүүдийн хоорондох зайг бага зэрэг багасгах замаар энэхүү тэнцвэрт байдалд хүрдэг. Зураг дээрээс харж болно. 3.1.2 Молекулуудын хоорондын зай багасах үед түлхэх хүч үүснэ. Хэрэв шингэний доторх молекулуудын хоорондох дундаж зай r0-тэй тэнцүү бол гадаргуугийн давхаргын молекулууд нь арай илүү нягтралтай байдаг тул дотоод молекулуудтай харьцуулахад боломжит энергийн нэмэлт нөөцтэй байдаг (3.1.2-р зургийг үз). . Шахах чадвар нь маш бага тул гадаргуугийн илүү нягтралтай давхарга байгаа нь шингэний эзлэхүүнд мэдэгдэхүйц өөрчлөлт гарахгүй гэдгийг санах нь зүйтэй. Хэрэв молекул гадаргуугаас шингэн рүү шилжвэл молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн хүч эерэг ажил хийнэ. Эсрэгээр, шингэний гүнээс тодорхой тооны молекулыг гадаргуу руу татахын тулд (жишээ нь шингэний гадаргуугийн талбайг нэмэгдүүлэх) гадны хүч нь ΔS-ийн өөрчлөлттэй пропорциональ эерэг ΔAext ажлыг гүйцэтгэх ёстой. гадаргуугийн талбай: ΔAext = σΔS.

σ коэффициентийг гадаргуугийн хурцадмал байдлын коэффициент (σ > 0) гэж нэрлэдэг. Тиймээс гадаргуугийн хурцадмал байдлын коэффициент ажилтай тэнцүүүед шингэний гадаргуугийн талбайг нэмэгдүүлэх шаардлагатай тогтмол температурнэгж тутамд.

SI-д гадаргуугийн хурцадмал байдлын коэффициентийг нэг квадрат метрт жоуль (Ж/м2) эсвэл метр тутамд Ньютоноор (1 Н/м = 1 Ж/м2) хэмждэг.

Системийн тэнцвэрийн төлөвүүд хоорондоо тохирч байгааг механикаас мэддэг хамгийн бага утгатүүний боломжит энерги. Үүнийг дагадаг чөлөөт гадаргуушингэн нь түүний талбайг багасгах хандлагатай байдаг. Энэ шалтгааны улмаас шингэнийг чөлөөт дусал авдаг бөмбөрцөг хэлбэр. Шингэн нь түүний гадаргуутай шүргэгч хүч энэ гадаргууг агшиж (татаж) байгаа мэт ажилладаг. Эдгээр хүчийг гадаргуугийн хурцадмал хүч гэж нэрлэдэг.

Гадаргуугийн хурцадмал хүч байгаа нь шингэний гадаргууг уян харимхай хальс шиг харагдуулдаг бөгөөд цорын ганц ялгаа нь: уян хатан хүчКино нь түүний гадаргуугийн талбайгаас (жишээлбэл, хальс хэрхэн хэв гажилтаас) хамаардаг ба гадаргуугийн хурцадмал байдал нь шингэний гадаргуугаас хамаардаггүй.

Зарим шингэн, тухайлбал савантай ус, нимгэн хальс үүсгэх чадвартай. Хүн бүрт сайн мэддэг савангийн хөөстогтмол бөмбөрцөг хэлбэртэй байх - энэ нь мөн гадаргуугийн хурцадмал хүчний нөлөөг харуулж байна. Хэрэв та нэг тал нь хөдлөх утсан хүрээг савангийн уусмал болгон буулгавал бүх хүрээ нь шингэний хальсаар бүрхэгдсэн болно.

69. норгох.

Хэрэв та шингэн дусал дуслаарай гэдгийг хүн бүр мэддэг хавтгай гадаргуу, энэ нь дээр нь тархах эсвэл бөөрөнхий хэлбэртэй болно. Түүгээр ч барахгүй хэвтэж буй дуслын хэмжээ, гүдгэр байдал (харьцах өнцөг гэж нэрлэгддэг үнэ цэнэ) нь тухайн гадаргууг хэр сайн норгож байгаагаас хамаарна. Нойтон үүсэх үзэгдлийг дараах байдлаар тайлбарлаж болно. Хэрэв шингэний молекулууд бие биедээ хатуу биетийн молекулуудаас илүү хүчтэй татагддаг бол шингэн нь дусал үүсгэх хандлагатай байдаг.

Цочмог контактын өнцөг нь чийгшдэг (лиофилик) гадаргуу дээр үүсдэг бол мохоо контактын өнцөг нь чийгшдэггүй (лиофобик) гадаргуу дээр үүсдэг.

Шилэн дээр мөнгөн ус, парафин дээрх ус эсвэл "тослог" гадаргуу дээр ингэж ажилладаг. Эсрэгээр, шингэний молекулууд бие биедээ хатуу биетийн молекулуудаас бага хүчтэй татагддаг бол шингэн нь гадаргуу дээр "дарагдсан" бөгөөд түүний дээгүүр тархдаг. Энэ нь мөнгөн усны дусал дээр тохиолддог цайрын хавтанэсвэл цэвэр шилэн дээр дусал усаар хийнэ. Эхний тохиолдолд шингэн нь гадаргууг чийгшүүлдэггүй (холбоо барих өнцөг нь 90 ° -аас их), хоёр дахь тохиолдолд (холбоо барих өнцөг нь 90 ° -аас бага) норгодог гэж хэлдэг.

