از درس فیزیک شما این پدیده را می شناسید. یک پدیده شگفت انگیز - انتشار! استفاده از اثر حرارتی جریان در تکنولوژی

علاقه به دنیای اطراف و قوانین عملکرد و توسعه آن طبیعی و صحیح است. به همین دلیل منطقی است که توجه خود را به علوم طبیعی معطوف کنید، به عنوان مثال، فیزیک، که ماهیت شکل گیری و توسعه جهان را توضیح می دهد. درک قوانین فیزیکی اولیه آسان است. مدرسه در سنین بسیار پایین بچه ها را با این اصول آشنا می کند.

برای بسیاری، این علم با کتاب درسی "فیزیک (پایه هفتم)" شروع می شود. مفاهیم اساسی و و ترمودینامیک برای دانش‌آموزان آشکار می‌شود، آنها با هسته اصلی قوانین فیزیکی آشنا می‌شوند. اما آیا دانش باید به نیمکت مدرسه محدود شود؟ هر فردی باید چه قوانین فیزیکی را بداند؟ این بعداً در مقاله مورد بحث قرار خواهد گرفت.

علم فیزیک

بسیاری از تفاوت های ظریف علم توصیف شده از دوران کودکی برای همه آشنا است. و این به این دلیل است که در اصل فیزیک یکی از حوزه های علوم طبیعی است. این در مورد قوانین طبیعت می گوید که عمل آنها بر زندگی همه تأثیر می گذارد و از بسیاری جهات حتی آن را در مورد ویژگی های ماده، ساختار و الگوهای حرکت آن فراهم می کند.

اصطلاح فیزیک اولین بار توسط ارسطو در قرن چهارم قبل از میلاد ثبت شد. در ابتدا مترادف با مفهوم «فلسفه» بود. از این گذشته ، هر دو علم یک هدف مشترک داشتند - توضیح صحیح همه مکانیسم های عملکرد جهان. اما در قرن شانزدهم، در نتیجه انقلاب علمی، فیزیک مستقل شد.

قانون عمومی

برخی از قوانین اساسی فیزیک در شاخه های مختلف علم به کار می روند. علاوه بر آنها، مواردی نیز وجود دارند که در همه طبیعت مشترک تلقی می شوند. این در مورد است

این بدان معناست که انرژی هر سیستم بسته، زمانی که هر پدیده ای در آن رخ می دهد، لزوماً حفظ می شود. با این وجود، می تواند به شکل دیگری تبدیل شود و به طور مؤثر محتوای کمی خود را در بخش های مختلف سیستم نام برده تغییر دهد. در عین حال، در یک سیستم باز، انرژی کاهش می یابد، مشروط بر اینکه انرژی هر جسم و میدانی که با آن تعامل دارد افزایش یابد.

علاوه بر اصل کلی فوق، فیزیک حاوی مفاهیم اساسی، فرمول ها، قوانینی است که برای تفسیر فرآیندهای در حال وقوع در دنیای اطراف ضروری است. کاوش در آنها می تواند فوق العاده هیجان انگیز باشد. بنابراین در این مقاله قوانین اساسی فیزیک به اختصار مورد بررسی قرار می گیرد و برای درک عمیق آنها توجه کامل به آنها ضروری است.

مکانیک

بسیاری از قوانین اساسی فیزیک برای دانشمندان جوان در کلاس های 7-9 مدرسه آشکار می شود، جایی که شاخه ای از علم مانند مکانیک به طور کامل مطالعه می شود. اصول اولیه آن در زیر توضیح داده شده است.

1. قانون نسبیت گالیله (که قانون نسبیت مکانیکی یا اساس مکانیک کلاسیک نیز نامیده می شود). ماهیت اصل در این واقعیت نهفته است که در شرایط مشابه، فرآیندهای مکانیکی در هر قاب مرجع اینرسی کاملاً یکسان هستند.
2. قانون هوک ماهیت آن این است که هرچه ضربه بیشتر به یک بدنه الاستیک (فشار، میله، کنسول، تیر) از پهلو بیشتر باشد، تغییر شکل آن بیشتر است.

قوانین نیوتن (نماینده اساس مکانیک کلاسیک):

1. اصل اینرسی می گوید که هر جسمی فقط در صورتی قادر است که در حالت سکون یا حرکت یکنواخت و مستقیم خطی قرار گیرد که هیچ جسم دیگری به هیچ وجه بر آن تأثیر نگذارد یا به نحوی عمل یکدیگر را جبران کند. برای تغییر سرعت حرکت باید مقداری نیرو به بدن وارد شود و البته نتیجه اعمال همان نیرو بر اجسام با اندازه های مختلف نیز متفاوت خواهد بود.
2. الگوی اصلی دینامیک بیان می کند که هر چه برآیند نیروهایی که در حال حاضر بر روی یک جسم معین وارد می شوند بیشتر باشد، شتاب دریافتی توسط آن بیشتر است. و بر این اساس، هر چه وزن بدن بیشتر باشد، این شاخص کمتر است.
3. قانون سوم نیوتن می گوید که هر دو جسم همیشه در یک الگوی یکسان با یکدیگر تعامل دارند: نیروهای آنها از یک ماهیت یکسان هستند، از نظر قدر معادل هستند، و لزوماً جهت مخالف در امتداد خط مستقیمی که این اجسام را به هم متصل می کند، دارند.
4. اصل نسبیت بیان می‌کند که همه پدیده‌هایی که در شرایط یکسان در چارچوب‌های مرجع اینرسی رخ می‌دهند، به روشی کاملاً یکسان پیش می‌روند.

ترمودینامیک

کتاب درسی مدرسه که قوانین اساسی را برای دانش آموزان آشکار می کند ("فیزیک. کلاس 7")، آنها را با اصول ترمودینامیک آشنا می کند. در زیر اصول آن را به اختصار بررسی می کنیم.

قوانین ترمودینامیک که در این شاخه از علم پایه هستند، ماهیتی کلی دارند و به جزئیات ساختار یک ماده خاص در سطح اتمی مربوط نمی شوند. به هر حال، این اصول نه تنها برای فیزیک، بلکه برای شیمی، زیست شناسی، مهندسی هوافضا و غیره نیز مهم هستند.

به عنوان مثال، در صنعت نامبرده قاعده ای وجود دارد که به طور منطقی نمی توان تعیین کرد که در یک سیستم بسته که شرایط خارجی آن تغییری نکرده است، در طول زمان یک حالت تعادل برقرار می شود. و فرآیندهایی که در آن ادامه می‌یابد همواره یکدیگر را جبران می‌کنند.

یکی دیگر از قوانین ترمودینامیک تمایل یک سیستم را تأیید می کند، که شامل تعداد عظیمی از ذرات است که با حرکت آشفته مشخص می شود، به انتقال مستقل از حالت های کمتر محتمل برای سیستم به حالت های محتمل تر.

و قانون Gay-Lussac (همچنین به آن گفته می شود که برای گازی با جرم معین در شرایط فشار پایدار، نتیجه تقسیم حجم آن بر دمای مطلق مطمئناً یک مقدار ثابت خواهد بود.

یکی دیگر از قوانین مهم این صنعت، قانون اول ترمودینامیک است که به آن اصل بقا و تبدیل انرژی برای یک سیستم ترمودینامیکی نیز می گویند. به گفته وی، هر مقدار گرمایی که به سیستم منتقل شود، منحصراً صرف دگردیسی انرژی داخلی آن و انجام کار آن در رابطه با هر نیروی خارجی فعال می شود. این نظم است که مبنای شکل گیری طرحی برای عملکرد موتورهای حرارتی شد.

یکی دیگر از قوانین گاز قانون چارلز است. بیان می کند که هر چه فشار جرم معینی از یک گاز ایده آل بیشتر باشد، در حالی که حجم آن ثابت است، دمای آن بیشتر می شود.

برق

برای دانشمندان جوان باز می شود قوانین اساسی جالب فیزیک پایه دهم. در این زمان، اصول اصلی طبیعت و قوانین عمل جریان الکتریکی و همچنین سایر تفاوت های ظریف مورد مطالعه قرار می گیرد.

به عنوان مثال، قانون آمپر بیان می کند که هادی هایی که به صورت موازی به هم متصل می شوند و جریان از طریق آنها در یک جهت جریان می یابد، به طور اجتناب ناپذیری جذب می شوند و در مورد جهت مخالف جریان، به ترتیب دفع می کنند. گاهی اوقات از همین نام برای یک قانون فیزیکی استفاده می شود که نیروی وارد شده در میدان مغناطیسی موجود بر بخش کوچکی از رسانایی را که در حال حاضر جریان را هدایت می کند، تعیین می کند. به آن می گویند - قدرت آمپر. این کشف توسط یک دانشمند در نیمه اول قرن نوزدهم (یعنی در سال 1820) انجام شد.

قانون بقای بار یکی از اصول اساسی طبیعت است. بیان می کند که مجموع جبری همه بارهای الکتریکی که در هر سیستم ایزوله الکتریکی ایجاد می شود همیشه حفظ می شود (ثابت می شود). با وجود این، اصل ذکر شده ظهور ذرات باردار جدید در چنین سیستم هایی را در نتیجه فرآیندهای خاص منتفی نمی کند. با این وجود، بار الکتریکی کل تمام ذرات تازه تشکیل شده لزوماً باید برابر با صفر باشد.

قانون کولن یکی از اصول اساسی در الکترواستاتیک است. این اصل نیروی برهمکنش بین بارهای نقطه ثابت را بیان می کند و محاسبه کمی فاصله بین آنها را توضیح می دهد. قانون کولن امکان اثبات اصول اولیه الکترودینامیک را به روش تجربی فراهم می کند. می گوید که بارهای نقطه ثابت مطمئناً با نیرویی برهم کنش خواهند داشت که هر چه بیشتر باشد، حاصل ضرب قدر آنها بیشتر باشد و بر این اساس، هر چه کوچکتر باشد، مجذور فاصله بین بارهای در نظر گرفته و متوسط ​​کوچکتر باشد. که تعامل توصیف شده صورت می گیرد.

قانون اهم یکی از اصول اساسی الکتریسیته است. این می گوید که هر چه قدرت جریان الکتریکی مستقیمی که روی یک بخش معین از مدار تأثیر می گذارد بیشتر باشد، ولتاژ در انتهای آن بیشتر است.

