Har qanday o'lchov mos yozuvlar nuqtasini talab qiladi. Harorat ham bundan mustasno emas. Farengeyt shkalasi uchun bunday nol belgisi osh tuzi bilan aralashtirilgan qor harorati, Selsiy shkalasi uchun suvning muzlash nuqtasidir. Lekin maxsus harorat mos yozuvlar nuqtasi mavjud - mutlaq nol. Mutlaq nol harorat noldan past 273,15 daraja Selsiyga, Farengeytdan 459,67 darajaga to'g'ri keladi. Kelvin harorat shkalasi uchun bu haroratning o'zi nol belgisidir.

Mutlaq nol haroratning mohiyati

tushuncha mutlaq nol haroratning mohiyatidan kelib chiqadi. Har qanday jism issiqlik uzatish jarayonida tashqi muhitga beradigan energiyaga ega. Bunday holda, tana harorati pasayadi, ya'ni. kamroq energiya qoladi. Nazariy jihatdan, bu jarayon energiya miqdori tana uni boshqa bera olmaydigan minimal darajaga yetguncha davom etishi mumkin.
Bunday g'oyaning uzoqdagi xabarchisi M.V.Lomonosovda allaqachon topilgan. Buyuk rus olimi issiqlikni "aylanuvchi" harakat bilan izohlagan. Shuning uchun sovutishning chegaralovchi darajasi bunday harakatning to'liq to'xtashi hisoblanadi.Zamonaviy tushunchalarga ko'ra, mutlaq nol harorat - molekulalarning mumkin bo'lgan eng past energiya darajasiga ega bo'lgan moddaning holati. Kamroq energiya bilan, ya'ni. pastroq haroratda hech qanday jismoniy tana mavjud bo'lmaydi.

Nazariya va amaliyot

Mutlaq nol harorat nazariy tushuncha bo'lib, unga amalda, printsipial jihatdan, hatto eng murakkab asbob-uskunalar bilan jihozlangan ilmiy laboratoriyalar sharoitida ham erishish mumkin emas. Ammo olimlar materiyani mutlaq nolga yaqin bo'lgan juda past haroratgacha sovutishga muvaffaq bo'lishadi.Bunday haroratlarda moddalar normal sharoitda bo'lolmaydigan ajoyib xususiyatlarga ega bo'ladi. Suyuqlikka yaqin bo'lganligi sababli "tirik kumush" deb ataladigan simob bu haroratda mixlarni bolg'acha urishi mumkin bo'lgan darajada qattiq bo'ladi. Ba'zi metallar shisha kabi mo'rt bo'lib qoladi. Kauchuk qattiq va mo'rt bo'ladi. Absolyut nolga yaqin haroratda rezina jismni bolg`a bilan ursangiz, u shisha kabi sinadi.Xususiyatlarning bunday o`zgarishi issiqlik tabiati bilan ham bog`liq. Harorat qanchalik baland bo'lsa jismoniy tana, molekulalar qanchalik tez va tasodifiy harakatlanadi. Haroratning pasayishi bilan harakat kamroq kuchayadi va struktura yanada tartibli bo'ladi. Shunday qilib, gaz suyuqlikka aylanadi va suyuqlik qattiq. Buyurtmaning chegaraviy darajasi kristall tuzilishi. O'ta past haroratlarda hatto normal holatda amorf bo'lib qoladigan kauchuk kabi moddalar ham uni oladi.Metallar bilan ham qiziqarli hodisalar sodir bo'ladi. Kristal panjaraning atomlari kichikroq amplituda bilan tebranadi, elektronlarning tarqalishi kamayadi, shuning uchun elektr qarshilik. Metall o'ta o'tkazuvchanlikka ega bo'lib, uni amaliy qo'llash juda jozibali ko'rinadi, ammo erishish qiyin.

Harorat - bu tananing qanchalik issiqligini ko'rsatadigan miqdoriy o'lchovdir. Harorat tushunchasi ketma-ketlikda alohida o'rin tutadi jismoniy miqdorlar tizim holatini aniqlash. Harorat nafaqat ma'lum bir tananing issiqlik muvozanatining holatini tavsiflaydi. Shuningdek, u har qanday ikkita yoki uchun bir xil qiymatni qabul qiladigan parametrdir Ko'proq bir-biri bilan termal muvozanatdagi jismlar, ya'ni. jismlar sistemasining issiqlik muvozanatini tavsiflaydi. Bu shuni anglatadiki, agar ikki yoki undan ortiq tanaga ega bo'lsa turli haroratlar, kontaktga keltiring, keyin molekulalar orasidagi o'zaro ta'sir natijasida bu jismlar bir xil harorat qiymatini oladi.