Энэ нь олон амьтдыг хэт чийгнээс зугтахад тусалдаг ус зэвүүн тосолгооны материал юм. Жишээлбэл, далайн амьтан, шувууд болох үслэг далайн хав, далайн хав, оцон шувуу, овоо шувуудын судалгаанаас үзэхэд тэдний гөлгөр үс, өд нь ус шингээх шинж чанартай байдаг бол амьтдын хамгаалалтын үс болон дээд хэсэгШувууны контурын өдийг усаар сайтар чийгшүүлдэг. Үүний үр дүнд амьтны бие ба усны хооронд агаарын давхарга үүсдэг бөгөөд энэ нь дулааны зохицуулалт, дулаан тусгаарлалтанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Гэхдээ тосолгооны материал бол бүх зүйл биш юм. Гадаргуугийн бүтэц нь чийгшүүлэх үзэгдэлд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Барзгар, гүдгэр, сүвэрхэг газар нь чийгшлийг сайжруулдаг. Жишээлбэл, усыг төгс шингээдэг хөвөн, үслэг алчуур зэргийг эргэн санацгаая. Гэхдээ хэрэв гадаргуу нь эхлээд уснаас "айдаг" бол боловсруулсан рельеф нь нөхцөл байдлыг улам хүндрүүлнэ: усны дуслууд ирмэг дээр цугларч, доошоо эргэлддэг.

70. Капиллярын үзэгдлүүд.

Капиллярын үзэгдлүүд нь жижиг диаметртэй хоолой - капилляр дахь шингэний өсөлт эсвэл бууралт юм. Нойтон шингэн нь хялгасан судсаар дамждаг, чийгшдэггүй шингэн нь доошилдог.

Зураг дээр. 3.5.6-д тодорхой r радиустай хялгасан хоолойн доод үзүүрийг ρ нягттай чийгшүүлэх шингэн болгон буулгаж харуулав. Капиллярын дээд төгсгөл нээлттэй байна. Капилляр дахь шингэний өсөлт нь капилляр дахь шингэний баганад үйлчлэх таталцлын хүч нь капиллярын гадаргуутай шингэний хүрэлцэх хилийн дагуу үйлчилж буй гадаргуугийн хурцадмал хүчний Fн хэмжээтэй тэнцүү болтол үргэлжилнэ. Fт = Fн, энд Fт = mg = ρhπr2g, Fн = σ2πr cos θ.

Үүнээс үүдэн:

Зураг 3.5.6.

Капилляр дахь чийгшүүлэх шингэний өсөлт.

Бүрэн чийглэх үед θ = 0, cos θ = 1. Энэ тохиолдолд

Бүрэн чийггүй θ = 180°, cos θ = –1, тиймээс h< 0. Уровень несмачивающей жидкости в капилляре опускается ниже уровня жидкости в сосуде, в которую опущен капилляр.

Ус нь цэвэр шилэн гадаргууг бараг бүрэн норгодог. Эсрэгээрээ мөнгөн ус нь шилэн гадаргууг бүрэн чийгшүүлдэггүй. Тиймээс шилэн хялгасан судсан дахь мөнгөн усны түвшин савны түвшнээс доош буурдаг.

71. Кристал биетүүд ба тэдгээрийн шинж чанарууд.

Шингэнээс ялгаатай нь хатуу бие нь зөвхөн эзэлхүүнийг төдийгүй хэлбэр дүрсээ хадгалж, мэдэгдэхүйц хүч чадалтай байдаг.

Тулгарсан олон төрлийн хатуу биетүүдийг шинж чанараараа эрс ялгаатай хоёр бүлэгт хувааж болно: талст ба аморф.

Үндсэн шинж чанарууд талст биетүүд

1. Кристал биет нь хайлах тодорхой температуртай t хайлах бөгөөд энэ нь тогтмол даралттай хайлах явцад өөрчлөгддөггүй (Зураг 1, муруй 1).

2. Кристал биетүүд нь орон зайн шинж чанартай байдаг болор тор, энэ нь биеийн бүх эзэлхүүнээр давтагддаг молекулууд, атомууд эсвэл ионуудын эмх цэгцтэй зохион байгуулалт юм (алсын зайн дараалал). Аливаа болор тор нь түүний бүтцийн ийм элемент байдгаараа онцлог бөгөөд орон зайд давтан давтагдах нь бүхэл талстыг үүсгэж чаддаг. Энэ бол нэг талст юм. Поликристал нь хоорондоо нийлсэн, огторгуйд санамсаргүй байдлаар чиглэгдсэн олон жижиг дан талстуудаас тогтдог.

ХИЙСЭН МЭДЭЭ

Физикийн лекцүүд

МЕХАНИК

Кинематик

Кинематикмеханик хөдөлгөөнийг судалдаг механикийн салбар юм түүнийг үүсгэсэн шалтгааныг шинжлэхгүйгээр.

Механик хөдөлгөөн- хамгийн энгийн хэлбэрБиеийн хөдөлгөөн, энэ нь цаг хугацааны явцад зарим биеийн байрлалыг бусадтай харьцуулахад эсвэл биеийн хэсгүүдийн бие биентэйгээ харьцуулахад байрлалыг өөрчлөхөөс бүрддэг. Энэ тохиолдолд биетүүд механикийн хуулийн дагуу харилцан үйлчилдэг.

Үндсэн ойлголтууд:

Материаллаг цэг- хэмжээ, хэлбэрийг үл тоомсорлож болох бие.