آنها این اصل را می نامند که به شما امکان می دهد جهت را در هادی جریانی که تحت تأثیر میدان مغناطیسی به روش خاصی حرکت می کند تعیین کنید. برای انجام این کار، لازم است دست راست را طوری قرار دهید که خطوط القای مغناطیسی به طور مجازی کف دست باز را لمس کنند و انگشت شست را در جهت هادی گسترش دهند. در این حالت، چهار انگشت صاف شده باقیمانده جهت حرکت جریان القایی را تعیین می کنند.

همچنین، این اصل به یافتن محل دقیق خطوط القای مغناطیسی یک هادی مستقیم که جریان را در لحظه هدایت می کند، کمک می کند. این کار به این صورت است: شست دست راست را طوری قرار دهید که اشاره کند و به طور مجازی با چهار انگشت دیگر هادی را بگیرید. محل این انگشتان جهت دقیق خطوط القای مغناطیسی را نشان می دهد.

اصل القای الکترومغناطیسی الگویی است که روند عملکرد ترانسفورماتورها، ژنراتورها، موتورهای الکتریکی را توضیح می دهد. این قانون به شرح زیر است: در یک مدار بسته، القای ایجاد شده بیشتر است، نرخ تغییر شار مغناطیسی بیشتر است.

اپتیک

شاخه "اپتیک" نیز بخشی از برنامه درسی مدرسه را منعکس می کند (قوانین اساسی فیزیک: کلاس های 7-9). بنابراین، درک این اصول آنقدرها که در نگاه اول به نظر می رسد دشوار نیست. مطالعه آنها نه تنها دانش اضافی، بلکه درک بهتر واقعیت اطراف را به همراه دارد. قوانین اصلی فیزیک که می توان به رشته مطالعات اپتیک نسبت داد به شرح زیر است:

1. اصل هوینس این روشی است که به شما امکان می دهد در هر کسری از ثانیه موقعیت دقیق جبهه موج را تعیین کنید. ماهیت آن چنین است: تمام نقاطی که در کسری معینی از ثانیه در مسیر جبهه موج قرار می گیرند، در واقع به خودی خود منبع امواج کروی (ثانویه) می شوند، در حالی که قرار گرفتن جبهه موج در همان کسری. یک ثانیه با سطح یکسان است که در اطراف همه امواج کروی (ثانویه) می چرخد. از این اصل برای توضیح قوانین موجود در رابطه با شکست نور و بازتاب آن استفاده می شود.
2. اصل هویگنز-فرنل منعکس کننده یک روش موثر برای حل مسائل مربوط به انتشار موج است. این به توضیح مشکلات ابتدایی مرتبط با پراش نور کمک می کند.
3. امواج. به همان اندازه برای انعکاس در آینه استفاده می شود. ماهیت آن در این واقعیت نهفته است که هم پرتو در حال سقوط و هم پرتوی که منعکس شده است و همچنین عمودی که از نقطه فرود پرتو ساخته شده است در یک صفحه قرار دارند. همچنین مهم است که به یاد داشته باشید که در این مورد زاویه ای که پرتو در آن می افتد همیشه کاملاً برابر با زاویه شکست است.
4. اصل شکست نور. این تغییر در مسیر یک موج الکترومغناطیسی (نور) در لحظه حرکت از یک محیط همگن به محیط دیگر است که در تعدادی از ضرایب شکست به طور قابل توجهی با اولی متفاوت است. سرعت انتشار نور در آنها متفاوت است.
5. قانون انتشار مستقیم نور. در هسته خود، این قانون مربوط به حوزه اپتیک هندسی است و به شرح زیر است: در هر محیط همگن (صرف نظر از ماهیت آن)، نور به طور کاملاً مستطیلی و در کوتاه ترین فاصله منتشر می شود. این قانون به سادگی و به وضوح تشکیل یک سایه را توضیح می دهد.

فیزیک اتمی و هسته ای

قوانین اساسی فیزیک کوانتوم و همچنین مبانی فیزیک اتمی و هسته ای در دبیرستان و موسسات آموزش عالی مطالعه می شود.

بنابراین، فرضیه های بور مجموعه ای از فرضیه های اساسی هستند که مبنای نظریه قرار گرفته اند. ماهیت آن این است که هر سیستم اتمی فقط در حالت های ساکن می تواند پایدار بماند. هر تابش یا جذب انرژی توسط یک اتم لزوماً با استفاده از این اصل اتفاق می افتد که ماهیت آن به شرح زیر است: تابش مرتبط با حمل و نقل تک رنگ می شود.

این فرضیه ها به برنامه درسی استاندارد مدرسه که قوانین اساسی فیزیک را مطالعه می کند (پایه 11) اشاره دارد. دانش آنها برای فارغ التحصیل اجباری است.

قوانین اساسی فیزیک که یک فرد باید بداند

برخی از اصول فیزیکی اگرچه متعلق به یکی از شاخه های این علم هستند، اما ماهیتی کلی دارند و باید برای همگان شناخته شوند. ما قوانین اساسی فیزیک را که یک فرد باید بداند فهرست می کنیم:

• قانون ارشمیدس (در زمینه های آبی و همچنین هواشناسی اعمال می شود). دلالت بر این دارد که هر جسمی که در یک ماده گازی یا در مایعی غوطه ور شده باشد، در معرض نوعی نیروی شناور است که لزوماً به صورت عمودی به سمت بالا هدایت می شود. این نیرو همیشه از نظر عددی برابر با وزن مایع یا گاز جابجا شده توسط جسم است.
• فرمول دیگر این قانون به شرح زیر است: جسمی که در یک گاز یا مایع غوطه ور شده باشد، مطمئناً به اندازه جرم مایع یا گازی که در آن غوطه ور شده وزن خود را از دست می دهد. این قانون به اصل اساسی نظریه اجسام شناور تبدیل شد.
• قانون گرانش جهانی (کشف شده توسط نیوتن). ماهیت آن در این واقعیت نهفته است که مطلقاً همه اجسام ناگزیر با نیرویی به یکدیگر جذب می شوند که هر چه بیشتر باشد، حاصلضرب جرم این اجسام بیشتر است و بر این اساس، مربع فاصله بین آنها کمتر می شود. .

اینها 3 قانون اساسی فیزیک است که هر کسی که می خواهد مکانیسم عملکرد دنیای اطراف و ویژگی های فرآیندهای رخ داده در آن را درک کند باید بداند. درک نحوه کار آنها بسیار آسان است.

ارزش چنین دانشی

قوانین اساسی فیزیک بدون توجه به سن و نوع فعالیت فرد باید در توشه دانش او باشد. آنها مکانیسم وجود تمام واقعیت های امروزی را منعکس می کنند، و در اصل، تنها ثابت در یک جهان پیوسته در حال تغییر هستند.

قوانین اساسی، مفاهیم فیزیک فرصت های جدیدی را برای مطالعه دنیای اطراف ما باز می کند. دانش آنها به درک مکانیسم وجود جهان و حرکت تمام اجسام کیهانی کمک می کند. ما را نه تنها به رویدادها و فرآیندهای روزانه نگاه می کند، بلکه به ما امکان می دهد از آنها آگاه باشیم. هنگامی که یک فرد به وضوح قوانین اساسی فیزیک را درک می کند، یعنی تمام فرآیندهایی که در اطراف او اتفاق می افتد، این فرصت را پیدا می کند که آنها را به مؤثرترین روش کنترل کند، اکتشافاتی انجام دهد و در نتیجه زندگی خود را راحت تر کند.

نتایج

برخی مجبور به مطالعه عمیق قوانین اساسی فیزیک برای امتحان هستند، برخی دیگر - به دلیل شغل و برخی - به دلیل کنجکاوی علمی. صرف نظر از اهداف مطالعه این علم، به سختی می توان مزایای دانش به دست آمده را دست بالا گرفت. هیچ چیز رضایت بخش تر از درک مکانیسم ها و قوانین اساسی وجود دنیای اطراف نیست.

بی تفاوت نباشید - توسعه دهید!

"سوالات در فیزیک" - نام دستگاهی که ارتعاشات صوتی را به الکتریکی تبدیل می کند چیست؟ سوال شماره 12. سوال شماره 10. آر. مایر که قانون بقای انرژی را کشف کرد، حرفه پزشک بود. سوال شماره 1. آثار عمده در زمینه فیزیک حالت جامد و فیزیک عمومی. سوال شماره 3. سوال شماره 7. سوال شماره 4. سوال شماره 2. قانون الکترولیز به نام فیزیکدان انگلیسی مایکل فارادی نامگذاری شده است.

"مطالعه فیزیک" - پس چرا به فیزیک نیاز دارید؟ ساختار ماده. فیزیک یکی از علوم متعدد در مورد طبیعت است. فیزیک چه چیزی را مطالعه می کند؟ اپتیک. ترمودینامیک و فیزیک مولکولی. الکترودینامیک. مکانیک! پدیده های فیزیکی: شما همچنین در هر لحظه با پدیده های الکترومغناطیسی مواجه می شوید. درس مقدماتی فیزیک پایه هفتم.

"علم فیزیک" - نجوم. پدیده های فیزیکی تغییر در طبیعت هستند. ارتباطات فیزیک آنقدر متنوع است که گاهی اوقات مردم آنها را نمی بینند. فلسفه. پدیده های فیزیکی فیزیک یکی از علوم طبیعت است. رشته. پدیده های مکانیکی فیزیک به عنوان یک علم مفاهیم فیزیکی عمومی پدیده های صوتی مولکول آب پدیده های مکانیکی حرکات هواپیما، اتومبیل، آونگ است.

"نور فیزیک" - مدار زمین. مراحل توسعه ایده ها در مورد ماهیت نور. نور چند سرعت دارد؟ توسعه دیدگاه ها در مورد ماهیت نور. نور چیست؟ مدار ماه آیو. دوگانگی خواص نور را دوگانگی موجی جسمی می نامند. روش مایکلسون: زمان سفر نور t=2?/s است، بنابراین c = 3.14 10 8 m/s را می دهد.

"استفاده در فیزیک 2010" - تغییرات در KIM 2010 در مقایسه با برنامه آزمایشی KIM 2009. توزیع وظایف کار امتحان بر اساس سطح پیچیدگی. توزیع وظایف با توجه به سطح پیچیدگی. سیستمی برای ارزیابی نتایج انجام وظایف فردی و کار به عنوان یک کل. تغییرات ایجاد شده است: در فرم ارسال تکلیف B1، معیارهای ارزیابی وظایف با پاسخ دقیق به روز شده است.