Molekulyar kinetik nazariya buni aniqlashga imkon beradi jismoniy ma'no harorat. (2.4) va (2.7) iboralarni taqqoslab, agar biz qo'ysak, ular bir-biriga mos kelishini ko'ramiz

(2.9)

Bu munosabatlar molekulyarning ikkinchi asosiy tenglamalari deb ataladi kinetik nazariya gazlar. Ular buni ko'rsatadilar mutlaq harorat o'rtacha kinetik energiyani aniqlaydigan miqdor oldinga harakat molekulalar; u molekulalarning translatsion harakati energiyasining o'lchovidir va shuning uchun molekulalarning issiqlik harakati intensivligi. Bu mutlaq haroratning molekulyar-kinetik ma'nosidir. Ko'rib turganingizdek, tanani isitish jarayoni tananing zarrachalarining o'rtacha kinetik energiyasining ortishi bilan bevosita bog'liq. (2.9) dan mutlaq harorat musbat qiymat ekanligini ko'rish mumkin: Ma'nosi mutlaq nol harorat deyiladi. (2.8) ga ko'ra, mutlaq nolda zarralarning translatsiya harakati butunlay to'xtashi kerak ( ). Ammo shuni ta'kidlash kerakki, past haroratlarda gaz kondensatsiyalangan holatga o'tadi. Binobarin, gazlarning kinetik nazariyasi asosida chiqarilgan barcha xulosalar ham o'z ma'nosini yo'qotadi. Va mutlaq nol haroratda harakat yo'qolmaydi. Atomlardagi elektronlarning harakati, metallardagi erkin elektronlarning harakati mutlaq nol haroratda ham to'liq saqlanib qoladi. Bundan tashqari, mutlaq nolda ham, ba'zilari tebranish harakati molekulalar ichidagi atomlar va kristall panjaraning tugunlaridagi atomlar. Ushbu tebranishlarning mavjudligi kvant garmonik osilatorida nol energiya mavjudligi bilan bog'liq ( ), atomlarning yuqoridagi tebranishlari sifatida qaralishi mumkin. Bu energiya haroratga bog'liq emas va shuning uchun ham yo'qolmaydi . Past haroratlarda klassik harakat tushunchalari o'z faoliyatini to'xtatadi. Bu sohada kvant qonunlari ishlaydi, ularga ko'ra tana harorati mutlaq nolga tushirilsa ham zarrachalar harakati to'xtamaydi. Ammo bu harakatning tezligi endi haroratga bog'liq emas va bu harakat termal emas. Bu noaniqlik printsipi bilan tasdiqlangan. Agar tananing zarralari tinch holatda bo'lsa, unda ularning pozitsiyalari (koordinatalar x, y, z) va momentlar (momentum proyeksiyalari px, py, pz) aniq belgilangan bo'lar edi va boshqalar, va bu noaniqlik munosabatlariga zid keladi va hokazo. Mutlaq nolga erishib bo'lmaydi. Quyida ko'rsatilishicha, mutlaq nol harorat tizimning eng kam energiyaga ega bo'lgan holatini anglatadi va shuning uchun uning zarralari harakati tufayli uning zarralari harakati intensivligining yanada pasayishi. atrofdagi jismlarga energiya olish mumkin emas.

Formula (2.7) quyidagicha yozilishi mumkin

Ushbu formula bir atomli gaz uchun mutlaq harorat tushunchasining ta'rifi bo'lib xizmat qilishi mumkin. Har qanday boshqa tizimning harorati miqdor sifatida belgilanishi mumkin haroratga teng bu tizim bilan termal muvozanatdagi monoatomik gaz. Ushbu formuladan foydalangan holda haroratning ta'rifi gaz atomlarining elektron qo'zg'atilgan holatlarining paydo bo'lish ehtimolini e'tiborsiz qoldirib bo'lmaydigan haroratgacha to'g'ri keladi.

Munosabatlar (2.8) bizga molekulyar tezlik deb ataladigan o'rtacha kvadratni kiritishga imkon beradi va uni quyidagicha belgilaydi.

Keyin olamiz

Mutlaq harorat tushunchasini yanada qattiqroq kiritish mumkin statistik fizika, bu erda uni modul sifatida ko'rib chiqish mumkin statistik taqsimot energiya bilan zarralar. Shuni ham ta'kidlaymizki, harorat va bosim (2.7) va (2.8) formulalardan ko'rinib turibdiki, ideal gaz molekulasining o'rtacha kinetik energiyasi bilan belgilanadi, u holda toni statistika va shuning uchun bir yoki kichik miqdordagi molekulalarning harorati yoki bosimi haqida gapirish ma'nosizdir.

14. Absolyut harorat va uning fizik ma’nosi
Ideal gaz holat tenglamasi (Mendeleyev-Klapeyron tenglamasi)

"Harorat" tushunchasi tananing isishi darajasini bildiradi.

Bir nechta harorat o'lchovlari mavjud. Mutlaq (termodinamik) shkalada harorat kelvinlarda (K) o'lchanadi. Bu shkaladagi nol haroratning mutlaq noli deb ataladi, taxminan - 273 0 S ga teng. Mutlaq nolga teng bo'lganda molekulalarning translatsion harakati to'xtaydi.

Termodinamik harorat T Tselsiy shkalasi bo'yicha haroratga quyidagi bog'liqlik bilan bog'liq:
T = (t 0 + 273)K
Ideal gaz uchun gazning mutlaq harorati va molekulalarning translatsiya harakatining o'rtacha kinetik energiyasi o'rtasida mutanosib bog'liqlik mavjud:
,
Bu erda k - Boltsman doimiysi, k = 1,38 10 – 23 J/K

Shunday qilib, mutlaq harorat molekulalarning translatsiya harakatining o'rtacha kinetik energiyasining o'lchovidir. Bu uning jismoniy ma'nosi.