Лавлагаа байгууллага– судалж буй биеийн (бусад бие) хөдөлгөөнийг харгалзан үзсэн бие.

Лавлах хүрээ– жишиг биетийн багц, түүнтэй холбоотой координатын систем, жишиг биетэй харьцуулахад хөдөлгөөнгүй цаг.

Радиус Вект op нь координатын гарал үүслийг тухайн цаг хугацааны агшинд биеийн байрлалын цэгтэй холбодог вектор юм.

Замын чиглэл- биеийн дүрсэлсэн шугам ( массын төв) хөдөлгөөний явцад,

Зам – скаляр физик хэмжигдэхүүн, урттай тэнцүүхаргалзан үзсэн хугацааны туршид бие махбодийн тодорхойлсон замнал. ( , м)

Хурд- вектор физик хэмжигдэхүүн нь траекторийн дагуу бөөмийн хөдөлгөөний хурд, цаг мөч бүрт бөөмийн хөдөлж буй чиглэлийг тодорхойлдог. цаг хугацааны явцад байрлал өөрчлөгдөх (υ, м/с).

Хурдатгал – вектор физик хэмжигдэхүүн, харьцаатай тэнцүү байнабиеийн хурдны өсөлт тодорхой хугацааэнэ цоорхойн хэмжээ, i.e. хурдыг өөрчлөх хурд (хурд) ( А, м/с 2).

Хурдатгалын вектор нь чиглэл, хэмжээ эсвэл хоёуланг нь өөрчлөх замаар өөрчлөгдөж болно. Хэрэв хурд буурвал "сааталт" гэсэн нэр томъёог ашиглана.

Цэгийн хурд

Хөдөлгөөний төрлүүд:

Нэг төрлийн хөдөлгөөн –

цаг хугацааны аль ч тэнцүү интервалд ижил замаар явах биеийн хөдөлгөөн.

1 – Цагийн агшин дахь цэгийн координат т.

2 – Дотор цэгийн координат анхны мөчцаг Хаана= 0

3 – Хурдны векторын проекц координатын тэнхлэг

Тогтмол хурдатгалтай хөдөлгөөн

Үүссэн хүчний хэмжээ, мөн биеийн массыг мэдсэнээр бид томъёогоор олно.= = S = υ 0 t ± υ = υ 0 ± Үүссэн хүчний хэмжээ, мөн биеийн массыг мэдсэнээр бид томъёогоор олно.т

Тойрог тойрон жигд хөдөлгөөн -

Динамик

Динамик - шалтгааныг судалдаг механикийн салбар үүсэхмеханик хөдөлгөөн.

Жин- скаляр физик хэмжигдэхүүн нь биеийн инерцийн тоон хэмжигдэхүүн бөгөөд мөн бодисын хэмжээг (м, кг) тодорхойлдог.

Хүч чадалБиеийн харилцан үйлчлэлийн хэмжүүр болох вектор физик хэмжигдэхүүн бөгөөд бие махбодид хурдатгал үүсэх эсвэл биеийн хэв гажилт үүсэхэд хүргэдэг. Хүч нь хэмжээ, чиглэл, хэрэглээний цэгээр тодорхойлогддог (F, N).

ХҮЧ

Ньютоны хуулиуд:

Ньютоны анхны хууль:

инерцийн лавлагааны системд хаалттай системтайван байдал эсвэл шулуун жигд хөдөлгөөнд хэвээр байна.

Сонгодог механикНьютоныг тусгай ангид ашигладаг инерцийн лавлагааны системүүд.

Бүгд инерцийн системүүдЛавлагаа нь бие биенээсээ шулуун, жигд хөдөлдөг.

Ньютоны хоёр дахь хууль:

Системд гаднаас үйлчлэх хүч нь системийг хурдасгахад хүргэдэг.

Ньютоны гурав дахь хууль:

үйл ажиллагааны хүч нь тэнцүү хэмжээтэй, урвалын хүчний эсрэг чиглэлтэй; хүч нь ижил шинж чанартай боловч тэдгээрт ашиглагддаг өөр өөр биемөн нөхөн төлбөр олгохгүй.

Таталцлын хүч

Байгаль дахь хүч:

Импульс хадгалагдах хууль

Момент нь вектор физик хэмжигдэхүүн юм. бүтээгдэхүүнтэй тэнцүү байнабиеийн жинг хурдаар нь:,

Импульс хадгалагдах хууль:

Эрчим хүч хэмнэх хууль

Эрчим хүч- биеийн хөдөлгөөн, харилцан үйлчлэлийн онцлог, тэдгээрийн өөрчлөлт хийх чадвар гадаад ертөнц(E, J).

Нийт механик энерги нь кинетик ба боломжит энергийн нийлбэр гэж ойлгогддог.

Нийт механик энерги

Боломжит энерги

Кинетик энерги

Биеийн боломжит энерги- биеийн (эсвэл материаллаг цэг) хүчний үйл ажиллагааны талбарт байдгаас шалтгаалан ажил гүйцэтгэх чадварыг тодорхойлдог скаляр физик хэмжигдэхүүн.

Биеийн кинетик энерги- эрчим хүч механик систем, түүний цэгүүдийн хөдөлгөөний хурдаас хамаарна.