"آنچه فیزیک مطالعه می کند" - پدیده های مکانیکی طبیعت. پدیده های اتمی طبیعت ابرها آشنایی دانش آموزان با موضوع جدید درس مدرسه. سخنرانی معلم "از تاریخ فیزیک". شبنم صبح. پدیده های مغناطیسی طبیعت خورشید گرفتگی. پدیده های طبیعی پدیده های نوری طبیعت فیزیک چه چیزی را مطالعه می کند؟ ارسطو مفهوم "فیزیک" را معرفی کرد (از کلمه یونانی "fusis" - طبیعت).

پدیده انتشار در این واقعیت نهفته است که نفوذ و اختلاط خود به خودی ذرات دو گاز، مایعات و حتی جامدات مجاور هم اتفاق می افتد. انتشار به تبادل جرم ذرات این اجسام کاهش می یابد، تا زمانی که گرادیان چگالی وجود دارد، بوجود می آید و ادامه می یابد.

اختلاط متقابل مواد نتیجه حرکت مداوم و تصادفی اتم ها یا مولکول ها (یا سایر ذرات) یک ماده است. با گذشت زمان، عمق نفوذ مولکول ها به فضای "بیگانه" افزایش می یابد، و این عمق به طور قابل توجهی به دما بستگی دارد: هر چه دما بالاتر باشد، سرعت حرکت ذرات ماده بیشتر می شود و انتشار سریعتر انجام می شود.

بیایید یک آزمایش فکری را تصور کنیم.

برای مشاهده پدیده انتشار، اجازه دهید چند دانه رنگ را در ظرفی بلند با آب بریزیم. آنها به پایین فرو می روند و به زودی ابری از آب رنگی در اطراف آنها تشکیل می شود. اجازه دهید ظرف را برای چند هفته در یک اتاق خنک و تاریک تنها بگذاریم. با تماشای رگ در تمام این مدت، شاهد گسترش تدریجی رنگ در تمام ارتفاع رگ خواهیم بود. می گویند چه خبر است انتشاردر آب رنگ می کند

انتشار چگونه توضیح داده می شود؟ ذرات مواد (به عنوان مثال، رنگ و آب)، به طور تصادفی در حال حرکت، به شکاف های بین یکدیگر نفوذ می کنند. و این یعنی مخلوط کردن چیزها.

با این حال، انتشار در یک اتاق گرم سریعتر است. به عنوان مثال، در یک آستانه پنجره آفتابی، انتشار رنگ در آب به طور قابل توجهی زودتر کامل می شود (تصاویر را ببینید). به هر حال، با افزایش دما، حرکت براونی نیز شتاب می گیرد. چه نتیجه ای دارد افزایش دمای بدن و منجر به افزایش سرعت حرکت ذرات تشکیل دهنده آن می شود.

پدیده انتشار برای یک گاز شیمیایی همگن اطاعت می کند قانون فیک:

جایی که j متر - چگالی شار جرمی - مقدار تعیین شده توسط جرم ماده در حال انتشار در واحد زمان از طریق یک سایت،عمود بر محور ایکس؛ د- انتشار (ضریب انتشار)؛ - گرادیان چگالی برابر با نرخ تغییر چگالی در واحد طول ایکسدر جهت عادی این سایت علامت "-" نشان می دهد که انتقال جرم در جهت کاهش چگالی رخ می دهد (بنابراین، علائم y j mو مخالف هستند).

انتشار دیعددی برابر با چگالی شار جرمی در شیب چگالی برابر با واحد است.

بر اساس نظریه جنبشی گازها،

این پدیده در همه حالات ماده مشاهده می شود: در گازها، مایعات و جامدات. پدیده انتشار نقش مهمی در طبیعت و فناوری دارد. به حفظ یکنواختی ترکیب هوای جوی نزدیک سطح زمین کمک می کند. خاصیت "انتخاب" بافت های دستگاه گوارش حیوانات و انسان و استخراج مواد لازم برای بدن از غذا بر اساس پدیده انتشار است. در تکنولوژی از دیفیوژن برای استخراج مواد مختلف به عنوان مثال شکر از چغندر خام و غیره استفاده می شود.

اصطکاک داخلی (ویسکوزیته)

مکانیسم وقوع اصطکاک داخلی بین لایه‌های موازی گاز (مایع) که با سرعت‌های مختلف حرکت می‌کنند به این صورت است که در اثر حرکت حرارتی آشفته، مولکول‌ها بین لایه‌ها رد و بدل می‌شوند که در نتیجه تکانه لایه حرکت سریع‌تر کاهش می‌یابد و حرکت می‌کند. کندتر - افزایش می یابد، که منجر به کاهش سرعت لایه سریعتر و شتاب حرکت لایه کندتر می شود.

نیروی اصطکاک داخلی بین دو لایه گاز (مایع) اطاعت می کند قانون نیوتن:

که در آن η - ویسکوزیته پویا (ویسکوزیته)؛ - گرادیان سرعت، نشان دهنده میزان تغییر سرعت در جهت ایکس،عمود بر جهت حرکت لایه ها؛ اس- ناحیه ای که نیرو روی آن وارد می شود اف.برهمکنش دو لایه طبق قانون دوم نیوتن را می توان فرآیندی در نظر گرفت که در آن یک ضربه در واحد زمان از لایه ای به لایه دیگر منتقل می شود، مدول آن برابر با نیروی عمل کننده است. سپس عبارت (5) را می توان به صورت نمایش داد

جایی که j p - چگالی شار تکانه - کمیت تعیین شده توسط تکانه کل حمل شده در واحد زماندر جهت محور مثبت x از طریق یک سایت واحد،عمود بر محور ایکس؛گرادیان سرعت است. علامت "-" نشان می دهد که تکانه در جهت کاهش سرعت منتقل می شود (بنابراین علائم y jpو مخالف هستند).

ویسکوزیته دینامیکی η از نظر عددی برابر با چگالی شار تکانه در یک گرادیان سرعت برابر با واحد است. با فرمول محاسبه می شود

از مقایسه فرمول های (1)، (3) و (6) که پدیده های حمل و نقل را توصیف می کنند، به دست می آید که نظم همه پدیده های حمل و نقل مشابه یکدیگر است. این قوانین مدت‌ها قبل از اثبات و برگرفته از نظریه مولکولی-سینتیکی ایجاد شده‌اند، که این امکان را فراهم می‌آورد تا ثابت شود که شباهت بیرونی عبارات ریاضی آنها به دلیل عمومیت مکانیسم مولکولی اختلاط مولکول‌ها در فرآیند آنهاست. حرکت آشفته ای که زمینه ساز پدیده های هدایت گرما، انتشار و اصطکاک داخلی و برخورد با یکدیگر است.

فرمول های (2)، (4) و (7) ضرایب انتقال و ویژگی های حرکت حرارتی مولکول ها را به هم مرتبط می کنند. این فرمول ها دلالت بر روابط ساده بین λ، دیو η :

با استفاده از این فرمول ها، می توان از یک کمیت که از تجربه به دست آمده است، سایرین را تعیین کرد.

بلیط های امتحانی فیزیک 2006-2007 ac. سال

درجه 9

بلیط شماره 1. حرکت مکانیکییون مسیر. سرعت، شتاب

حرکت مکانیکی- تغییر موقعیت بدن در فضا نسبت به سایر اجسام در طول زمان.

مسیر- طول مسیری که بدن برای مدتی در امتداد آن حرکت می کند. با حرف s مشخص شده و بر حسب متر (m) اندازه گیری می شود. طبق فرمول محاسبه می شود

سرعتیک مقدار برداری برابر با نسبت مسیر به زمانی است که این مسیر طی شده است. هم سرعت حرکت و هم جهت آن را در یک زمان معین تعیین می کند. با یک حرف مشخص می شود و بر حسب متر در ثانیه اندازه گیری می شود (). طبق فرمول محاسبه می شود

شتاب در حرکت یکنواختکمیت برداری برابر با نسبت تغییر سرعت به بازه زمانی است که طی آن این تغییر رخ داده است. میزان تغییر سرعت را در قدر و جهت تعیین می کند. با حرف مشخص می شود آیا و بر حسب متر بر ثانیه مربع () اندازه گیری می شود. طبق فرمول محاسبه می شود

بلیط شماره 2. پدیده اینرسی. قانون اول نیوتن قدرت و تنبلیجریان قدرت قانون دوم نیوتن

پدیده حفظ سرعت یک جسم در غیاب عمل سایر اجسام را اینرسی می گویند.

قانون اول نیوتن: چارچوب‌های مرجعی وجود دارد که اگر بدن‌ها به آن‌ها عمل نکنند، سرعت خود را بدون تغییر نگه می‌دارند.

چارچوب های مرجع که در آن قانون اینرسی رعایت می شود نامیده می شوند بی اثر.

چارچوب های مرجع که در آن قانون اینرسی رعایت نمی شود - غیر بی اثر.

زوریک کمیت برداری است. و معیاری برای برهمکنش اجسام است. با حرف مشخص می شود افیا و با نیوتن (N) اندازه گیری می شود

نیرویی که بر جسمی اثر مشابهی با چندین نیروی فعال همزمان داشته باشد نامیده می شود حاصل این نیروها.

برآیند نیروهایی که در امتداد یک خط مستقیم در یک جهت هدایت می‌شوند، در همان جهت هدایت می‌شوند و مدول آن برابر است با مجموع مدول‌های نیروهای مؤلفه.

برآیند نیروهایی که در امتداد یک خط مستقیم در جهات مخالف هدایت می‌شوند به سمت نیروی بیشتر در مقدار مطلق هدایت می‌شوند و مدول آن برابر است با اختلاف بین مدول‌های نیروهای مؤلفه.

هر چه برآیند نیروهای وارده به جسم بیشتر باشد، شتاب جسم بیشتر می شود.

وقتی نیرو نصف می شود، شتاب نیز نصف می شود، یعنی.

به معنای، شتابی که جسمی با جرم ثابت با آن حرکت می کند با نیروی وارده به این جسم متناسب است و در نتیجه شتاب رخ می دهد.

وقتی وزن بدن دو برابر می شود، شتاب نصف می شود، یعنی.

به معنای، شتابی که جسم با نیروی ثابت حرکت می کند با جرم آن جسم نسبت عکس دارد.

رابطه کمی بین جرم بدن، شتاب و برآیند نیروهای وارده به بدن نامیده می شود. قانون دوم نیوتن

قانون دوم نیوتن: شتاب بدن با شتاب حاصله نسبت مستقیم دارد نیروهای اعمال شده به بدن و با جرم آن نسبت معکوس دارد.

از نظر ریاضی، قانون دوم نیوتن با فرمول بیان می شود:

بلیط شماره 3. قانون سوم نیوتن نبض. قانون بقای حرکت توضیح واکنشگر حرکات بر رویقانون جدید بقای حرکت

قانون سوم نیوتن: نیروهایی که دو جسم بر روی یکدیگر اثر می کنند از نظر قدر مساوی و در جهت مخالف هستند.

