Физика 10 класс

    Основы молекулярно-кинетической теории

  • Относительная молекулярная масса
    Относительная молекулярная (или атомная) масса вещества (Mr) — отношение массы молекулы (или атома) (m0) данного вещества к 1/12 массы атома углерода (m0C).
    M_r=m_0/{{1/12}*m_{0C}}
  • Постоянная Авогадро
    Постоянная Авогадро — величина, равная числу молекул в одном моле; определяется числом молекул в 12 граммах углерода.
    NA=6,02×1023
    СИ: моль-1
  • Молярная масса
    Молярная масса (M) вещества — это масса вещества, взятого в количестве одного моля и равная произведению массы молекулы (m0) на постоянную Авогадро (NA).
    M=m_0*N_A
    M=M_r*10^{-3}
    СИ: кг/моль
  • Количество вещества
    Количество вещества (v) равно отношению:
    1) числа молекул (N) в данном теле к постоянной Авогадро (NA), т.е. к числу молекул в одном моле вещества: v=N/N_A;
    2) массы вещества (m) к его молярной массе (М): v=m/M
    СИ: моль
  • Число молекул (атомов)
    Число молекул (N) любого количества вещества массой (m) и молярной массой (М) равно: n=N_A*{m/M}
  • Концентрация молекул
    Концентрация молекул (n) — это число молекул (N) в единице объёма (V), занимаемого этими молекулами, — определяется, как n=N/V
    СИ: м3
  • Давление газа (основное уравнение молекулярно- кинетической теории газа)
    Давление (p) газа на стенку сосуда пропорционально концентрации (n) молекул (атомов), массе (m0) одной молекулы (атома) и средней квадратичной скорости (overline{v}^2) молекулы (атома).
    p={1/3}*m_0*n*overline{v}^2
    СИ: Па
  • Давление идеального газа
    Давление идеального (p) газа пропорционально произведению концентрации молекул (n) на среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул (overline{E}).
    p={2/3}*n*overline{E}
    СИ: Па
    Температура. Энергия теплового движения молекул

  • Абсолютная температура
    Любое значение абсолютной температуры (T) по шкале Кельвина на 273 градуса выше соответствующей температуры (t) по шкале Цельсия.
    T = t + 273
    СИ: K
  • Постоянная Больцмана
    Постоянная Больцмана — величина, связывающая температуру в энергетических единицах (Дж) с температурой (Т) в Кельвинах.
    k = 1,38×10-23
    СИ: Дж/K
  • Средняя кинетическая энергия молекул газа
    Средняя кинетическая энергия (overline{E}) хаотичного поступательного движения молекул газа пропорциональна абсолютной температуре (T).
    overline{E}={3/2}*k*T
    СИ: Дж
  • Связь давления газа, концентрации его молекул и температуры
    При одинаковых давлениях (p) и температурах (T) концентрация молекул (n) у всех газов одна и та же.
    p=n*k*T
    СИ: Па
  • Средняя скорость молекул газа
    Средняя квадратичная скорость (overline{v}) теплового движения молекулы газа пропорциональна абсолютной температуре (T) и обратно пропорциональна массе молекулы (m0).
    overline{v}=sqrt{{3*k*T}/m_0}
    СИ: м/с
  • Универсальная газовая постоянная
    Универсальная газовая постоянная (R) — величина, равна произведению постоянной Больцмана (k) и постоянной Авогадро (NA)
    R=k*N_A=8,31
    СИ: Дж/(моль×K)
    Газовые законы