Tenglamaga almashtirish p= n o'rtacha kinetik energiyaning ifodasi
= kT, olamiz

p= n kT = nkT
Ideal gaz uchun asosiy MKT tenglamasidan p = nkT almashtirish bilan
,
tenglamani olishingiz mumkin
, yoki A kT
N A k = R universal gaz doimiysi, R=8,31

Tenglama ideal gaz holat tenglamasi (Mendeleyev-Klapeyron tenglamasi) deb ataladi.
^ 15. Gaz qonunlari. Izoprotsesslar syujetlari.

1. 
   Izotermik jarayon (T = const) Boyl-Mariott qonuniga bo'ysunadi: gazning ma'lum bir massasi uchun doimiy harorat Bosim va hajmning mahsuloti doimiydir.

, yoki yoki

1. 
   Izobar jarayon (p = const) Gey-Lyussak qonuniga bo'ysunadi: gazning berilgan massasi uchun doimiy bosim gaz hajmining mutlaq haroratga nisbati doimiy hisoblanadi.

Yoki yoki

1. 
   Izoxorik jarayon (V = const) Charlz qonuniga bo'ysunadi: gazning berilgan massasi uchun doimiy hajm gaz bosimining mutlaq haroratga nisbati doimiy hisoblanadi.

Yoki yoki

Ideal gazning ichki energiyasi. O'zgartirish usullari ichki energiya.

Issiqlik miqdori. Termodinamikada ishlash

Ichki energiya - molekulalarning xaotik harakatining kinetik energiyasining yig'indisi va potentsial energiya ularning o'zaro ta'siri.

Ideal gazning molekulalari bir-biri bilan o'zaro ta'sir qilmagani uchun ideal gazning ichki energiyasi U yig'indisiga teng. kinetik energiyalar tasodifiy harakatlanuvchi molekulalar
, qayerda.
Shunday qilib,

,
qayerda.

Monatomik gaz uchun i = 3, ikki atomli i = 5, uchta (yoki undan ko'p) atomlar uchun i = 6.

Ideal gazning ichki energiyasining o'zgarishi
.
Ideal gazning ichki energiyasi uning holatiga bog'liq. Ichki energiya ikki yo'l bilan o'zgarishi mumkin:

• 
  issiqlik almashinuvi orqali;
• 
  ish qilish orqali.

Mexanik ishlarni bajarmasdan tizimning ichki energiyasini o'zgartirish jarayoni deyiladi issiqlik almashinuvi yoki issiqlik uzatish. Issiqlik uzatishning uch turi mavjud: o'tkazuvchanlik, konveksiya va radiatsiya.

^ Issiqlik miqdori issiqlik uzatish jarayonida tananing ichki energiyasining o'zgarishining miqdoriy o'lchovi bo'lgan qiymat deb ataladi.

Isitish uchun zarur bo'lgan issiqlik miqdori (yoki sovutish paytida tanadan chiqariladi) quyidagi formula bo'yicha aniqlanadi:
qayerda bilan - o'ziga xos issiqlik moddalar
Termodinamikada ishlash

boshlang'ich ish d A = p dV. Da p = const
^ 16. Tizim holati. Jarayon. Termodinamikaning birinchi qonuni (birinchi qonuni).
tana tizimi ko'rib chiqiladigan jismlar to'plami deb ataladi. Tizimga misol sifatida u bilan muvozanatda bo'lgan suyuqlik va bug 'bo'lishi mumkin. Xususan, tizim bir tanadan iborat bo'lishi mumkin.

Har qanday tizim harorat, bosim, hajm va boshqalar bilan farq qiladigan turli xil holatlarda bo'lishi mumkin. Tizimning holatini tavsiflovchi miqdorlar deyiladi davlat parametrlari.

Har doim ham har qanday tizim parametri ma'lum bir qiymatga ega emas. Agar, masalan, ichidagi harorat turli nuqtalar tanasi bir xil emas, keyin tanaga ma'lum bir harorat qiymatini belgilash mumkin emas. Bunday holda, tizimning holati deyiladi muvozanatsizlik.

muvozanat tizimning holati - tizimning barcha parametrlari o'zgarmagan ma'lum qiymatlarga ega bo'lgan holat. tashqi sharoitlar xohlagancha doimiy.

jarayon tizimning bir holatdan ikkinchi holatga o'tishi deyiladi.

Ichki energiya tizim holatining funktsiyasidir. Bu shuni anglatadiki, qachonki tizim ma'lum bir holatda bo'lsa, uning ichki energiyasi tizim tarixidan qat'i nazar, ushbu holatga xos bo'lgan qiymatni oladi. Tizimning bir holatdan ikkinchisiga o'tish paytida ichki energiyasining o'zgarishi (o'tish yo'lidan qat'iy nazar) ushbu holatlardagi ichki energiya qiymatlari farqiga teng.