از نظر ریاضی، قانون سوم نیوتن به صورت زیر بیان می شود:

حرکت بدن- کمیت برداری برابر با حاصل ضرب جرم بدن و سرعت آن. با یک حرف نشان داده می شود و بر حسب کیلوگرم بر متر بر ثانیه اندازه گیری می شود (). طبق فرمول محاسبه می شود

قانون بقای حرکت: مجموع تکانه های بدن قبل از تعامل برابر است با مجموع پس از تعامل.بیایید نیروی محرکه جت را بر اساس حرکت یک بالن با جت هوا که از آن خارج می شود در نظر بگیریم. طبق قانون بقای تکانه، تکانه کل یک سیستم متشکل از دو جسم باید همان چیزی باشد که قبل از شروع خروج هوا بود، یعنی. برابر با صفر بنابراین، توپ شروع به حرکت در جهت مخالف جت هوا با همان سرعتی می کند که تکانه آن برابر با مدول تکانه جت هوا است.

بلیط شماره 4. جاذبه زمین. سقوط آزاد. شتاب گرانش. قانون جهانعجب باریسایه

جاذبه زمیننیرویی که زمین با آن جسمی را به سمت خود می کشد. نشان داده شده یا

سقوط آزاد- حرکت اجسام تحت تأثیر گرانش.

در یک مکان معین روی زمین، تمام اجسام، صرف نظر از جرم و سایر خصوصیات فیزیکی، با شتاب یکسان سقوط آزاد می کنند. این شتاب نامیده می شود شتاب سقوط آزادو با حرف یا نشان داده می شود. آی تی

قانون گرانش جهانی: هر دو جسم با نیرویی که مستقیماً با جرم هر یک از آنها متناسب است و با مجذور فاصله بین آنها نسبت معکوس دارد به یکدیگر جذب می شوند.

G \u003d 6.67؟ 10 -11 نیوتن متر مربع / کیلوگرم 2

ز - ثابت گرانشی

بلیط شماره 5. نیروی الاستیک. توضیح دستگاه و اصل عملکرد دینامومتر. نیروی اصطکاک. اصطکاک در طبیعت و فناوری

نیرویی که در اثر تغییر شکل بدن در بدن ایجاد می شود و تمایل دارد بدن را به حالت اولیه خود بازگرداند. نیروی الاستیک. تعیین شده است. طبق فرمول یافت می شود

دینامومتر- وسیله ای برای اندازه گیری نیرو.

قسمت اصلی دینامومتر فنر فولادی است که بسته به هدف دستگاه شکل متفاوتی به آن می دهند. دستگاه ساده ترین دینامومتر بر اساس مقایسه هر نیرویی با نیروی کشسان فنر است.

هنگامی که یک جسم با جسم دیگر تماس پیدا می کند، فعل و انفعالی رخ می دهد که از حرکت نسبی آنها جلوگیری می کند که به آن می گویند اصطکاکو نیرویی که این تعامل را مشخص می کند نامیده می شود نیروی اصطکاکاصطکاک استاتیک، اصطکاک لغزشی و اصطکاک غلتشی وجود دارد.

بدون اصطکاک استراحت، نه مردم و نه حیوانات نمی توانستند روی زمین راه بروند، زیرا. وقتی راه می رویم، با پاهایمان از زمین فشار می آوریم. اگر اصطکاک وجود نداشت، اجسام از دست خارج می شدند. نیروی اصطکاک خودرو را هنگام ترمزگیری متوقف می کند، اما بدون اصطکاک استاتیک، نمی تواند شروع به حرکت کند. در بسیاری از موارد، اصطکاک مضر است و باید با آن برخورد کرد. برای کاهش اصطکاک، سطوح تماس صاف می شوند و روان کننده بین آنها وارد می شود. برای کاهش اصطکاک محورهای دوار ماشین آلات و ماشین آلات، آنها را بر روی یاتاقان ها نگه می دارند.

بلیط شماره 6. فشار. فشار اتمسفر. قانون پاسکال قانون ارشمیدس

مقداری برابر با نسبت نیروی عمود بر سطح به مساحت این سطح نامیده می شود. فشار. با حرف یا و با پاسکال (Pa) نشان داده می شود. طبق فرمول محاسبه می شود

فشار اتمسفر- این فشار کل ضخامت هوا روی سطح زمین و اجسام واقع روی آن است.

فشار اتمسفر برابر با فشار یک ستون جیوه به ارتفاع 760 میلی متر در دما را فشار اتمسفر معمولی می گویند.

فشار اتمسفر معمولی 101300Pa = 1013hPa است.

هر 12 متر فشار 1 میلی متر کاهش می یابد. rt هنر (یا 1.33hPa)

قانون پاسکال: فشاری که بر روی یک مایع یا گاز وارد می شود به هر یک از آنها منتقل می شود نقطه از همه جهات یکسان است

قانون ارشمیدس: جسمی که در مایع (یا گاز یا پلاسما) غوطه ور شده است، تحت تأثیر نیروی شناوری قرار می گیرد (به نام نیروی ارشمیدس).

که در آن c چگالی مایع (گاز)، شتاب سقوط آزاد، و V حجم جسم غوطه‌ور شده (یا بخشی از حجم جسم زیر سطح) است. نیروی شناوری (که نیروی ارشمیدسی نیز نامیده می شود) از نظر قدر مطلق (و در جهت مخالف) با نیروی گرانش وارد بر حجم مایع (گاز) جابجا شده توسط بدن برابر است و به مرکز ثقل این جسم اعمال می شود. جلد.

لازم به ذکر است که بدن باید به طور کامل توسط مایع احاطه شده باشد (یا با سطح مایع قطع شود). بنابراین، به عنوان مثال، قانون ارشمیدس را نمی توان در مورد مکعبی که در انتهای مخزن قرار دارد و به طور هرمتیک کف آن را لمس می کند، اعمال کرد.

بلیط شماره 7. کار اجباری انرژی جنبشی و پتانسیل. قانون حفاظت مکانیکی انرژی

کار مکانیکی تنها زمانی انجام می شود که نیرویی بر جسم وارد شود و آن حرکت کند.

کارهای مکانیکینسبت مستقیم با نیروی اعمال شده و نسبت مستقیم با مسافت طی شده دارد. با حرف یا و با ژول (J) نشان داده می شود. طبق فرمول محاسبه می شود

انرژی --یک کمیت فیزیکی که نشان می دهد یک بدن چقدر کار می تواند انجام دهد. انرژی با ژول (J) اندازه گیری می شود.

انرژی پتانسیلانرژی نامیده می شود که با موقعیت متقابل اجسام در حال تعامل یا قسمت هایی از همان بدن تعیین می شود. با حرف یا نشان داده شده است. طبق فرمول محاسبه می شود

انرژی که جسم در اثر حرکت آن در اختیار دارد نامیده می شود انرژی جنبشیبا حرف یا نشان داده شده است. طبق فرمول محاسبه می شود

قانون بقای انرژی مکانیکی:

در غیاب نیروهایی مانند اصطکاک، انرژی مکانیکی از هیچ به وجود نمی آید و در هیچ کجا ناپدید نمی شود.

بلیط شماره 8. ارتعاشات مکانیکی امواج مکانیکی صدا. نوسانات در طبیعت و تکنولوژی

به حرکتی که پس از مدت معینی تکرار شود، گفته می شود نوسانی.

نوساناتی که فقط به دلیل تامین اولیه انرژی رخ می دهند نامیده می شوند ارتعاشات رایگان.

سیستمی از اجسام که قادر به نوسانات آزاد هستند نامیده می شود سیستم های نوسانی

خصوصیات کلی تمامی سیستم های نوسانی:

1. وجود یک موقعیت تعادل پایدار.

2. وجود نیرویی که سیستم را به حالت تعادل برمی گرداند.

ویژگی های حرکت نوسانی:

1. دامنه - بزرگترین انحراف (مدول) بدن از موقعیت تعادل.

2. دوره - دوره زمانی است که در طی آن بدن یک نوسان کامل می کند.

3. فرکانس - تعداد نوسانات در واحد زمان.

4. فاز (تفاوت فاز)

اختلالاتی که در فضا منتشر می شوند و از محل مبدا دور می شوند، نامیده می شوند امواج.

شرط لازم برای وقوع موج، ظهور در لحظه وقوع اغتشاش نیروهای مانع از آن است، به عنوان مثال، نیروهای کشسان.

انواع موج:

1. طولی - موجی که در آن نوسانات در جهت انتشار موج رخ می دهد.

2. عرضی - موجی که در آن نوسانات عمود بر جهت انتشار آنها رخ می دهد.

ویژگی های موج:

1. طول موج - فاصله بین نقاط نزدیک به یکدیگر که در همان فازها نوسان می کنند.

2. سرعت موج - مقداری عددی برابر با فاصله ای که هر نقطه از موج در واحد زمان می گذرد.

امواج صوتی --این امواج الاستیک طولی هستند. گوش انسان به صورت ارتعاشات صوتی با فرکانس 20 هرتز تا 20000 هرتز را درک می کند.

منبع صدا جسمی است که در فرکانس صوت ارتعاش می کند.

گیرنده صدا بدنه ای است که قادر به دریافت ارتعاشات صوتی است.

سرعت صوت مسافتی است که یک موج صوتی در 1 ثانیه طی می کند.

سرعت صوت به موارد زیر بستگی دارد:

2. دما.

ویژگی های صدا:

1. فرکانس

2. زمین

3. دامنه

4. حجم. به دامنه نوسانات بستگی دارد: هر چه دامنه نوسانات بیشتر باشد، صدا بلندتر است.

بلیط شماره 9. مدل های ساختار گازها، مایعات و جامدات. حرکت حرارتی اتم ها و مولکول ها. حرکت و انتشار براونی برهمکنش ذرات ماده

مولکول های گاز که در همه جهات حرکت می کنند تقریباً به یکدیگر جذب نمی شوند و کل ظرف را پر می کنند. در گازها، فاصله بین مولکول ها بسیار بیشتر از اندازه خود مولکول ها است. از آنجایی که به طور متوسط ​​فاصله بین مولکول ها ده ها برابر بیشتر از اندازه مولکول ها است، آنها به طور ضعیفی به یکدیگر جذب می شوند. بنابراین گازها شکل و حجم ثابت خود را ندارند.