  • Уравнение состояния идеального газа
    Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона) связывает давление (р), объём (V) и температуру (T) идеального газа произвольной массы (m), в данном состоянии идеального газа.
    pV={m/M}*RT,
    где M – молярная масса, R – универсальная газовая постоянная.
  • Уравнение Клапейрона
    Переход данной массы идеального газа из одного состояния в другое подчиняется соотношению
    {p_1*V_1}/T_1={p_2*V_2}/T_2=const
  • Закон Бойля-Мариотта (изотермический процесс)
    Для газа данной массы при переходе из одного состояния в другое при постоянной температуре (T) произведение давления (р) газа на его объём (V) не меняется.
    p_1*V_1= p_2*V_2=...=const, (при T=const)
  • Закон Гей-Люссака (изобарный процесс)
    Для газа данной массы при переходе из одного состояния в другое при постоянном давлении (р) отношение объёма (V) к абсолютной температуре (T) есть величина постоянная для всех газовых состояний.
    V_1/T_1=V_2/T_2=const, (при p=const)
  • Закон Шарля (изохорный процесс)
    Для газа данной массы при переходе из одного состояния в другое при постоянном объёме (V) отношение давления (р) к абсолютной температуре (T) есть величина постоянная для всех газовых состояний.
    p_1/T_1=p_2/T_2=const, (при p=const)
  • Закон Дальтона
    Для разреженных (идеальных) газов давление (р) смеси равно сумме парциальных давлений (р1, р2,… рn) компонентов смеси.
    p=p_1+p_2+...+p_n
    СИ: Па
    Свойства паров, жидкостей и твердых тел

  • Давление насыщенного пара
    Давление насыщенного пара (p0) не зависит от объёма, а зависит от температуры (T) и концентрации молекул пара (n)
    p_0=n*k*T,
    где k – постоянная Больцмана
    СИ: Па
  • Относительная влажность воздуха
    Относительной влажностью воздуха (φ) называют отношение парциального давления (р) водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению (р0) насыщенного пара при той же температуре, выраженной в процентах.
    varphi={p/p_0}*100%
    СИ: %
  • Абсолютная влажность воздуха
    Абсолютная влажность воздуха (ρ):
    1) давление, оказываемое водяным паром при данных условиях: rho_a={m*R*T}/{M*V};
    2) это масса (m) водяного пара в единице объёма (V = 1 м3) воздуха: rho_a=m/V;
    СИ: Па, кг/м3
  • Коэффициент поверхностного натяжения жидкости
    Коэффициент поверхностного натяжения (σ) жидкости равен отношению модуля силы поверхностного натяжения (F) к длине (l) границы поверхности натяжения, на которую действует эта сила.
    sigma=F/l
    СИ: Н/м
  • Высота поднятия жидкости в капилляре
    Высота (h) поднятия жидкости в капиллярной трубке (капилляре) прямо пропорциональна коэффициенту поверхностного натяжения (σ) и обратно пропорциональна плотности жидкости (ρ) и радиусу (r) капиллярной трубки.
    h={2*{sigma}}/{{ rho}*g*r}
  • Капиллярное давление
    Капиллярное давление (p) жидкости в капилляре пропорционально коэффициенту поверхностного натяжения (σ) и обратно пропорционально радиусу капиллярной трубки (r).
    h={2*{sigma}}/r
    СИ: Па
  • Абсолютная деформация (удлинение — сжатие)
    Абсолютная деформация (Δl) — разность линейных размеров (l0 и l) твердого тела до и после приложения к нему силы.
    {Delta}l=l-l_0
    СИ: мм
  • Относительная деформация (удлинение — сжатие)
    Относительная деформация (ε) — отношение абсолютной деформации (Δl) к начальной длине твердого тела (l0).
    varepsilon={{Delta}l}/l_0
  • Механическое напряжение
    Механическое напряжение (σ) — это отношение модуля силы упругости (F) к площади поперечного сечения (S) тела.
    sigma=F/S
    СИ: Па
  • Закон Гука для твердого тела
    При малых деформациях напряжение (σ) прямо пропорционально относительному удлинению (ε)
    sigma=E*delim{|}{varepsilon}{|}
    СИ: Па
  • Модуль упругости (модуль Юнга)
    Модуль продольной упругости (Е) — постоянная для данного материала величина, численно равная механическому напряжению (σ), которое необходимо создать в теле, чтобы его относительное удлинение (ε) достигло единицы
    E=sigma/delim{|}{varepsilon}{|}
    СИ: Па
  • Коэффициент запаса прочности
    Коэффициент запаса прочности (n) — это величина, показывающая во сколько раз напряжение (σпч), соответствующее пределу прочности, превышает напряжение (σдоп), допустимое для твердого тела в данных условиях нагружения.
    n=σпчдоп
    Основы термодинамики