Механик энерги хадгалагдах хууль:

Үнэмлэхүй температурын хуваарь

Англи хэлийг нэвтрүүлсэн физикч В.Келвин
- сөрөг температур байхгүй
Үнэмлэхүй температурын SI нэгж: [T] = 1К (Келвин)
Тэг температур үнэмлэхүй масштаб- Энэ үнэмлэхүй тэг(0K = -273 C), хамгийн их бага температурбайгальд. Одоогоор хамгийн бага температурт хүрсэн - 0.0001К.
Магнитудын хувьд 1К нь Цельсийн хэмжүүрээр 1 градустай тэнцүү байна.

Үнэмлэхүй хэмжүүр ба Цельсийн хэмжүүр хоорондын хамаарал:Томъёонд үнэмлэхүй температурыг "T" үсгээр, Цельсийн масштабын температурыг "t" үсгээр тэмдэглэнэ.

MKT хийн үндсэн тэгшитгэл

MKT-ийн үндсэн тэгшитгэл нь бөөмсийн микро параметрүүдийг (молекулын масс, молекулын дундаж кинетик энерги, молекулын хурдны дундаж квадрат) хийн макро параметрүүдтэй (p - даралт, V - эзэлхүүн, T - температур) холбодог. ).

молекулуудын орчуулгын хөдөлгөөний дундаж кинетик энерги язгуур дундаж квадрат хурд

молекулуудын орчуулгын хөдөлгөөний дундаж кинетик энерги

RMS хурд: =

Монатомын идеал хийн дотоод энерги: U = = pV

Хий нь молекулуудын зохион байгуулалт, хөдөлгөөний бүрэн эмгэгээр тодорхойлогддог.
Хийн молекулуудын хоорондох зай олон удаа байдаг илүү хэмжээмолекулууд. Жижиг татах хүч нь молекулуудыг бие биентэйгээ ойр байлгаж чадахгүй тул хий нь хязгааргүй тэлэх боломжтой.
Хөдөлгөөнт хийн молекулуудын нөлөөгөөр савны хананд хийн даралт үүсдэг.

Шингэн

Шингэн дэх молекулуудын дулааны хөдөлгөөнийг тухайн байрлалыг тойрсон чичиргээгээр илэрхийлдэг тогтвортой тэнцвэрхөршүүдийнхээ молекулд өгсөн эзэлхүүний хүрээнд.
Молекулууд нь бодисын бүх эзэлхүүнээр чөлөөтэй хөдөлж чадахгүй ч молекулууд хөрш зэргэлдээ газар руу шилжих боломжтой. Энэ нь шингэний шингэн чанар, түүний хэлбэрийг өөрчлөх чадварыг тайлбарладаг.

Шингэний хувьд молекулуудын хоорондох зай нь молекулын диаметртэй ойролцоогоор тэнцүү байна. Молекулуудын хоорондох зай багасах үед (шингэний шахалт) түлхэх хүч огцом нэмэгддэг тул шингэн нь шахагдах боломжгүй байдаг.

Хатуу

Хатуу биет дэх молекулуудын дулааны хөдөлгөөнийг зөвхөн тогтвортой тэнцвэрийн байрлал дахь бөөмс (атом, молекул) чичиргээгээр илэрхийлдэг.

Ихэнх хатуу биетүүд ердийн болор тор үүсгэдэг бөөмсийн орон зайн дарааллаар байрласан байдаг. Бодисын тоосонцор (атом, молекул, ион) оройн орой дээр байрладаг - болор торны зангилаанууд. Кристал торны зангилаа нь бөөмсийн тогтвортой тэнцвэрийн байрлалтай давхцдаг.

Чийгшил:

Шүүдэр цэг– уур ханасан температур

Хатуу

Термодинамикийн үндэс

Үндсэн ойлголтууд:

Термодинамик- судалдаг физикийн онол дулааны шинж чанармакроскоп системүүд, системийг бүрдүүлдэг биетүүдийн микроскопийн бүтцэд хамаарахгүйгээр.

Термодинамик систем– физик систем, дулааны хөдөлгөөнд ордог олон тооны бөөмс (атом ба молекул) -аас бүрдэх ба бие биетэйгээ харилцан үйлчилж, энерги солилцдог.

Термодинамик нь зөвхөн тэнцвэрийн төлөвийг авч үздэг.

Тэнцвэрийн төлөв – термодинамик системийн параметрүүд цаг хугацааны явцад өөрчлөгддөггүй төлөвүүд.

Термодинамик процесс- системийн эхний төлөвөөс эцсийн төлөв рүү завсрын төлөвүүдийн дараалалд шилжих (термодинамик системийн аливаа өөрчлөлт).

Термодинамик процессууд

Дотоод энерги– энергийн нийлбэрээс бүрдэх энерги молекулын харилцан үйлчлэлба молекулуудын дулааны хөдөлгөөний энерги нь зөвхөн хамаарна термодинамик төлөвсистемүүд.

Өөрчлөх арга замууд дотоод энерги :

1. Амлалт механик ажил.
2. Дулаан солилцоо (дулаан дамжуулах)

Дулаан солилцоо- дотоод энергийг нэг биеэс нөгөөд шилжүүлэх.

Дулаан солилцоо

desublimation

сублимация

ууршилт

конденсац

талсжилт

хайлах

Дулааны хэмжээ (Q, J)- энергийн хэмжүүр

Дулааны хэмжээ:

Термодинамикийн анхны хууль

Термодинамикийн анхны хуулийн мэдэгдэл:

Ажлаа хийж байна

Q 2 - энерги шилжүүлсэн (эрчим хүчний "үлдэгдэл" шилжсэн)

Дулааны машин нь мөчлөгийн дагуу ажиллах ёстой. Циклийн төгсгөлд бие нь анхны төлөвтөө буцаж ирдэг бол дотоод энерги нь авдаг анхны утга. Циклийн ажлыг зөвхөн хийх боломжтой гадаад эх сурвалж, ажлын шингэнийг дулаанаар хангах.