مولکول های یک مایع در فواصل طولانی از هم جدا نمی شوند و مایع در شرایط عادی حجم خود را حفظ می کند. مولکول های مایع در نزدیکی یکدیگر قرار دارند. فاصله بین هر دو مولکول کمتر از اندازه مولکول ها است، بنابراین جاذبه بین آنها قابل توجه می شود.

در جامدات، جاذبه بین مولکول ها (اتم ها) حتی بیشتر از مایعات است. بنابراین، در شرایط عادی، جامدات شکل و حجم خود را حفظ می کنند. در جامدات، مولکول ها (اتم ها) به ترتیب خاصی قرار گرفته اند. اینها یخ، نمک، فلزات و غیره هستند. چنین اجسامی نامیده می شوند کریستال هامولکول ها یا اتم های جامد در اطراف نقطه خاصی در نوسان هستند و نمی توانند از آن دور شوند. بنابراین یک بدن جامد نه تنها حجم، بلکه شکل را نیز حفظ می کند.

زیرا t آن با سرعت حرکت مولکول ها مرتبط است، سپس حرکت آشفته مولکول های تشکیل دهنده بدن نامیده می شود. حرکت حرارتی. حرکت حرارتی با حرکت مکانیکی تفاوت دارد زیرا مولکول های زیادی در آن شرکت می کنند و هر یک به طور تصادفی حرکت می کنند.

حرکت براونی- این حرکت تصادفی ذرات کوچک معلق در یک مایع یا گاز است که تحت تأثیر مولکول های محیطی رخ می دهد. این ماده برای اولین بار در سال 1827 توسط گیاه شناس انگلیسی R. Brown به عنوان حرکت گرده در آب که با بزرگنمایی بالا قابل مشاهده است، کشف و مورد مطالعه قرار گرفت. حرکت براونی متوقف نمی شود.

به پدیده ای که در آن مولکول های یک ماده بین مولکول های ماده دیگر نفوذ متقابل وجود دارد، نامیده می شود. انتشار.

بین مولکول های یک ماده جاذبه متقابل وجود دارد. در عین حال، دافعه بین مولکول های یک ماده وجود دارد.

در فواصل قابل مقایسه با اندازه خود مولکول ها، جاذبه بیشتر قابل توجه است و با نزدیک شدن بیشتر، دافعه بیشتر می شود.

بلیط № 10 . تعادل حرارتی. درجه حرارت. اندازه گیری دما رابطه بین دما و سرعتیو حرکت آشفته ذرات

دو سیستم در حالت تعادل حرارتی هستند اگر با تماس از طریق یک پارتیشن دیاترمیک، پارامترهای حالت هر دو سیستم تغییر نکند. پارتیشن دیاترمیک به هیچ وجه در تعامل حرارتی سیستم ها تداخلی ایجاد نمی کند. در طول تماس حرارتی، دو سیستم به حالت تعادل حرارتی می رسند.

دما یک کمیت فیزیکی است که تقریباً میانگین انرژی جنبشی ذرات یک سیستم ماکروسکوپی را در یک درجه آزادی که در حالت تعادل ترمودینامیکی است مشخص می کند.

دما یک کمیت فیزیکی است که درجه حرارت بدن را مشخص می کند.

دما با دماسنج اندازه گیری می شود. واحدهای اصلی درجه حرارت عبارتند از: سلسیوس، فارنهایت و کلوین.

دماسنج - وسیله ای است که برای اندازه گیری دمای بدن معین با مقایسه با مقادیر مرجع استفاده می شود که به طور مشروط به عنوان نقاط مرجع انتخاب شده و به شما امکان می دهد مقیاس اندازه گیری را تنظیم کنید. در عین حال، دماسنج‌های مختلف از روابط متفاوتی بین دما و برخی ویژگی‌های قابل مشاهده دستگاه استفاده می‌کنند که می‌توان آن را به صورت خطی وابسته به دما در نظر گرفت.

با افزایش دما، سرعت متوسط ​​ذرات افزایش می یابد.

با کاهش دما، سرعت متوسط ​​ذرات کاهش می یابد.

بلیط شماره 11. انرژی درونی. کار و انتقال حرارت به عنوان راه هایی برای تغییر انرژی درونی بدن قانون ذخیره شدانرژی در فرآیندهای حرارتی

انرژی حرکت و برهم کنش ذرات تشکیل دهنده بدن نامیده می شود انرژی درونی بدن.

انرژی درونی بدن نه به حرکت مکانیکی بدن بستگی دارد و نه به موقعیت این جسم نسبت به اجسام دیگر.

انرژی درونی بدن را می توان به دو صورت تغییر داد: با کار مکانیکی یا با انتقال حرارت.

انتقال گرما.

با افزایش دما، انرژی درونی بدن افزایش می یابد. با کاهش دما، انرژی درونی بدن کاهش می یابد. انرژی درونی بدن با انجام کار بر روی آن افزایش می یابد.

انرژی مکانیکی و درونی می تواند از جسمی به جسم دیگر منتقل شود.

این نتیجه گیری برای تمام فرآیندهای حرارتی معتبر است. به عنوان مثال، در انتقال حرارت، جسم گرمتر انرژی می دهد و جسمی که حرارت کمتری دارد انرژی دریافت می کند.

هنگامی که انرژی از جسمی به جسم دیگر منتقل می شود یا زمانی که یک شکل از انرژی به دیگری تبدیل می شود، انرژی حفظ می شود. .

اگر تبادل حرارت بین اجسام اتفاق بیفتد، انرژی درونی تمام اجسام گرم کننده به همان اندازه افزایش می یابد که انرژی داخلی اجسام خنک کننده کاهش می یابد.

بلیط № 12 . انواع انتقال حرارت: رسانایی، همرفت، تابش. نمونه هایی از انتقال حرارت در طبیعت و تکنولوژی

فرآیند تغییر انرژی درونی بدون انجام کار بر روی بدن یا خود بدن نامیده می شود انتقال گرما.

انتقال انرژی از قسمتهای گرمتر بدن به گرمای کمتر در نتیجه حرکت حرارتی و برهمکنش ذرات را می گویند. هدایت حرارتی.

در همرفتانرژی توسط خود جت های گاز یا مایع حمل می شود.

تابش - تشعشع --فرآیند انتقال حرارت توسط تابش

انتقال انرژی توسط تشعشع با سایر انواع انتقال حرارت متفاوت است زیرا می توان آن را در خلاء کامل انجام داد.

نمونه هایی از انتقال حرارت در طبیعت و فناوری:

1. بادهاتمام بادهای موجود در جو جریان های همرفتی در مقیاس عظیم هستند.

برای مثال، همرفت بادها و نسیم‌هایی را که در سواحل دریاها به وجود می‌آیند توضیح می‌دهد. در روزهای تابستان، زمین توسط خورشید سریعتر از آب گرم می شود، بنابراین هوای خشکی بیش از آب گرم می شود، چگالی آن کاهش می یابد و فشار از فشار هوای سردتر بر روی دریا کمتر می شود. در نتیجه، مانند کشتی های ارتباطی، هوای سرد از کف دریا به سمت ساحل حرکت می کند - باد می وزد. این نسیم روز است. در شب، آب کندتر از خشکی سرد می شود و در خشکی هوا سردتر از روی آب می شود. یک نسیم شبانه شکل می گیرد - حرکت هوای سرد از خشکی به دریا.

2. رانشمی دانیم که بدون هجوم هوای تازه، احتراق سوخت غیرممکن است. اگر هوا وارد کوره، کوره یا لوله سماور نشود، احتراق سوخت متوقف می شود. معمولاً از یک جریان طبیعی هوا - پیش نویس استفاده کنید. برای ایجاد کشش بالای کوره، به عنوان مثال، در دیگ بخار کارخانه ها، کارخانه ها، نیروگاه ها، یک لوله نصب می شود. هنگامی که سوخت می سوزد، هوای موجود در آن گرم می شود. به این معنی که فشار هوا در کوره و لوله کمتر از فشار هوای بیرون می شود. به دلیل اختلاف فشار، هوای سرد وارد کوره می شود و هوای گرم بالا می رود - پیش نویس تشکیل می شود.

هر چه لوله ساخته شده در بالای کوره بالاتر باشد، اختلاف فشار بین هوای بیرون و هوای داخل لوله بیشتر می شود. بنابراین با افزایش ارتفاع لوله، رانش افزایش می یابد.

3. گرمایش و سرمایش اماکن مسکونی.ساکنان کشورهای واقع در مناطق معتدل و سرد زمین مجبور به گرم کردن خانه های خود هستند. در کشورهای واقع در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری، دمای هوا حتی در ژانویه به + 20 و + 30 درجه سانتیگراد می رسد. در اینجا از دستگاه هایی استفاده می شود که هوا را در محل خنک می کنند. گرمایش و سرمایش هوای داخل ساختمان بر اساس همرفت است.

توصیه می شود دستگاه های خنک کننده را در بالا نزدیکتر به سقف قرار دهید تا همرفت طبیعی رخ دهد. از این گذشته، هوای سرد چگالی بیشتری نسبت به هوای گرم دارد و در نتیجه فرو می‌رود.

دستگاه های گرمایشی در زیر قرار دارند. بسیاری از خانه های بزرگ مدرن مجهز به گرمایش آب هستند. گردش آب در آن و گرم شدن هوای اتاق به دلیل همرفت رخ می دهد.

اگر تاسیسات گرمایش ساختمان در آن واقع شده باشد، دیگ بخار در زیرزمین نصب می شود که در آن آب گرم می شود. آب گرم از طریق یک لوله عمودی از دیگ به یک مخزن که معمولاً در اتاق زیر شیروانی خانه قرار می گیرد بالا می رود. یک سیستم لوله های توزیع از مخزن انجام می شود که از طریق آن آب به رادیاتورهای نصب شده در تمام طبقات می رسد، گرمای خود را به آنها می دهد و به دیگ باز می گردد و در آنجا دوباره گرم می شود. به این ترتیب گردش طبیعی آب رخ می دهد - همرفت.

در ساختمان های بزرگتر از تاسیسات پیچیده تری استفاده می شود. آب گرم به طور همزمان به چندین ساختمان از دیگ بخار نصب شده در یک اتاق مخصوص تامین می شود. آب به داخل رانده می شود ساختمان ها با کمک پمپ ها، یعنی همرفت مصنوعی ایجاد می کنند.

4. انتقال حرارت و فلور.دمای لایه پایین هوا و لایه سطحی خاک برای نمو گیاهان اهمیت زیادی دارد.