Termodinamikaning birinchi qonuniga ko'ra tizimga etkazilgan issiqlik miqdori tizimning ichki energiyasini oshirish va tizimni yaratish uchun ketadi tashqi jismlarda ishlash.

Termodinamikaning birinchi qonunining gazlardagi jarayonlarga tatbiq etilishi. adiabatik jarayon.

1. 
   Izotermik jarayon (T=const)

Chunki .
Gaz ishlaydi izotermik jarayon
.

1. 
   Izoxorik jarayon (v=const)

Shuning uchun

1. 
   izobarik jarayon (p=const)

.

1. 
   adiabatik jarayon (Q = 0).

Agar issiqlik almashinuvi bo'lmasa, jarayon adiabatik jarayon deyiladi muhit.

Adiabatik tenglama (Puasson tenglamasi) ko'rinishga ega.

Termodinamikaning birinchi qonuniga ko'ra Natijada, .

Adiyabatik kengayish bilan, shuning uchun (gaz sovutiladi).

Adiabatik siqilish ostida, shuning uchun (gaz qiziydi). Adiabatik havo siqish dizel ichki yonuv dvigatellarida yoqilg'ini yoqish uchun ishlatiladi.
^ 17. Issiqlik dvigatellari
Issiqlik dvigateli - bu yoqilg'ining energiyasini yoqilg'iga aylantiradigan qurilma mexanik energiya. Ishchi qismlari vaqti-vaqti bilan dastlabki holatiga qaytadigan issiqlik dvigateliga davriy issiqlik dvigateli deyiladi.

Issiqlik dvigatellariga quyidagilar kiradi:

• 
  bug 'dvigatellari,
• 
  dvigatellar ichki yonish(ICE),
• 
  reaktiv dvigatellar,
• 
  bug 'va gaz turbinalari,
• 
  sovutish mashinalari.

Davriy ish uchun issiqlik dvigateli quyidagi shartlar bajarilishi kerak:

• 
  yoqilg'ining yonishi va kengayishi paytida qizib, mexanik ishlarni bajarishga qodir bo'lgan ishchi suyuqlik (bug 'yoki gaz) mavjudligi;
• 
  dumaloq jarayondan (sikldan) foydalanish;
• 
  isitgich va muzlatgich.

Termodinamikaning ikkinchi qonuni

Issiqlik dvigatelining sxemasi rasmda ko'rsatilgan shaklga ega. isitgichdan ishlaydigan suyuqlik tomonidan olingan issiqlik miqdori ishchi suyuqlikning muzlatgichga bergan issiqlik miqdori.

Diagrammadan ko'rinib turibdiki, issiqlik mashinasi faqat issiqlikni bir yo'nalishda, ya'ni ko'proq isitiladigan jismlardan kamroq isitiladigan jismlarga o'tkazish orqali ishlaydi va isitgichdan olingan barcha issiqlikni olish mumkin emas.

Mexanik ishga aylantirildi. Bu tasodif emas, balki termodinamikaning ikkinchi qonunida o'z aksini topgan tabiatda mavjud bo'lgan ob'ektiv qonunlarning natijasidir. Termodinamikaning ikkinchi qonuni qaysi yo'nalishda ekanligini ko'rsatadi termodinamik jarayonlar, va bir nechta ekvivalent formulalarga ega. Xususan, Kelvinning formulasi: bunday davriy jarayon mumkin emas, uning yagona natijasi isitgichdan olingan issiqlikni unga ekvivalent ishga aylantirishdir.

^ issiqlik samaradorligi dvigatel. Karno sikli.

Koeffitsient foydali harakat Issiqlik dvigatelining (COP) - bu dvigatel tomonidan mexanik ishga aylantirilgan issiqlik miqdorining isitgichdan olingan issiqlik miqdoriga nisbatiga teng qiymat:

^ Issiqlik dvigatelining samaradorligi har doim birlikdan kamroq.

Issiqlik dvigateli samaradorligining mumkin bo'lgan maksimal qiymatini aniqlash uchun fransuz muhandisi S. Karno ikkita izoterm va ikkita adiabadan iborat ideal qaytariladigan tsiklni hisoblab chiqdi. U teskari tsiklda yo'qotishlarsiz ishlaydigan ideal issiqlik dvigatelining samaradorligining maksimal qiymatini isbotladi
.
Har qanday haqiqiy issiqlik dvigateli haroratda isitgich va haroratda sovutgich bilan ishlash bir xil haroratlarda ideal issiqlik dvigatelidan yuqori samaradorlikka ega bo'lishi mumkin emas.
ELEKTROMAGNETIZM
^ 1. Jismlarni elektrlashtirish. Elektr zaryadining saqlanish qonuni. Coulomb qonuni
Ko'pgina zarralar va jismlar bir-biri bilan tortishish kuchlari kabi, ular orasidagi masofaning kvadratiga proportsional bo'lgan, lekin tortishish kuchlaridan ko'p marta kattaroq kuchlar bilan ta'sir o'tkazishga qodir. Zarrachalarning bunday o'zaro ta'siri elektromagnit deb ataladi.