  • Внутренняя энергия одноатомного газа
    Внутренняя энергия (U) идеального одноатомного газа прямо пропорциональна количеству вещества (m/М) и его абсолютной температуре (T)
    U={3/2}*{m/M}*RT
    СИ: Дж
  • Внутренняя энергия многоатомного газа
    Внутренняя энергия (U) идеального многоатомного газа прямо пропорциональна его абсолютной температуре (Т) и определяется числом степеней свободы (i) идеального газа.
    U={i/2}*{m/M}*RT,
    где i=3 – одноатомного;
    i=5 – двухатомных;
    i=6 – трехатомных и более.
    СИ: Дж
  • Работа внешних сил над газом
    Работа (А) внешних сил, изменяющих объём газа при изобарном процессе, равна произведению давления (p) на изменение объёма (ΔV) газа.
    A=-p*{Delta}V
    СИ: Дж
  • Первый закон термодинамики
    1) Изменение внутренней энергии (ΔU) системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил (А) и количества теплоты (Q), переданного системе: ={Delta}U=A+Q;
    2) Количество теплоты (Q), переданное системе, идет на изменение её внутренней энергии (ΔU) и на совершение системой работы (А’) над внешними телами: Q={Delta}U+A{prime}.
    СИ: Дж
  • Применение первого закона термодинамики
    1) При изохорном процессе изменение внутренней энергии (ΔU) равно количеству переданной теплоты (Q): {Delta}U=Q, (при V=const)
    2) При изотермическом процессе все переданное газу количество теплоты (Q) идет на совершение работы (А’): Q=A{prime}, (при T=const)
    3) При изобарном процессе передаваемое газу количество теплоты (Q) идет на изменение его внутренней энергии (ΔU) и на совершение работы (А’): Q={Delta}U+A{prime}, (при p=const)
    4) При адиабатном процессе изменение внутренней энергии (ΔU) происходит только за счет совершение работы (А): {Delta}U=A, (при Q=0)
    СИ: Дж
  • Работа теплового двигателя
    Работа (А’), совершаемая тепловым двигателем, равна разности количества теплоты (Q1), полученного от нагревателя, и количества теплоты (Q2), отданного холодильнику
    A{prime}=Q_1-Q_2
    СИ: Дж
  • КПД теплового двигателя
    Коэффициентом (η) полезного действия (КПД) теплового двигателя называют отношение работы (А’), совершаемой двигателем, к количеству теплоты (Q1), полученному от нагревателя.
    eta={A{prime}}/Q_1;
    eta={{Q_1-Q_2}/Q_1}*100%
    СИ: Дж
  • КПД идеальной Тепловой машины
    Реальная тепловая машина, работающая с нагревателем, имеющим температуру (T1), и холодильником с температурой (Т2), не может иметь КПД, превышающий КПД (7 тах) идеальной тепловой машины.
    {eta}_{max}={T_1-T_2}/T_1
    Электростатика