در لایه هوای مجاور زمین و لایه بالایی خاک تغییرات دما رخ می دهد. در طول روز، خاک انرژی جذب می کند و گرم می شود، در شب، برعکس، خنک می شود. گرمایش و سرمایش آن تحت تأثیر وجود پوشش گیاهی است. بنابراین، خاک تیره و شخم زده شده با تابش شدیدتر گرم می شود، اما سریعتر از خاک پوشیده از پوشش گیاهی سرد می شود.

آب و هوا همچنین بر تبادل حرارت بین خاک و هوا تأثیر می گذارد. در شب های صاف و بدون ابر، خاک به شدت سرد می شود - تشعشعات از خاک آزادانه به فضا فرار می کنند. در چنین شب هایی در اوایل بهار، یخبندان زمین امکان پذیر است. اگر هوا ابری باشد، ابرها زمین را می پوشانند و نقش نوعی صفحه نمایش را بازی می کنند که خاک را از اتلاف انرژی توسط تشعشعات محافظت می کند.

یکی از ابزارهای افزایش دمای سطح خاک و هوای زمین گلخانه ها هستند که امکان استفاده کامل از تابش خورشید را فراهم می کنند. سطح خاک با قاب های شیشه ای یا فیلم های شفاف پوشیده شده است. چاه شیشه تابش خورشیدی مرئی را منتقل می کند، که با افتادن روی خاک تاریک، آن را گرم می کند، اما بدتر از آن، تابش نامرئی ساطع شده از سطح گرم شده زمین را منتقل می کند. علاوه بر این، شیشه (یا فیلم) از حرکت هوای گرم به سمت بالا، یعنی اجرای همرفت جلوگیری می کند. به این ترتیب شیشه های گلخانه ای به عنوان یک «تله» انرژی عمل می کنند. در داخل گلخانه ها، دمای هوا در حدود 10 درجه سانتیگراد بیشتر از زمین های محافظت نشده است.

5. قمقمه.انتقال حرارت از یک جسم گرمتر به یک جسم سردتر منجر به یکسان شدن دمای آنها می شود. بنابراین، اگر مثلاً یک کتری داغ را وارد اتاق کنید، خنک می شود. بخشی از انرژی درونی آن به اجسام اطراف منتقل می شود. برای جلوگیری از سرد شدن یا گرم شدن بدن، انتقال حرارت باید کاهش یابد. در عین حال، آنها تلاش می کنند تا اطمینان حاصل کنند که انرژی توسط هیچ یک از سه نوع انتقال حرارت منتقل نمی شود: همرفت، هدایت گرما و تابش.

از یک ظرف شیشه ای با دو جداره تشکیل شده است. سطح داخلی دیوارها با یک لایه فلزی براق پوشیده شده است و هوا از فضای بین دیواره های ظرف خارج می شود. فضای بدون هوا بین دیوارها گرما را هدایت نمی کند، لایه براق به دلیل انعکاس از انتقال انرژی توسط تشعشع جلوگیری می کند. برای محافظت از شیشه در برابر آسیب، قمقمه را در جعبه مقوایی یا فلزی قرار می دهند. ظرف با یک درپوش مهر و موم شده است و یک کلاه در بالای کیس پیچ می شود.

بلیط شماره 13. مقدار گرما. ظرفیت گرمایی خاصسایبان ذوب شدن تبلور

انرژی ای که بدن در حین انتقال حرارت به دست می آورد یا از دست می دهد را می گویند مقدار گرما. با حرف Q نشان داده می شود و با ژول (J) اندازه گیری می شود. طبق فرمول محاسبه می شود

مقدار حرارت مورد نیاز برای گرم کردن جسم (یا آزاد شده توسط آن هنگام سرد شدن) به نوع ماده ای که از آن تشکیل شده است، به جرم این جسم و به تغییرات دمای آن بستگی دارد.

برای محاسبه مقدار گرمای مورد نیاز برای گرم کردن بدن یا آزاد شده توسط آن در هنگام سرد شدن، باید ظرفیت گرمایی ویژه ماده را در جرم بدن و اختلاف دمای بالاتر و پایین‌تر آن ضرب کنید.

کمیت فیزیکی که نشان می دهد چه مقدار گرما برای تغییر دمای ماده ای با وزن 1 کیلوگرم در 1 درجه سانتی گراد لازم است، نامیده می شود. گرمای ویژه. با یک حرف مشخص شده و اندازه گیری می شود. طبق فرمول محاسبه می شود

ظرفیت گرمایی ویژه برخی از مواد،

انتقال یک ماده از حالت جامد به حالت مایع نامیده می شود ذوب شدن.

دمای ذوب یک ماده را نقطه ذوب ماده می گویند.

تبدیل یک ماده از حالت مایع به جامد را انجماد یا انجماد می گویند تبلور.

دمایی که یک ماده در آن جامد می شود (بلور می شود) دمای انجماد یا تبلور نامیده می شود.

مواد در همان دمایی که در آن ذوب می شوند جامد می شوند.

نقطه ذوب برخی از مواد، °С

کمیت فیزیکی که نشان می دهد چه مقدار گرما باید به یک جسم کریستالی با جرم 1 کیلوگرم داده شود تا به طور کامل در نقطه ذوب به حالت مایع منتقل شود، نامیده می شود. گرمای ویژه همجوشی. با یک حرف مشخص شده و اندازه گیری می شود. طبق فرمول محاسبه می شود

گرمای ویژه همجوشی برخی از مواد (در نقطه ذوب)

شماره بلیط 14 . تبخیر. کندانسایون. غلیان. رطوبت هوا

پدیده تبدیل مایع به بخار نامیده می شود تبخیر شدن

دو راه برای تبدیل مایع به حالت گازی وجود دارد. تبخیرو غلیان.

تبخیر از سطح یک مایع نامیده می شود تبخیر.

سرعت تبخیر بستگی به نوع مایع دارد. تبخیر باید در هر دمایی رخ دهد. تبخیر هر چه سریعتر رخ دهد، دمای مایع بالاتر می رود. سرعت تبخیر یک مایع به سطح آن بستگی دارد. با باد، تبخیر مایع سریعتر اتفاق می افتد.

پدیده تبدیل بخار به مایع نامیده می شود متراکم شدن

غلیان- این یک انتقال شدید مایع به بخار به دلیل تشکیل و رشد حباب های بخار است که در دمای معینی برای هر مایع به سطح آن شناور می شود و می ترکد.

دمایی که مایع در آن می جوشد را نقطه جوش می گویند. در طول جوشیدن، دمای مایع تغییر نمی کند.

نقطه جوش برخی از مواد درجه سانتی گراد

کمیت فیزیکی که نشان می دهد چه مقدار گرما برای تبدیل مایعی با جرم 1 کیلوگرم به بخار بدون تغییر دما لازم است نامیده می شود. گرمای ویژه تبخیربا یک حرف مشخص شده و اندازه گیری می شود. طبق فرمول محاسبه می شود

گرمای ویژه تبخیر برخی از مواد (در نقطه جوش)

بلیط شماره 15. برقی شدن تلفن دو نوع بار الکتریکی تعامل اتهامات. قانون حفظ شده استشارژ الکتریکی

از بدنی که پس از مالش، اجسام دیگر را به سوی خود جذب می کند، می گویند برق گرفتهیا چه به او بار الکتریکی گزارش شده است

اجسام ساخته شده از مواد مختلف را می توان الکتریکی کرد. برقی شدن اجسام زمانی اتفاق می افتد که اجسام با هم تماس پیدا کرده و سپس جدا می شوند.

دو جسم در الکتریسیته شدن نقش دارند. در این حالت هر دو بدنه الکتریکی می شوند.

دو نوع بار الکتریکی وجود دارد.

باری که روی شیشه مالیده شده روی ابریشم به دست می آید نامیده می شود مثبتآن ها علامت "+" را اضافه کرد. و شارژ به دست آمده در کهربا، پوشیده شده بر روی پشم، نامیده شد منفیآن ها علامت "-" را اختصاص داد.

اجسام با بارهای الکتریکی از یک علامت دفع کردنو اجسام با بارهای الکتریکی با علامت مخالف، متقابلا جذب می شوند.

قانون پایستگی بار الکتریکی: مجموع جبری بارهای الکتریکی در یک سیستم بسته ثابت می ماند.

بلیط شماره 16. جریان الکتریکی ثابت. مدار الکتریکی. مقاومت الکتریکی. قانون اوهما برای بخشی از مدار الکتریکی

شوک الکتریکیحرکت منظم ذرات باردار نامیده می شود. جریان الکتریکی جهت خاصی دارد. جهت حرکت ذرات با بار مثبت به عنوان جهت جریان در نظر گرفته می شود.

مدار الکتریکی مجموعه ای از دستگاه ها و هادی های مختلف (یا عناصر یک محیط رسانای الکتریکی) است که آنها را به هم متصل می کند و جریان الکتریکی می تواند از طریق آنها جریان یابد.

مقاومت الکتریکی متقابل رسانایی الکتریکی است. بر حسب اهم اندازه گیری می شود.

1 اهم - مقاومت چنین رسانایی که در آن، در ولتاژ انتهای 1 ولت، قدرت جریان 1 آمپر است.

قانون اهم برای بخش مدار: شدت جریان در یک بخش از مدار با ولتاژ انتهای این بخش نسبت مستقیم و با مقاومت آن نسبت معکوس دارد..

بلیط № 17 . کار و قدرت جریان الکتریکی. قانون ژول- لنز. استفاده از حرارتی عمل جریان در تکنولوژی

کار جریان الکتریکی در یک بخش مدار برابر است با حاصل ضرب ولتاژ انتهای این بخش، قدرت جریان و زمانی که در طی آن کار انجام شده است.

کار با ژول (J) یا وات بر ثانیه (W?s) اندازه گیری می شود.

توان جریان الکتریکی برابر است با حاصل ضرب ولتاژ و جریان.

توان با وات (W) اندازه گیری می شود.

قانون ژول لنز: مقدار گرمای آزاد شده توسط یک هادی با جریان برابر است با حاصل ضرب مجذور جریان، مقاومت هادی و زمان.

استفاده از اثر حرارتی جریان در تکنولوژی:

بخش اصلی یک لامپ رشته ای مدرن یک مارپیچ از سیم تنگستن نازک است. تنگستن یک فلز نسوز است و نقطه ذوب آن 3387 درجه سانتیگراد است. در یک لامپ رشته ای، رشته تنگستن تا 3000 درجه سانتیگراد گرم می شود، در این دما به گرمای سفید می رسد و با نور درخشان می درخشد. مارپیچ در یک فلاسک شیشه ای قرار می گیرد که هوا توسط پمپ از آن خارج می شود تا مارپیچ نسوزد. اما در خلاء، تنگستن به سرعت تبخیر می شود، مارپیچ نازک تر می شود و همچنین نسبتاً سریع می سوزد. برای جلوگیری از تبخیر سریع تنگستن، لامپ های مدرن با نیتروژن پر می شوند، گاهی اوقات با گازهای بی اثر - کریپتون یا آرگون. مولکول های گاز از خروج ذرات تنگستن از رشته جلوگیری می کنند، یعنی از تخریب رشته گرم شده جلوگیری می کنند.