Бодит дулааны хөдөлгүүрүүд нь нээлттэй циклээр ажилладаг, өөрөөр хэлбэл. тэлэлтийн дараа хий ялгарч, хийн шинэ хэсгийг машинд оруулна.

Коэффицент ашигтай үйлдэл

Үр ашиг ( η ) - ажлын харилцаа А дулааны хэмжээгээр цикл тутамд ажлын шингэнээр гүйцэтгэнэ Q ижил мөчлөгийн хувьд үүссэн ажлын шингэн.

η = · 100% = · 100% = · 100%

Үр ашиг нь дулааны хөдөлгүүрийн үр ашгийн түвшинг тодорхойлдог бөгөөд зөвхөн халаагч, хөргөгчийн температураас хамаарна.

ü төлөө үр ашгийг нэмэгдүүлэхДулааны хөдөлгүүрийн тусламжтайгаар та халаагчийн температурыг нэмэгдүүлж, хөргөгчийн температурыг бууруулж болно;

ü Үр ашиг нь үргэлж байдаг< 1

Термодинамикийн хоёр дахь хууль

Термодинамикийн хоёр дахь хууль нь байгальд болж буй үйл явцын чиглэлийг тодорхойлдог бөгөөд энергийн хувиралтай холбоотой байдаг.

Термодинамикийн хоёрдугаар хуулийн заалтууд:

1. Термодинамик процесс нь боломжгүй бөгөөд үүний үр дүнд дулааныг хүйтэн биеээс халуун руу шилжүүлэх бөгөөд байгальд өөр ямар ч өөрчлөлт орохгүй.
2. Байгалийн хувьд үйл явц нь боломжгүй бөгөөд үүний цорын ганц үр дүн нь тодорхой биеэс хүлээн авсан бүх дулааныг ажил болгон хувиргах явдал юм.

Термодинамикийн хоёр дахь хууль нь аливаа эх үүсвэрийн дотоод энергийн нөөцийг өөр эх үүсвэрт шилжүүлэхгүйгээр ашиглах боломжийг үгүйсгэдэг. бага түвшин, өөрөөр хэлбэл хөргөгчгүй.

ЭЛЕКТРОДИНАМИКИЙН ҮНДЭС

Электродинамик- шинж чанарын шинжлэх ухаан цахилгаан соронзон орон.

1. ЭЛЕКТРОСТАТИК
- тайван байдалд байгаа цахилгаан цэнэгтэй биетүүдийг судалдаг электродинамикийн салбар.
Элементар бөөмсимэйлтэй байж болно цэнэглэж, дараа нь тэдгээрийг цэнэглэгдсэн гэж нэрлэдэг; бөөмсийн хоорондох зайнаас хамаарах хүчнүүдтэй харилцан үйлчилдэг боловч харилцан таталцлын хүчнээс хэд дахин их байдаг (энэ харилцан үйлчлэлийг цахилгаан соронзон гэж нэрлэдэг).
Цахилгаан цэнэг – эрчимийг тодорхойлдог үндсэн скаляр физик хэмжигдэхүүн цахилгаан соронзон харилцан үйлчлэл(q, Cl).

1 С - 1 секундын дотор дамждаг цэнэг хөндлөн огтлол 1 А гүйдэлтэй дамжуулагч.
Цахилгаан цэнэгийн 2 шинж тэмдэг байдаг: эерэг ба сөрөг.
Ижил цэнэгтэй бөөмс түлхэж, ялгаатай цэнэгтэй бөөмс татдаг.
Протон эерэг цэнэгтэй, электрон сөрөг цэнэгтэй, нейтрон нь цахилгаан саармаг байна.
Анхан шатны төлбөр- хувааж болохгүй хамгийн бага төлбөр.
Бие нь цэнэглэгддэг, хэрэв энэ нь ямар нэгэн тэмдэгтийн илүү цэнэгтэй бол:
сөрөг цэнэгтэй - хэрэв электрон илүүдэл байвал;
эерэг цэнэгтэй - хэрэв электрон дутагдалтай бол.
Биеийн цахилгаанжуулалт - цэнэглэгдсэн биеийг олж авах арга замуудын нэг.

Энэ тохиолдолд хоёр бие хоёулаа цэнэгтэй байх ба цэнэгүүд нь тэмдгээр эсрэгээрээ, гэхдээ хэмжээ нь тэнцүү байна.

СОРОНЗ

Соронзон нь хоёр туйлтай: С (өмнөд) ба Н (хойд), байгаа хамгийн их хүч чадалтатах.

Соронзны туйлууд бие биенээ түлхэж, эсрэг туйл нь татдаг шиг.

Соронзон орны шинж чанар:

Соронзон урсгал(F, Wb) - талбайд нэвтэрч буй соронзон индукцийн шугамын тоо.

Соронзон орны хүч(N, A/m) – хүрээлэн буй орчноос үл хамааран дамжуулагчийн макро гүйдэл (цахилгаан хэлхээний утсанд урсах гүйдэл) үүсгэсэн орон зайн аль ч цэг дэх соронзон орныг тодорхойлох хэмжигдэхүүн.