  • Закон сохранения заряда
    В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов (q1, q2,…, qn,) всех частиц остается неизменной.
    q_1+q_2+...+q_n=const
    СИ: Кл
  • Закон Кулона
    Сила взаимодействия (F) двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей заряда (q1 и q2) и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
    F=k*{{ {delim{|}{q_1}{|}}*{delim{|}{q_2}{|}}}/r^2},
    где k=9×109 (Н×м2)/Кл2 — коэффициент пропорциональности.
    СИ: Н
  • Заряд электрона
    Заряд электрона (е) — минимальный, механически неделимый, отрицательный заряд, существующий в природе.
    e=1,6×10-19
    СИ: Кл
  • Напряженность электрического поля
    Напряженность электрическою поля (vec{E}) равна отношению силы (vec{F}), с которой поле действует на точечный заряд, к этому заряду (q).
    vec{E}=vec{F}/q
    СИ: Н/Кл; В/м
  • Напряженность поля точечного заряда (в вакууме)
    Модуль напряженности (Е) поля точечного заряда (q0) на расстоянии (r) от него равен: E=k*{delim{|}{q_0}{|}}/r^2,
    где k=9×109 (Н×м2)/Кл2 — коэффициент пропорциональности.
    СИ: Н/Кл
  • Принцип суперпозиции полей
    Если в данной точке пространства заряженные частицы создают электрические поля, напряженности которых (vec{E_1}, vec{E_2}, vec{E_3},... ), то результирующая напряженность поля в этой точке равна геометрической (векторной) сумме напряженностей.
    vec{E}=vec{E_1}+vec{E_2}+vec{E_3}+...
    СИ: Н/Кл
  • Диэлектрическая проницаемость
    Диэлектрическая проницаемость (ε) — это физическая величина, показывающая, во сколько раз модуль напряженности (Е) электрического поля внутри однородного диэлектрика меньше модуля напряженности (Е0) поля в вакууме.
    varepsilon=E_0/E
  • Работа при перемещении заряда в однородном электростатическом поле
    Работа (А) при перемещении заряда (q) в однородном электростатическом поле напряженностью (Е) не зависит от формы траектории движения заряда, а определяется величиной перемещения (Δd=d2-d1) заряда вдоль силовых линий поля.
    A=q*E*(d_2-d_1)
    СИ: Дж
  • Потенциальная энергия заряда
    Потенциальная энергия (Wp) заряда в однородном электростатическом поле равна произведению величины заряда (q) на напряженность (Е) поля и расстояние (d) от заряда до источника поля.
    W_p=q*E*d
    СИ: Дж
  • Потенциал электростатического поля
    Потенциал (φ) данной точки электростатического поля численно равен:
    1) потенциальной энергии (Wp) единичного заряда (q) в данной точке: varphi=W_p/q;
    2) произведению напряженности (Е) поля на расстояние (d) от заряда до источника поля: varphi=E*q
    СИ: В
  • Напряжение (разность потенциалов)
    Напряжение (U) или разность потенциалов (φ12) между двумя точками равна отношению работы поля (А) при перемещении заряда из начальной точки в конечную к этому заряду (q).
    U={varphi}_1-{varphi}_2=A/q
    СИ: В
  • Связь между напряженностью и напряжением
    Чем меньше меняется потенциал (U={varphi}_1-{varphi}_2) на расстоянии (Δd), тем меньше напряженность (Е) электростатического поля.
    E=U/{{Delta}d}
    СИ: В/м
  • Электроёмкость
    Электроёмкость (C) двух проводников — это отношение заряда (q) одного из проводников к разности потенциалов (U) между этим проводников и соседним.
    C=q/U
    СИ: Ф
  • Электроёмкость конденсатора
    Электроёмкость плоского конденсатора (C) прямо пропорциональна площади пластин (S), диэлектрической проницаемости (ε) размещенного между ними диэлектрика, и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами (d).
    C={{varepsilon}*{varepsilon}_0*S}/d,
    ε0=8,85×10-12 Кл2/(Н×м2) – электрическая постоянная
    СИ: Ф
  • Энергия заряженного конденсатора
    Энергия (W) заряженного конденсатора равна:
    1) половине произведения заряда (q) конденсатора на разность потенциалов (U) между его обкладками: W={q*U}/2;
    2) отношению квадрата заряда (q) конденсатора к удвоенной его ёмкости (С): W=q^2/{2*C};
    3) половине произведения ёмкости конденсатора (C) на квадрат разности потенциалов (U) между его обкладками: W={C*U^2}/2.
    СИ: Дж
  • Электроёмкость шара
    Электроёмкость шара радиусом R, помещенного в диэлектрическую среду с проницаемостью ε, равна: C=4*pi*{varepsilon}_0*{varepsilon}
    СИ: Ф
  • Параллельное соединение конденсаторов
    Общая ёмкость (Cобщ) конденсаторов, параллельно соединенных на участке электрической цепи, равна сумме ёмкостей (C1, C2, C3,…) отдельных конденсаторов.
    Cобщ=C1+C2+C3+…+ Cn
    СИ: Ф
  • Последовательное соединение конденсаторов
    Величина, обратная общей ёмкости (Cобщ) конденсаторов, последовательно соединенных на участке электрической цепи, равна сумме величин, обратных ёмкостям (C1, C2, C3,…) отдельных конденсаторов.
    1/Cобщ= 1/C1+1/C2+1/C3+…+ 1/Cn
    СИ: Ф
    Законы постоянного тока