^ Shuning uchun elektr zaryadi zarralarning elektromagnit o'zaro ta'sir qilish qobiliyatining miqdoriy o'lchovidir.

Shartli ravishda musbat va manfiy deb ataladigan ikki turdagi elektr zaryadlari mavjud. Zaryadlar kabi qaytaradi va zaryadlardan farqli o'laroq tortadi.

Har qanday jismning zaryadi elementar zaryadlarning butun sonidan iborat ekanligi eksperimental ravishda aniqlangan, ya'ni. elektr zaryadi diskretdir. Elementar zaryad odatda harf bilan belgilanadi e. hamma uchun mas'ul elementar zarralar(agar u nolga teng bo'lmasa) mutlaq qiymatda bir xil bo'ladi.
|e| = 1,6 10 -19 S
Elementar zaryaddan kattaroq har qanday zaryad elementar zaryadlarning butun sonidan iborat
q = ± Ne (N = 1, 2, 3, …)
Jismlarni elektrlashtirish har doim elektronlarning qayta taqsimlanishiga to'g'ri keladi. Agar tanada elektronlar ortiqcha bo'lsa, u manfiy zaryadlangan, agar elektronlar etishmasligi bo'lsa, u holda tana musbat zaryadlangan.

^ DA izolyatsiya qilingan tizim elektr zaryadlarining algebraik yig'indisi doimiy bo'lib qoladi (elektr zaryadining saqlanish qonuni):
q 1 + q 2 +…+ q N = ∑q i = const
Nuqtali qo'zg'almas zaryadlarning o'zaro ta'sir kuchi bo'ysunadigan qonunni Kulon (1785) o'rnatgan.

Nuqtaviy zaryad - bu zaryadlangan jism bo'lib, uning o'lchamlari bu jismdan elektr zaryadini tashuvchi boshqa jismlargacha bo'lgan masofalarga nisbatan e'tiborsiz qoldirilishi mumkin.

Kulon qonuniga ko'ra, vakuumdagi ikkita harakatsiz nuqta zaryadlarining o'zaro ta'sir kuchi zaryad modullarining mahsulotiga to'g'ridan-to'g'ri proportsional va ular orasidagi masofaning kvadratiga teskari proportsionaldir.

k - mutanosiblik koeffitsienti.

SI da k =	1
	4si 0

k \u003d 9 10 9 N m 2 / C 2 e 0 \u003d 8,85 10 -12 C 2 / N m 2 (e 0 - elektr doimiysi).

^ 2. Elektr maydoni. kuchlanish elektr maydoni. Elektr maydonlarining superpozitsiyasi printsipi
Elektr maydoni - bu elektr zaryadlarining o'zaro ta'siri sodir bo'ladigan materiya turi.

Elektr maydonining kuch xarakteristikasi elektr maydonining kuchidir.

Elektr maydonining ma'lum bir nuqtadagi kuchi maydonga joylashtirilgan sinov zaryadiga ta'sir qiladigan kuchning nisbatiga teng. berilgan nuqta maydon, bu zaryadning kattaligiga.
.
Elektr maydonining kuchi yoki ichida o'lchanadi.

Nuqtaviy zaryadning maydon kuchi.

Maydonlarning superpozitsiyasi (superpozitsiyasi) printsipiga ko'ra, zaryadlar tizimining maydon kuchi tengdir. vektor yig'indisi tizimning har bir zaryadi alohida yaratadigan maydon kuchlari.

+ q 1 - q 2

Elektr maydonlarini kuchlanish chiziqlari yordamida grafik tarzda tasvirlash mumkin ( kuch chiziqlari) elektr maydoni.

Elektr maydonining kuchlanish chizig'i - bu chiziq bo'lib, har bir nuqtadagi teginish o'sha nuqtadagi kuch vektorining yo'nalishiga to'g'ri keladi.

^ 3. Kuchlarning ishi elektrostatik maydon. Elektrostatik maydon potentsiali

F dr α dl 1 q ´ 2 r 1 r 2 q

Boshqa zaryad maydonida nuqtaviy zaryadga ta'sir qiluvchi kuch markaziy hisoblanadi. Kuchlarning markaziy maydoni potentsialdir. Agar maydon potentsial bo'lsa, unda bu sohada zaryadni ko'chirish bo'yicha ish zaryadning harakatlanish yo'liga bog'liq emas.a zaryadning dastlabki va oxirgi holatiga bog'liq va . Boshlang'ich yo'lda ishlang

= .
Ushbu formuladan kelib chiqadiki, qo'zg'almas zaryad sohasida zaryadga ta'sir qiluvchi kuchlar konservativdir, chunki zaryadni ko'chirish uchun bajarilgan ish, albatta, zaryadning boshlang'ich va oxirgi pozitsiyasi bilan belgilanadi.

Mexanika kursidan ma'lumki, konservativ kuchlarning yopiq yo'lda ishi nolga teng.

^ Har qanday yopiq kontur bo'ylab elektrostatik maydon intensivligi vektorining aylanishi nolga teng.