اثر حرارتی جریان در بخاری ها و تاسیسات برقی مختلف استفاده می شود. در خانه، اجاق های برقی، اتو، کتری و دیگ به طور گسترده استفاده می شود. در صنعت، از اثر حرارتی جریان برای ذوب درجات ویژه فولاد و بسیاری از فلزات دیگر، برای جوشکاری الکتریکی استفاده می شود. در کشاورزی از جریان الکتریکی برای گرم کردن گلخانه ها، بخارپزهای علوفه، دستگاه های جوجه کشی، غلات خشک و تهیه سیلو استفاده می شود.

بخش اصلی هر وسیله برقی گرمایشی است یک عنصر گرمایشالمنت گرمایش یک هادی با مقاومت بالا است که همچنین قادر است بدون از بین رفتن حرارت را تا دمای بالا تحمل کند. بیشتر اوقات، آلیاژ نیکل، آهن، کروم و منگنز که به نام نیکروم شناخته می شود، برای ساخت عنصر گرمایش استفاده می شود.

در عنصر گرمایش، یک هادی به شکل سیم یا نوار روی صفحه ای از مواد مقاوم در برابر حرارت پیچیده می شود: میکا، سرامیک. بنابراین، به عنوان مثال، یک نوار نیکروم به عنوان یک عنصر گرمایش در یک اتو برقی عمل می کند، که قسمت پایینی آهن از آن گرم می شود.

بلیط № 18 . میدان الکتریکی. اعمال میدان الکتریکی روی بارهای الکتریکی. خازن. انرژی eمیدان الکتریکی خازن

میدان الکتریکی شکل خاصی از ماده است که مستقل از تصورات ما در مورد آن وجود دارد.

خاصیت اصلی میدان الکتریکی اثر آن بر بارهای الکتریکی با نیروی معین است.

میدان الکتریکی بارهای ساکن را الکترواستاتیک می نامند. با گذشت زمان تغییر نمی کند میدان الکترواستاتیک فقط توسط بارهای الکتریکی ایجاد می شود. در فضای اطراف این بارها وجود دارد و به طور جدایی ناپذیری با آنها مرتبط است.

خازنشامل دو هادی است که توسط یک لایه دی الکتریک از هم جدا شده اند که ضخامت آنها در مقایسه با ابعاد هادی ها کم است.

هادی ها در این حالت صفحات خازن نامیده می شوند. .

انرژی یک خازن با ظرفیت خازن و مجذور ولتاژ بین صفحات متناسب است. تمام این انرژی در یک میدان الکتریکی متمرکز شده است. چگالی انرژی میدان با مجذور شدت میدان متناسب است.

بلیط شماره 19. تجربه ارستد میدان مغناطیسی جریان. برهم کنش آهنرباها عمل مغناطیسیلا روی هادی با جریان

تجربه ارستد:

اجازه دهید هادی موجود در مدار منبع جریان را در بالای سوزن مغناطیسی موازی با محور آن قرار دهیم. هنگامی که مدار بسته می شود، سوزن مغناطیسی از موقعیت اصلی خود منحرف می شود. هنگامی که مدار باز می شود، سوزن مغناطیسی به موقعیت اولیه خود باز می گردد. این بدان معنی است که هادی با جریان و سوزن مغناطیسی با یکدیگر تعامل دارند.

آزمایش انجام شده حاکی از وجود یک رسانا با جریان الکتریکی در اطراف است میدان مغناطیسی.روی سوزن مغناطیسی عمل می کند و آن را منحرف می کند.

یک میدان مغناطیسی در اطراف هر رسانایی با جریان وجود دارد، یعنی در اطراف بارهای الکتریکی متحرک.جریان الکتریکی و میدان مغناطیسی از یکدیگر جدایی ناپذیرند.

خطوطی که در امتداد آن محورهای فلش های کوچک مغناطیسی در میدان مغناطیسی قرار دارند، خطوط مغناطیسی میدان مغناطیسی نامیده می شوند. جهتی که نشان دهنده قطب شمال سوزن مغناطیسی در هر نقطه از میدان است به عنوان جهت خط مغناطیسی میدان مغناطیسی در نظر گرفته می شود.

خطوط مغناطیسی میدان مغناطیسی فعلی منحنی های بسته ای هستند که هادی را می پوشانند.

اجسامی که برای مدت طولانی مغناطیسی می مانند، نامیده می شوند آهنرباهای دائمییا به سادگی آهنرباها

آن مکان هایی از آهنربا که قوی ترین اعمال مغناطیسی در آنها یافت می شود نامیده می شوند قطب های آهنربا. هر آهنربا، مانند سوزن مغناطیسی که می شناسیم، باید دو قطب داشته باشد: شمالی (ن) و جنوبی (اس).

با آوردن آهنربا به قطب های یک سوزن مغناطیسی، متوجه می شوید که قطب شمال پیکان از قطب شمال آهنربا دفع می شود و به سمت قطب جنوب جذب می شود. قطب جنوب پیکان توسط قطب جنوب آهنربا دفع می شود و توسط قطب شمال جذب می شود.

بر اساس آزمایش های توصیف شده، می توان نتایج زیر را گرفت: قطب های مغناطیسی مخالف جذب می شوند، مانند قطب هایی که دفع می کنند.این قانون در مورد آهنرباهای الکتریکی نیز صدق می کند.

برهمکنش آهنرباها با این واقعیت توضیح داده می شود که اطراف هر آهنربایی یک میدان مغناطیسی وجود دارد. میدان مغناطیسی یک آهنربا بر آهنربای دیگر و برعکس، میدان مغناطیسی آهنربای دوم بر آهنربای اول تأثیر می گذارد.

یک میدان مغناطیسی با مقداری نیرو روی هر رسانای حامل جریان واقع در این میدان عمل می کند.

بلیط شماره 20. پدیده القای الکترومغناطیسی. جریان القایی آزمایشات فارادی متغیر جاری

پدیده القای الکترومغناطیسیشامل وقوع یک جریان الکتریکی در یک مدار بسته زمانی است که شار مغناطیسی از طریق سطح محدود شده توسط این مدار تغییر می کند.

جریان الکتریکی که در جریان پدیده القای الکترومغناطیسی ایجاد می شود نامیده می شود القاء

آزمایشات فارادی:

جریان الکتریکی که به طور متناوب با زمان از نظر قدر و جهت تغییر می کند نامیده می شود متغیرها

بلیط شماره 21. قانون انتشار مستقیم نور. قانون بازتاب نور. آینه تخت. پدیده پیششکستن نور

قانون انتشار مستقیم نور: نور در یک خط مستقیم در یک محیط شفاف حرکت می کند.

قوانین بازتاب نور: 1. پرتوها، تابیده و منعکس شده، در یک صفحه با یک عمود بر سطح مشترک بین دو محیط در نقطه برخورد پرتو قرار دارند. 2. زاویه تابش برابر با زاویه بازتاب است.

به آینه ای که سطح آن یک صفحه باشد، آینه تخت می گویند.

تصویر یک شی در آینه تخت دارای ویژگی های زیر است: این تصویر تخیلی، مستقیم، مساوی با جسم است، در همان فاصله ای که جسم در مقابل آینه قرار دارد، پشت آینه قرار دارد.

شکست نور- پدیده تغییر جهت انتشار نور هنگام عبور از سطح مشترک بین دو سرعت.

بلیط شماره 22. لنز فاصله کانونی لنز. ساختن یک تصویر در یک عدسی همگرا. چشم به عنوان یک سیستم نوری

عدسی ها یا محدب هستند یا مقعر.

ابتدا ویژگی های عدسی محدب را در نظر بگیرید.

عدسی را در دیسک نوری ثابت می کنیم و پرتوی از پرتوهای موازی با محور نوری آن (شکل 150) را به سمت آن هدایت می کنیم. خواهیم دید که پرتوها دوبار شکست می‌خورند - وقتی از هوا به عدسی می‌روند و وقتی از آن خارج می‌شوند به هوا. در نتیجه، آنها جهت خود را تغییر می دهند و در یک نقطه در محور نوری لنز تقاطع می کنند. این نقطه نامیده می شود فوکوس لنز اف. فاصله مرکز نوری لنز تا این نقطه نامیده می شود فاصله کانونی لنز؛با حرف نیز مشخص می شود اف.

عدسی محدب را عدسی همگرا می گویند.

عدسی مقعر نامیده می شود لنز واگرااما یک لنز مقعر (گسترش کننده) فوکوس دارد، فقط آن خیالیاگر پرتوهای واگرای پرتوهایی که از چنین عدسی بیرون می آیند در جهت مخالف جهت آنها ادامه یابد، ادامه پرتوها در نقطه F قطع می شود. , روی محور نوری در همان سمتی که نور از آن روی لنز می‌افتد، قرار دارد. این نقطه نامیده می شود تمرکز خیالی یک عدسی واگرا

اگر جسمی بین عدسی و فوکوس آن باشد، تصویر آن بزرگ‌تر، خیالی، مستقیم است و در همان سمت عدسی که جسم قرار دارد و دورتر از جسم قرار می‌گیرد.

اگر جسم بین فوکوس و فوکوس مضاعف لنز باشد، لنز یک تصویر بزرگ‌شده، وارونه و واقعی به آن می‌دهد. در سمت دیگر لنز نسبت به سوژه، پشت دو برابر فاصله کانونی قرار دارد.

اگر جسم در پشت فوکوس مضاعف لنز قرار داشته باشد، آنگاه عدسی تصویر کاهش یافته، معکوس و واقعی خود را از جسم، در سمت دیگر لنز بین فوکوس و فوکوس مضاعف می دهد.

چشم انسان تقریباً کروی است و توسط پوسته متراکمی به نام محافظت می شود صلبیهقسمت قدامی صلبیه قرنیهشفاف پشت قرنیه است عنبیه،که ممکن است از فردی به فرد دیگر متفاوت باشد. بین قرنیه و عنبیه قرار دارد مایع آبکی

یک سوراخ در عنبیه وجود دارد - شاگرد،قطر آن بسته به روشنایی می تواند از 2 تا 8 میلی متر متغیر باشد. تغییر می کند زیرا عنبیه می تواند از هم جدا شود.