B = μ s N

Учир нь шулуун шугаман гүйдэл: N =;

төвд дугуй гүйдэл: N =;

соленоидын төвд: H =.

Бодисын соронзон нэвчилт

Соронзон индукцийн утга нь соронзон орон байгаа орчноос хамаарна. Өгөгдсөн орчин дахь талбар дахь соронзон индукцийн B ба вакуум дахь соронзон индукцийн B o харьцааг тодорхойлдог. соронзон шинж чанарөгөгдсөн орчин бөгөөд бодисын харьцангуй соронзон нэвчилт гэж нэрлэдэг - μ.

ЦАХИЛГААН СОРОЙН ИНДУКЦИ

Индукцийн гүйдлийг олж авах арга:

Үзэгдэл цахилгаан соронзон индукц - Битүү дамжуулагч хэлхээнд цахилгаан гүйдэл үүсэх, энэ нь цаг хугацааны хувьд өөрчлөгддөг соронзон орон дотор тайван байдалд байгаа эсвэл тогтмол соронзон орон дотор хөдөлж, хэлхээг нэвтлэх соронзон индукцийн шугамын тоо өөрчлөгддөг. Соронзон индукцийн шугамын тоо хурдан өөрчлөгдөх тусам индукцийн гүйдэл их байх болно.

ЦАХИЛГААН СОРОНГЕН ИНДУКЦИЙН ХУУЛЬ:

Хэрэв хэлхээнд цахилгаан гүйдэл боломжтой бол үнэгүй төлбөрдамжуулагч дээр гадны хүч үйлчилдэг. Нэгжийг хөдөлгөх эдгээр хүчний ажил эерэг цэнэгхаалттай гогцооны дагуу emf гэж нэрлэдэг. Өөрчлөх үед соронзон урсгалконтураар хязгаарлагдах гадаргуугаар дамжин контурт гадны хүч гарч ирдэг бөгөөд тэдгээрийн үйл ажиллагаа нь дараахь байдлаар тодорхойлогддог. өдөөгдсөн emf.
Ленцийн дүрмийн дагуу индукцийн гүйдлийн чиглэлийг харгалзан үзвэл:

Хаалттай гогцоонд өдөөгдсөн emf нь эсрэг тэмдгээр авсан гогцоонд хязгаарлагдсан гадаргуугаар соронзон урсгалын өөрчлөлтийн хурдтай тэнцүү байна.

VORTEX ЦАХИЛГААН ТАЛААР

Хөдөлгөөнгүй дамжуулагчийн цахилгаан гүйдэл үүсэх шалтгаан нь цахилгаан орон юм.
Соронзон талбайн аливаа өөрчлөлт нь хаалттай хэлхээний байгаа эсэхээс үл хамааран индуктив цахилгаан орон үүсгэдэг бөгөөд хэрэв дамжуулагч нээлттэй бол түүний төгсгөлд боломжит зөрүү үүсдэг; Хэрэв дамжуулагч хаалттай байвал индукцийн гүйдэл үүснэ.

Эдди урсгалууд:

Индукцийн гүйдэлих хэмжээний дамжуулагчийг Фуко гүйдэл гэж нэрлэдэг. Фукульдын урсгал маш их хүрч чаддаг том үнэ цэнэ, учир нь Их хэмжээний дамжуулагчийн эсэргүүцэл бага байна. Тиймээс трансформаторын судал нь тусгаарлагдсан хавтангаар хийгдсэн байдаг.
Ферритүүдэд - соронзон тусгаарлагчид эргүүлэг урсгалпрактикт үүсдэггүй.

Хэрэглээ эргүүлэг урсгал

Металлыг вакуумд халаах, хайлуулах, цахилгаан хэмжих хэрэгсэлд сааруулагч.

Хортой нөлөөэргүүлэг урсгал

Эдгээр нь ялгаралтаас болж трансформатор, генераторын цөм дэх энергийн алдагдал юм их хэмжээнийдулаан.

ӨӨРИЙГӨӨ ИНДУКЦИЯ

Өөрийгөө индукцийн үзэгдэл– ижил хэлхээнд гүйх гүйдлийн соронзон орны өөрчлөлтөөс үүдэлтэй хэлхээнд өдөөгдсөн EMF үүсэх.

Хэлхээн дэх өөрөө соронзон орон DCхэлхээг нээх, хаах, гүйдлийн хүч өөрчлөгдөх үед өөрчлөгддөг.

Индукц (өөрийгөө индукцийн коэффициент) - хамаарлыг харуулсан физик хэмжигдэхүүн Өөрөө өдөөгдсөн EMFдамжуулагчийн хэмжээ, хэлбэр болон дамжуулагчийн байрлаж буй орчинд.
Ороомгийн индукц нь дараахь зүйлээс хамаарна.
эргэлтийн тоо, ороомгийн хэмжээ, хэлбэр, орчны харьцангуй соронзон нэвчилт (магадгүй цөм).

ГҮЙГДЭЛИЙН СОРОНЗНЫ ТАЛБАЙН ЭРЧИМ ХҮЧ

Гүйдэл дамжуулагчийн эргэн тойронд энергитэй соронзон орон байдаг.
Соронзон орны энерги нь гүйдлийн дотоод энергитэй тэнцүү байна.
Гүйдлийн өөрийн энерги нь хэлхээнд гүйдэл үүсгэхийн тулд гүйдлийн эх үүсвэр өөрөө индукцийн EMF-ийг даван туулахын тулд хийх ёстой ажилтай тоогоор тэнцүү байна.