Potentsial

Potensial kuchlar maydonidagi jism energiyaga ega, buning natijasida ish maydon kuchlari tomonidan amalga oshiriladi
.
Shuning uchun, qo'zg'almas zaryad sohasida zaryadning potentsial energiyasi
.
Zaryadning potentsial energiyasining ushbu zaryad qiymatiga nisbatiga teng qiymatga elektrostatik maydonning potentsiali deyiladi.
.
Potensial - bu elektr maydonining energiya xarakteristikasi.

Nuqtaviy zaryadning elektr maydon potensiali
.
Zaryadlangan jismlar tizimi tomonidan yaratilgan maydonning potentsiali har bir zaryad tomonidan alohida yaratilgan potentsiallarning algebraik yig'indisiga teng.
.
Potensialga ega bo'lgan maydon nuqtasida joylashgan zaryad energiyaga ega
.
Dala kuchlarining zaryad bo'yicha ishi

Miqdor kuchlanish deb ataladi. Potensial va potentsial farq (kuchlanish) voltda (V) o'lchanadi.
^ 4. Elektrostatik maydon kuchi va potentsial o'rtasidagi bog'liqlik
Yo'lning segmentidagi zaryadga elektr maydoni kuchlarining ishi
.

Boshqa tomondan, shuning uchun.

Demak, bundan kelib chiqadi
. ; ; .

.

.
Qavslar ichidagi qiymat potentsial gradient deb ataladi.

Shuning uchun elektr maydon kuchi teskari belgi bilan olingan potentsial gradientga teng.

Yagona elektrostatik maydon uchun, bir vaqtning o'zida. Binobarin, , .

Elektr maydonini vizual tasvirlash uchun kuchlanish chiziqlari bilan bir qatorda sirtlar ishlatiladi teng potentsial(ekvipotensial yuzalar). Elektrostatik maydon kuch chiziqlari ekvipotentsial sirtlarga perpendikulyar (ortogonal).
^ 5. Elektrostatik maydondagi o'tkazgichlar. Elektrostatik induksiya hodisasi. Elektrostatik maydondagi dielektriklar
Elektrostatik maydondagi o'tkazgichlar. elektrostatik induksiya.

Supero'tkazuvchilarga elektr maydoni ta'sirida tananing butun hajmida tartibli harakatlana oladigan erkin zaryadlangan zarrachalarga ega bo'lgan moddalar kiradi. Bunday zarrachalarning zaryadlari deyiladi ozod.

Metalllar o'tkazgichdir, ba'zilari kimyoviy birikmalar, tuzlar, kislotalar va ishqorlarning suvli eritmalari, tuz eritmalari, ionlangan gazlar.

Elektr maydonidagi qattiq metall o'tkazgichlarning xatti-harakatlarini ko'rib chiqing. Metalllarda erkin zaryadlarning tashuvchilari o'tkazuvchanlik elektronlari deb ataladigan erkin elektronlardir.

+s E 0 -σ - +

Agar zaryadsiz metall o'tkazgich bir xil elektr maydoniga kiritilgan bo'lsa, u holda o'tkazgichdagi maydon ta'sirida intensivlik vektorining yo'nalishiga teskari yo'nalishda erkin elektronlarning yo'naltirilgan harakati sodir bo'ladi. E haqida bu maydon. O'tkazgichning bir tomonida elektronlar to'planib, u erda ortiqcha manfiy zaryad hosil qiladi va ularning o'tkazgichning boshqa tomonida etishmasligi u erda ortiqcha zaryad hosil bo'lishiga olib keladi. musbat zaryad, ya'ni. zaryadning ajralishi o'tkazgichda sodir bo'ladi. Bu kompensatsiyalanmagan qarama-qarshi zaryadlar o'tkazgichda faqat tashqi elektr maydoni ta'sirida paydo bo'ladi, ya'ni. bunday zaryadlar induksiyalangan (induktsiyalangan) va umuman o'tkazgich hali ham zaryadsiz qoladi.

Tashqi elektr maydoni ta'sirida ma'lum bir tananing qismlari o'rtasida zaryadlarning qayta taqsimlanishi sodir bo'ladigan elektrlashtirishning bu turi deyiladi. elektrostatik induksiya.

Supero'tkazuvchilarning qarama-qarshi qismlarida elektrostatik induktsiya natijasida paydo bo'lgan, kompensatsiyalanmagan elektr zaryadlari o'zlarining elektr maydonini, uning intensivligini yaratish E Bilan o'tkazgichning ichida kuchlanishga qarshi qaratilgan E haqida o'tkazgich joylashtirilgan tashqi maydon. Zaryadlar o'tkazgichda ajralib, o'tkazgichning qarama-qarshi qismlarida to'planganligi sababli, kuchlanish E Bilan ichki maydon ortadi va teng bo'ladi E haqida. Bu keskinlikka olib keladi E o'tkazgich ichidagi hosil bo'lgan maydon nolga aylanadi. Bunday holda, o'tkazgichda zaryadlarning muvozanati paydo bo'ladi.

Bu holda butun kompensatsiyalanmagan zaryad faqat o'tkazgichning tashqi yuzasida bo'ladi va o'tkazgich ichida elektr maydoni yo'q.