پشت مردمک یک بدن شفاف است که از نظر شکل شبیه به یک لنز همگرا است - این لنز،او محاصره شده است ماهیچه هاوصل کردن آن به صلبیه

پشت لنز است بدن زجاجیهشفاف است و بقیه قسمت های چشم را پر می کند. پشت صلبیه - فوندوس چشم - پوشیده شده است غلاف مش.شبکیه از بهترین فیبرها تشکیل شده است که مانند پرزها، فوندوس چشم را می پوشاند. آنها انتهای شاخه ای هستند. عصب باصره،حساس به نور

نوری که به داخل چشم می‌افتد، در سطح قدامی چشم، در قرنیه، عدسی و جسم زجاجیه شکسته می‌شود، به همین دلیل یک تصویر واقعی، کاهش یافته و وارونه از اشیاء مورد بررسی روی شبکیه ایجاد می‌شود.

نوری که روی انتهای عصب بینایی که شبکیه را می‌سازد، این انتهای را تحریک می‌کند. تحریکات در امتداد رشته های عصبی به مغز منتقل می شود و فرد یک تصور بصری دریافت می کند، اشیا را می بیند. روند اصلاح بینایی ..........

حرکت مکانیکیدر کلاس هشتم، شکل مکانیکی حرکت ماده، یعنی حرکت در فضای برخی از اجسام نسبت به برخی دیگر در طول زمان مورد بررسی قرار گرفت. این واقعیت که همه اجسام از اتم یا مولکول تشکیل شده اند در نظر گرفته نشد. اجسام جامد و فاقد ساختار داخلی در نظر گرفته می شدند.

مطالعه خواص اجسام جزو وظایف مکانیک نیست. هدف آن تعیین موقعیت اجسام در فضا و سرعت آنها در هر زمان، بسته به نیروهای برهمکنش بین آنها در موقعیت ها و سرعت های اولیه اجسام است.

حرکت حرارتی.همانطور که از درس فیزیک پایه هفتم می دانید اتم ها و مولکول های ماده حرکت تصادفی (آشوب) انجام می دهند که به آن حرکت حرارتی می گویند. در بخش "پدیده های حرارتی. فیزیک مولکولی” در کلاس نهم قوانین اساسی شکل حرارتی حرکت ماده را مطالعه می کنیم.

حرکت مولکول ها تصادفی است زیرا تعداد آنها در اجسامی که ما را احاطه کرده اند بسیار زیاد است و مولکول ها با یکدیگر تعامل دارند. مفهوم حرکت حرارتی برای سیستم های چند مولکولی قابل استفاده نیست. حرکت آشفته تعداد زیادی مولکول از نظر کیفی با حرکت مکانیکی منظم اجسام منفرد متفاوت است. به همین دلیل است که شکل خاصی از حرکت ماده است که ویژگی های خاصی دارد.

حرکت حرارتی خواص درونی اجسام را تعیین می کند و مطالعه آن درک بسیاری از فرآیندهای فیزیکی را که در اجسام اتفاق می افتد ممکن می سازد.

اجسام ماکروسکوپیدر فیزیک به اجسامی که از تعداد بسیار زیادی اتم یا مولکول تشکیل شده اند، ماکروسکوپیک می گویند. ابعاد اجسام ماکروسکوپی چندین برابر ابعاد اتم ها است. گاز در یک بالون، آب در یک لیوان، یک دانه شن، یک سنگ، یک میله فولادی، کره - همه اینها نمونه هایی از اجسام ماکروسکوپی هستند (شکل 1).

ما فرآیندها را در اجسام ماکروسکوپی در نظر خواهیم گرفت.

پدیده های حرارتیحرکت حرارتی مولکول ها به دما بستگی دارد. این موضوع در کلاس های ششم و هفتم فیزیک مورد بحث قرار گرفت، بنابراین با مطالعه حرکت حرارتی مولکول ها به بررسی پدیده هایی می پردازیم که به دمای اجسام بستگی دارند. هنگامی که گرم می شود، انتقال یک ماده از یک

حالت به دیگری: جامدات به مایع و مایعات به گاز تبدیل می شوند. برعکس، وقتی خنک می شود، گازها به مایع تبدیل می شوند و مایعات به جامد تبدیل می شوند.

این و بسیاری از پدیده های دیگر ناشی از حرکت آشفته اتم ها و مولکول ها پدیده های حرارتی نامیده می شوند.

ارزش پدیده های حرارتیپدیده های حرارتی نقش بسیار زیادی در زندگی انسان ها، حیوانات و گیاهان دارند. تغییر دمای هوا بین 20 تا 30 درجه سانتیگراد با تغییر فصل، همه چیز را در اطراف ما تغییر می دهد. با شروع بهار، طبیعت بیدار می شود، جنگل ها به برگ می پوشند، چمنزارها سبز می شوند. در زمستان، رنگ های تابستانی غنی با پس زمینه سفید یکنواخت جایگزین می شود، زندگی گیاهان و بسیاری از حشرات یخ می زند. وقتی دمای بدن ما فقط یک درجه تغییر می کند، از قبل احساس ناخوشی می کنیم.

پدیده های حرارتی از قدیم الایام مورد توجه مردم بوده است. مردم پس از یادگیری نحوه ساخت و نگهداری آتش به استقلال نسبی از شرایط محیطی دست یافته اند. این یکی از بزرگترین اکتشافات بشر بود.

تغییر درجه حرارت بر تمام خواص اجسام تأثیر می گذارد. بنابراین، هنگامی که گرم یا سرد می شود، ابعاد جامدات و حجم مایعات تغییر می کند. خواص مکانیکی آنها مانند خاصیت ارتجاعی نیز به طور قابل توجهی تغییر می کند. اگر با چکش به یک لوله لاستیکی ضربه بزنید آسیبی نمی بیند. اما وقتی تا دمای زیر 100- درجه سانتیگراد خنک شود، لاستیک مانند شیشه شکننده می شود. یک ضربه سبک، لوله لاستیکی را به قطعات کوچک می شکند. تنها پس از گرم شدن لاستیک خواص کشسانی خود را به دست می آورد.

همه موارد فوق و بسیاری از پدیده های حرارتی دیگر از قوانین خاصی تبعیت می کنند. این قوانین به اندازه قوانین مکانیک دقیق و قابل اعتماد هستند، اما در محتوا و شکل با آنها تفاوت دارند. کشف قوانین حاکم بر پدیده های حرارتی امکان اعمال این پدیده ها را در عمل و در فناوری با حداکثر سود ممکن می سازد. موتورهای حرارتی مدرن، کارخانه های مایع سازی گاز، یخچال ها و سایر دستگاه ها بر اساس دانش این قوانین طراحی شده اند.

نظریه مولکولی جنبشی.نظریه ای که پدیده های حرارتی در اجسام ماکروسکوپی و خواص درونی این اجسام را بر اساس این تصور که همه اجسام از ذرات منفرد به طور تصادفی متحرک تشکیل شده اند را توضیح می دهد، نظریه جنبشی مولکولی نامیده می شود. در تئوری، کار این است که الگوهای رفتار مولکول‌های منفرد را با مقادیری که ویژگی‌های اجسام ماکروسکوپی را مشخص می‌کنند، پیوند دهیم.

حتی فیلسوفان دوران باستان حدس می زدند که گرما نوعی حرکت درونی ذرات تشکیل دهنده بدن است. کمک بزرگی به توسعه نظریه جنبشی مولکولی توسط دانشمند بزرگ روسی M. V. Lomonosov انجام شد. لومونوسوف گرما را حرکت چرخشی ذرات ماده در نظر گرفت. او با کمک نظریه خود توضیحی کاملاً صحیح در مورد پدیده های ذوب، تبخیر و هدایت گرما ارائه کرد. او به این نتیجه رسید که وقتی حرکت ذرات ماده متوقف می شود، "بزرگترین یا آخرین درجه سرما" وجود دارد.

با این حال، مشکلات در ساخت نظریه مولکولی جنبشی منجر به این واقعیت شد که تنها در آغاز قرن بیستم به پیروزی نهایی رسید. واقعیت این است که تعداد مولکول ها در اجسام ماکروسکوپی بسیار زیاد است و نمی توان حرکت هر مولکول را ردیابی کرد. باید یاد گرفت، بر اساس قوانین حرکت تک تک مولکول ها، نتیجه متوسطی را که حرکت تجمعی آنها به آن منتهی می شود، پیدا کرد. این میانگین نتیجه حرکت همه مولکول ها است که پدیده های حرارتی را در اجسام ماکروسکوپی تعیین می کند.

ترمودینامیک.این ماده دارای خواص بسیاری است که بدون بررسی ساختار آن قابل بررسی است. پدیده های حرارتی را می توان بر حسب کمیت های ثبت شده توسط ابزارهایی مانند مانومتر و دماسنج توصیف کرد که به عملکرد تک تک مولکول ها پاسخ نمی دهند.

در اواسط قرن نوزدهم. پس از کشف قانون بقای انرژی، اولین نظریه علمی فرآیندهای حرارتی ساخته شد - ترمودینامیک. ترمودینامیک نظریه ای در مورد پدیده های حرارتی است که ساختار مولکولی اجسام را در نظر نمی گیرد. این در مطالعه شرایط بهینه برای استفاده از گرما برای انجام کار بسیار قبل از اینکه نظریه جنبشی مولکولی به طور جهانی به رسمیت شناخته شود بوجود آمد.

ترمودینامیک و مکانیک آماری.در حال حاضر، هم نظریه ترمودینامیک و هم نظریه مولکولی ـ جنبشی، که مکانیک آماری نیز نامیده می شود، در علم و فناوری استفاده می شود. این نظریه ها مکمل یکدیگر هستند.

کل محتوای ترمودینامیک در چند گزاره به نام قوانین ترمودینامیک نهفته است. این قوانین به صورت تجربی وضع شده اند. آنها برای همه مواد، صرف نظر از ساختار داخلی آنها معتبر هستند. مکانیک آماری یک نظریه عمیق تر، اما همچنین پیچیده تر از پدیده های حرارتی است. با کمک آن می توانید تمام قوانین ترمودینامیک را از نظر تئوری توجیه کنید.

ابتدا به مفاد اصلی نظریه مولکولی-سینتیکی که بخشی از درس فیزیک کلاسهای VI و VII برای ما شناخته شده است خواهیم پرداخت. سپس با نظریه کمی مولکولی جنبشی ساده ترین سیستم - گازی با چگالی نسبتا کم آشنا می شویم.