АС

АС– гүйдлийн чиглэл, хэмжээ өөрчлөгдөх гармоник хууль.

RMS одоогийн утга- хувьсах гүйдэлтэй ижил хугацаанд дамжуулагчийн дулааныг ижил хэмжээгээр ялгаруулдаг тогтмол гүйдлийн хүч. би =

Агшин зуурын гүйдлийн утга нь агшин зуурын хүчдэлийн утгатай пропорциональ бөгөөд дараах үе шатанд байна. i = = I m cos ωt

Хувьсах хүчдэлийн үр дүнтэй утгыг гүйдлийн үр дүнтэй утгатай адил тодорхойлно U =

Агшин зуурын хүчдэлийн утга нь гармоник хуулийн дагуу өөрчлөгддөг. u = U m cos ωt

Идэвхтэй эсэргүүцэл– цахилгаан эрчим хүчийг дотоод энерги болгон хувиргадаг цахилгаан төхөөрөмж (өндөр эсэргүүцэлтэй утас, халаалтын ороомог, резистор).

Хүч АС.

Гүйдлийн болон хүчдэлийн хэлбэлзлийн үе шатууд давхцах үед ээлжит гүйдлийн агшин зуурын хүч нь дараахтай тэнцүү байна.

p = iu = i 2 R= I m U m cos 2ωt

Хувьсах гүйдлийн хугацааны дундаж чадлын утга нь: p =

Хувьсах гүйдлийн хэлхээний индукц ба багтаамж:

1. Индукц

Хувьсах хүчдэлийн хэлхээнд холбогдсон ороомог дахь гүйдлийн хүч нь хэлхээний гүйдлийн хүчнээс бага байна DC хүчдэлижил ороомгийн хувьд. Иймээс хувьсах хүчдэлийн хэлхээний ороомог нь шууд хүчдэлийн хэлхээнээс илүү их эсэргүүцэл үүсгэдэг.

Хүчдэл нь гүйдлийг фазаар дамжуулдаг π/2

Индуктив урвал нь : X L = ωL = 2πνL

Ом-ын хууль: I m =, энд Lω нь индуктив урвал юм.

2. Хүчин чадал

Тогтмол гүйдлийн хэлхээнд конденсаторыг холбоход гүйдэл тэг байх ба хувьсах гүйдлийн хэлхээнд конденсаторыг холбоход гүйдэл тэг болохгүй. Тиймээс хувьсах гүйдлийн хэлхээний конденсатор нь тогтмол гүйдлийн хэлхээнээс бага эсэргүүцэл үүсгэдэг.

Багтаамж нь тэнцүү байна: X C = =

Цахилгаан хэлхээн дэх резонанс.

Резонансцахилгаан хэлхээнд - үзэгдэл огцом өсөлтдалайц албадан хэлбэлзэлдавтамжууд давхцах үеийн гүйдэл ω 0 = ω, энд ω 0 нь хэлбэлзлийн хэлхээний байгалийн давтамж, ω нь тэжээлийн хүчдэлийн давтамж юм.

Үйл ажиллагааны зарчим нь цахилгаан соронзон индукцийн үзэгдэл дээр суурилдаг.

Сул зогсолтын үед ажиллах зарчим, i.e. R n-гүй:

ε ind1/ε ind2= ω 1 /ω 2 = k, энд ε ind1Тэгээд ε ind2– ороомог дахь өдөөгдсөн emf, ω 1 ба ω 2 - ороомгийн эргэлтийн тоо,

k – хувиргах коэффициент.

Хэрэв k > 1 , дараа нь трансформатор нь хүчдэлийг бууруулдаг; Хэрэв к< 1 , дараа нь трансформатор нь хүчдэлийг нэмэгдүүлдэг. Сул зогсолттой үед трансформатор нь сүлжээнээс бага хэмжээний энерги зарцуулдаг бөгөөд энэ нь түүний цөмийн соронзлолыг эргүүлэхэд зарцуулдаг.

Өндөр чадлын ээлжит гүйдлийг хувиргах трансформаторууд нь өндөр үр ашигтай байдаг.

Нэвтрүүлэг цахилгаан эрчим хүч:

5. Цахилгаан соронзон хэлбэлзэл ба долгион

Тербеллийн хэлхээ- цахилгаан орны энергийг соронзон орны энерги болон эсрэгээр хувиргах хэлхээ.

Цахилгаан хэлбэлзлийн хэлхээ - конденсатор ба ороомогоос бүрдэх систем нь битүү гогцоонд холбогдсон цахилгаан хэлхээ

Боломжтой цахилгаан соронзон чичиргээ - гадны эх үүсвэрээс эрчим хүч зарцуулахгүйгээр ороомог дахь гүйдэл ба конденсаторын хавтангийн хоорондох хүчдэлийн өөрчлөлтийг үе үе давтах.

Хэрэв контур нь "хамгийн тохиромжтой" бол, өөрөөр хэлбэл. цахилгаан эсэргүүцэлтэнцүү 0 X L = X C ω =

T = 2π – Томсоны томьёо (цахилгаан соронзон долгионы чөлөөт хэлбэлзлийн хугацаа цахилгаан хэлхээ)

Цахилгаан соронзон орон – тусгай хэлбэрбодис, цахилгаан ба соронзон орны багц.

Хувьсах цахилгаан ба соронзон ороннэгэн зэрэг орших ба нэг цахилгаан соронзон орон үүсгэдэг.

ü Цэнэглэх хурд тэг байхад зөвхөн цахилгаан орон бий.