Ushbu hodisa elektrostatik himoyani yaratish uchun ishlatiladi, uning mohiyati shundaki, sezgir qurilmalarni elektr maydonlarining ta'siridan himoya qilish uchun ular tuproqli metall korpuslarga yoki panjaralarga joylashtiriladi.

^ Elektrostatik maydondagi dielektriklar.

Dielektriklarga oddiy sharoitda (ya'ni, unchalik emas) moddalar kiradi yuqori haroratlar va kuchli elektr maydonlarining yo'qligi) erkin elektr zaryadlari yo'q.

Dielektriklardagi o'tkazgichlardan farqli o'laroq, zaryadlangan zarralar tananing butun hajmi bo'ylab harakatlana olmaydi, lekin ularning doimiy pozitsiyalariga nisbatan faqat kichik masofalarga (atom masofalari tartibida) siljishi mumkin. Shuning uchun dielektriklardagi elektr zaryadlari bog'liq.

Molekulalarning tuzilishiga ko'ra barcha dielektriklarni uch guruhga bo'lish mumkin. Birinchi guruhga dielektriklar kiradi, ularning molekulalari assimetrik tuzilishga ega (suv, spirtlar, nitrobenzol). Bunday molekulalarda musbat va tarqalish markazlari manfiy zaryadlar mos kelmaydi. Bunday molekulalarni elektr dipollari deb hisoblash mumkin.

Elektr dipollari bo'lgan molekulalar deyiladi qutbli. Ular egalik qiladi elektr momenti p= q l hatto tashqi maydon bo'lmagan taqdirda ham.

Ikkinchi guruhga molekulalari simmetrik bo'lgan dielektriklar kiradi (masalan, kerosin,

Mutlaq nol -273,15 ° S haroratga to'g'ri keladi.

Mutlaq nolga amalda erishib bo'lmaydi, deb ishoniladi. Uning mavjudligi va harorat shkalasidagi holati kuzatilganlarning ekstrapolyatsiyasidan kelib chiqadi jismoniy hodisalar, bunday ekstrapolyatsiya shuni ko'rsatadiki, absolyut nolga teng bo'lganda, moddaning molekulalari va atomlarining issiqlik harakati energiyasi nolga teng bo'lishi kerak, ya'ni zarrachalarning tartibsiz harakati to'xtaydi va ular aniq pozitsiyani egallagan holda tartiblangan tuzilma hosil qiladi. kristall panjaraning tugunlarida. Biroq, aslida, mutlaq nol haroratda ham muntazam harakatlar moddani tashkil etuvchi zarralar qoladi. Qolgan tebranishlar, masalan, nol tebranishlar tufayli kvant xossalari zarralar va ularni o'rab turgan jismoniy vakuum.

Hozirgi vaqtda fizik laboratoriyalar mutlaq noldan atigi bir necha milliondan bir daraja oshib ketadigan haroratni olishga muvaffaq bo'ldi; termodinamika qonunlariga ko'ra, bunga erishish mumkin emas.

Eslatmalar

Adabiyot

• G. Burmin. Storming mutlaq nol. - M .: "Bolalar adabiyoti", 1983 yil.

Shuningdek qarang

Wikimedia fondi. 2010 yil.

Sinonimlar:

Boshqa lug'atlarda "Absolute Zero" nima ekanligini ko'ring:

Haroratlar, termodinamik harorat shkalasi bo'yicha haroratning kelib chiqishi (qarang: TERMODİNAMIK HARORAT SCALESI). Mutlaq nol haroratdan 273,16 ° C pastda joylashgan uch nuqta(uchlik nuqtaga qarang) suv, u uchun u qabul qilinadi ... ... ensiklopedik lug'at

Haroratlar, termodinamik harorat shkalasi bo'yicha haroratning kelib chiqishi. Mutlaq nol suvning uch nuqtali haroratidan (0,01 ° C) 273,16 ° C pastda joylashgan. Mutlaq nolga umuman erishib bo'lmaydi, harorat deyarli erishilgan, ... ... Zamonaviy entsiklopediya

Haroratlar - termodinamik harorat shkalasi bo'yicha harorat ko'rsatkichining kelib chiqishi. Absolyut nol suvning uchlik nuqtasi haroratidan 273,16,C pastda joylashgan bo'lib, buning uchun 0,01,C qiymati qabul qilinadi. Mutlaq nolga umuman erishib bo'lmaydi (qarang ... ... Katta ensiklopedik lug'at

Issiqlikning yo'qligini ifodalovchi harorat 218 ° S. Lug'at xorijiy so'zlar rus tiliga kiritilgan. Pavlenkov F., 1907. mutlaq nol harorat (fizik.) - mumkin bo'lgan eng past harorat (273,15 ° S). Katta lug'at… … Rus tilidagi xorijiy so'zlar lug'ati

mutlaq nol- Molekulalarning termal harakati to'xtaydigan juda past harorat, Kelvin shkalasida mutlaq nol (0 ° K) -273,16 ± 0,01 ° S ga to'g'ri keladi ... Geografiya lug'ati

Mavjud., sinonimlar soni: 15 dumaloq nol (8) kichkina odam (32) kichik qovurdoq ... Sinonim lug'at