  • Сила тока
    Сила тока (I) равна:
    1) отношению заряда (Δq), переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени (Δt), к этому интервалу времени;
    2) произведению концентрации (n) заряженных частиц в проводнике, заряду каждой частицы (q0), скорости (v) движения заряженных частиц в проводнике и площади поперечного сечения (S) проводника.
    I={{Delta}q}/{{Delta}t},
    I=q_0*n*v*S
    СИ: A
  • Закон Ома для участка цепи
    Сила тока (I) прямо пропорциональна приложенному напряжению (U) и обратно пропорциональна сопротивлению проводника (R)
    I=U/R
    СИ: A
  • Сопротивление проводника
    Сопротивление (R) проводника зависит от материала проводника (удельного сопротивления ρ) и его геометрических размеров (длины l и площади поперечного сечения S).
    R={rho}*{l/S}
    СИ: Ом
  • Удельное сопротивление проводника
    Удельное сопротивление (ρ) проводника — величина, численно равная сопротивлению проводника длиной (l) один метр и площадью поперечного сечения (S) один квадратный метр.
    {rho}={R*S}/l
    СИ: Ом×м
  • Работа постоянного тока
    Работа (А) постоянного тока на участке цепи:
    1) равна произведению силы тока (I), напряжения (U) и времени (t), в течение которого совершалась работа: A=U*I*t;
    2) равна произведению квадрата силы тока (I), сопротивления участка цепи (R) и времени (t): A=I^2*R*t;
    3) пропорциональна квадрату напряжения (U), времени (t) и обратно пропорционально сопротивлению (R) участка цепи: A={U^2/R}*t.
    СИ: Дж
  • Мощность тока
    Мощность (Р) постоянного тока на участке цепи равна:
    1) работе (А) тока, выполняемой за единицу времени (t): P=A/t;
    2) произведению напряжения (U) и силы тока (I): P=U*I;
    3) произведению квадрата силы тока (I) и сопротивления (R): P=I^2*R;
    4) отношению квадрата напряжения (U) к сопротивлению (R): P=U^2/R
    СИ: Вт
  • Электродвижущая сила (ЭДС)
    Электродвижущая сила в замкнутом контуре (ξ) представляет собой отношение работы сторонних сил (Аст) при перемещении заряда внутри источника тока к заряду (q).
    ξ=Аст/q
    СИ: В
  • Закон Ома для полной цепи
    Сила тока (I) в полной цепи равна отношению ЭДС(ξ) цепи к её полному сопротивлению (внутреннему сопротивлению r и внешнему R).
    I={xi}/{r+R}
    СИ: A
  • Последовательное соединение источников тока
    Если цепь содержит несколько последовательно соединенных элементов с ЭДС (ξ1, ξ2, ξ3,…), то полная ЭДС цепи (ξ) равна алгебраической сумме ЭДС отдельных элементов.
    ξ=ξ123+…
    СИ: В
  • Параллельное соединение источников тока
    Если цепь содержит несколько параллельно соединенных элементов с равными ЭДС (ξ123=…), то полная ЭДС цепи (ξ) равна ЭДС каждого элемента.
    ξ=ξ123=…
    СИ: В
    Электрический ток в различных средах

  • Температурный коэффициент сопротивления
    Температурный коэффициент сопротивления (α) характеризует зависимость сопротивления вещества от температуры и численно равен относительному изменению сопротивления (R) (либо удельного сопротивления материала — ρ) проводника при нагревании на Т=1 К.
    alpha={R-R_0}/{R*T}
    alpha={{rho}-{rho}_0}/{{rho}*T}
    СИ: K-1
  • Закон электролиза (закон Фарадея)
    Масса вещества (m), выделившегося на электроде за время (t) при прохождении электрического тока, пропорциональна заряду (q=It), прошедшему через электролит и электрохимическому эквиваленту (k) вещества
    m=k*I*t,
    где k – электротехнический эквивалент вещества
    СИ: кг
  • Электрохимический эквивалент вещества
    Электрохимический эквивалент вещества (k) — величина, численно равная:
    1) массе вещества (m), выделившегося на катоде, при переносе ионами заряда (q), равного один Кулон: k=m/q;
    2) отношению массы иона (m0i=M/NA) к его заряду (q0i=en): k=M/{n*e*N_A},
    где М — молярная (атомная) масса вещества; n — валентность атома вещества; е — элементарный заряд; NA — число Авогадро.
    СИ: кг/Кл
Поделитесь с друзьями:
Scroll Up