ü Хэзээ тогтмол хурдцэнэг нь цахилгаан соронзон орон үүсгэдэг.

ü Цэнэг хурдассан хөдөлгөөнөөр цахилгаан соронзон долгион ялгардаг бөгөөд энэ нь хязгаарлагдмал хурдтай орон зайд тархдаг.

Цахилгаан соронзон орны материаллаг байдал:

ü Та бүртгүүлэх боломжтой

ü бидний хүсэл, хүслээс үл хамааран оршин байдаг

ü өндөр боловч хязгаарлагдмал хурдтай

Цахилгаан соронзон долгион

Цаг хугацааны хувьд харилцан адилгүй, орон зайд (вакуум) 3х108 м/с хурдтай тархаж буй цахилгаан соронзон орон нь цахилгаан соронзон долгион үүсгэдэг. Цахилгаан соронзон орны тархалтын хязгаарлагдмал хурд нь орон зай дахь цахилгаан соронзон хэлбэлзэл нь долгион хэлбэрээр тархахад хүргэдэг.

Антеннаас хол байх үед E ба B векторуудын утгууд үе шатанд байна.

Цахилгаан соронзон долгион үүсэх гол нөхцөл бол цахилгаан цэнэгийн хурдасгасан хөдөлгөөн юм.

Цахилгаан соронзон долгионы хурд: υ = νλ λ = = υ2π

Долгионы шинж чанарууд:

Ø тусгал, хугарал, интерференц, дифракц, туйлшрал;

Ø бодис дээрх даралт;

Ø хүрээлэн буй орчны шингээлт;

Ø вакуум дахь тархалтын эцсийн хурд -тай;

Ø фотоэлектрик эффектийн үзэгдлийг үүсгэдэг;

Ø Дунд зэргийн хурд багасна.

6. ДОЛГОО ОПТИК

Оптик- физикийн шинжлэх ухааны салбар гэрлийн үзэгдэл.
By орчин үеийн санаануудгэрэл нь хоёрдмол шинж чанартай (долгионы бөөмсийн хоёрдмол байдал): гэрэлтэй долгионы шинж чанарболон төлөөлдөг цахилгаан соронзон долгион, гэхдээ үүнтэй зэрэгцэн энэ нь бөөмс – фотонуудын урсгал юм. Гэрлийн хүрээнээс хамааран тэдгээр нь гарч ирдэг илүү их хэмжээгээртодорхой шинж чанарууд.

Вакуум дахь гэрлийн хурд:

Асуудлыг шийдвэрлэхдээ тооцоололд ихэвчлэн c = 3 · 10 8 км/с утгыг авдаг.

ГЭРЛИЙН ТУСГАЛ

Долгионы гадаргуу нь нэг үе шатанд хэлбэлздэг цэгүүдийн багц юм.
Гюйгенсийн зарчим: Эвдрэлд хүрсэн цэг бүр хоёрдогч бөмбөрцөг долгионы эх үүсвэр болдог.
Гэрлийн тусгалын хуулиуд
MN - цацруулагч гадаргуу
AA 1 ба BB 1 - ослын цацраг онгоцны долгион
AA 2 ба BB 2 - ойсон хавтгай долгионы туяа
АС - долгионы гадаргууОслын хавтгай долгион нь туссан цацрагт перпендикуляр байна
DB - ойсон цацрагт перпендикуляр туссан хавтгай долгионы долгионы гадаргуу
α - тусгалын өнцөг (туссан цацраг ба тусгах гадаргуутай перпендикуляр хоорондын)
β - ойлтын өнцөг (ойсон туяа ба тусгах гадаргуутай перпендикуляр хоорондын)
Тусгалын хуулиуд:
1. Туссан туяа, туссан туяа, тусах цэг дээр дахин бүтээгдсэн перпендикуляр нь нэг хавтгайд оршдог.
2. Илчлэх өнцөг өнцөгтэй тэнцүүтусгал.

ГЭРЛИЙН ХУГАЦАЛ

Гэрлийн хугарал гэдэг нь хоёр зөөвөрлөгчийн хоорондох интерфейсээр дамжин өнгөрөх үед гэрлийн тархалтын чиглэлийн өөрчлөлт юм.
Гэрлийн хугарлын хуулиуд:

1. Ослын цацраг болон хугарсан цацраг нь цацрагийн тусах цэг дээр сэргээгдсэн хоёр мэдээллийн хэрэгслийн хоорондох интерфэйстэй перпендикуляр нэг хавтгайд байрладаг.
2. Өгөгдсөн хоёр орчны тусгалын өнцгийн синусын хугарлын өнцгийн синусын харьцаа нь тогтмол утга юм.

n хаана байна харьцангуй үзүүлэлтхугарал (өөрөөр бол хоёр дахь орчны хугарлын илтгэгч эхнийхтэй харьцуулахад)
Хугарлын индекс

Физик утга: туяа гарах орчин дахь гэрлийн хурд нь орж буй орчны гэрлийн хурдаас хэд дахин их байгааг харуулдаг.

ДОТООД ГЭРЭЛИЙГ БҮРЭН ТУСГАЛТАЙ

Болъё үнэмлэхүй үзүүлэлтЭхний орчны хугарлын илтгэгч хоёр дахь орчны үнэмлэхүй хугарлын илтгэгчээс их байна
, өөрөөр хэлбэл эхний орчин нь оптик нягтралтай байдаг.
Дараа нь тэр илгээвэл