Molekulalarning termal harakati to'xtaydigan juda past harorat. Boyl Mariott qonuniga ko'ra ideal gazning bosimi va hajmi nolga teng bo'ladi va Kelvin shkalasi bo'yicha mutlaq harorat uchun mos yozuvlar nuqtasi olinadi ... ... Ekologik lug'at

mutlaq nol- - [A.S.Goldberg. Ingliz ruscha energiya lug'ati. 2006] Umumiy energiya mavzulari EN nol nuqtasi ... Texnik tarjimon uchun qo'llanma

Mutlaq harorat mos yozuvlar nuqtasi. 273,16 ° S ga to'g'ri keladi. Hozirgi vaqtda fizik laboratoriyalarda mutlaq noldan oshib ketadigan haroratni atigi bir necha milliondan bir darajaga olish mumkin edi, ammo qonunlarga ko'ra, bunga erishish ... ... Collier entsiklopediyasi

mutlaq nol- Absoliutusis nulis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Termodinaminės temperatūros atskaitos Pradžia, esanti 273.16 K žemiau vandens trigubojo taško. Tai 273,16 °C, 459,69 °F arba 0 K harorat. attikmenys: ingliz.… … Penkiakalbis aiskinamasis metrologijos terminų žodynas

mutlaq nol- absoliutusis nulis statusas T sritis chemija apibrėžtis Kelvino skalės nulis (−273,16 °C). attikmenys: ingliz. mutlaq nol rus. mutlaq nol ... Chemijos terminų aiskinamasis žodynas

Mutlaq nol harorat sifatida ideal gaz hajmi nolga aylanadigan chegaraviy harorat olinadi. Biroq, mutlaq nol haroratda haqiqiy gazlarning hajmi yo'qolmaydi. Bu harorat chegarasi mantiqiymi?

Mavjudligi Gey-Lyussak qonunidan kelib chiqadigan chegaraviy harorat mantiqiydir, chunki haqiqiy gazning xususiyatlarini idealning xususiyatlariga yaqinlashtirish amalda mumkin. Buning uchun tobora kam uchraydigan gazni olish kerak, shunda uning zichligi nolga teng bo'ladi. Haqiqatan ham, haroratning pasayishi bilan bunday gazning hajmi nolga yaqin chegaraga intiladi.

Selsiy shkalasi bo‘yicha absolyut nol qiymatini topamiz. Ovozni tenglashtirish Vichida formula (3.6.4) nolga teng va buni hisobga olgan holda

Demak, mutlaq nol harorat

* Mutlaq nol uchun aniqroq qiymat: -273,15 °C.

Bu Lomonosov bashorat qilgan "sovuqning eng katta yoki oxirgi darajasi" tabiatdagi cheklovchi, eng past haroratdir.

Kelvin shkalasi

Kelvin Uilyam (Tomson U.) (1824-1907) - atoqli ingliz fizigi, termodinamika va gazlarning molekulyar-kinetik nazariyasi asoschilaridan biri.

Kelvin mutlaq harorat shkalasini kiritdi va termodinamikaning ikkinchi qonunining formulalaridan birini issiqlikni ishga to'liq aylantirish mumkin emasligi ko'rinishida berdi. U suyuqlikning sirt energiyasini o'lchash asosida molekulalarning hajmini hisoblab chiqdi. Transatlantik telegraf kabelining yotqizilishi munosabati bilan Kelvin elektromagnit tebranishlar nazariyasini ishlab chiqdi va kontaktlarning zanglashiga olib keladigan erkin tebranishlar davri uchun formulani oldi. Ilmiy xizmatlari uchun V. Tomson lord Kelvin unvonini oldi.

Ingliz olimi V. Kelvin absolyut harorat shkalasini kiritdi. Kelvin shkalasi bo'yicha nol harorat mutlaq nolga to'g'ri keladi va bu shkaladagi harorat birligi Selsiy gradusiga teng, shuning uchun mutlaq harorat T formula bo'yicha Tselsiy shkalasi bo'yicha harorat bilan bog'liq

(3.7.6)

3.11-rasmda solishtirish uchun mutlaq shkala va Selsiy shkalasi ko'rsatilgan.

Mutlaq haroratning SI birligi kelvin deb ataladi (qisqartirilgan K). Shuning uchun, bir daraja Selsiy bir daraja Kelvinga teng: 1 ° C = 1 K.

Shunday qilib, mutlaq harorat (3.7.6) formula bo'yicha berilgan ta'rifga ko'ra, Tselsiy haroratiga va a ning eksperimental aniqlangan qiymatiga bog'liq bo'lgan hosila miqdordir. Biroq, bu fundamental ahamiyatga ega.

Molekulyar kinetik nazariya nuqtai nazaridan mutlaq harorat atomlar yoki molekulalarning tasodifiy harakatining o'rtacha kinetik energiyasi bilan bog'liq. Da T = Haqida Molekulalarning issiqlik harakati to'xtaydi. Bu 4-bobda batafsilroq muhokama qilinadi.

Hajmi mutlaq haroratga nisbatan

Kelvin shkalasidan foydalanib, Gey-Lyussak qonunini (3.6.4) soddaroq shaklda yozish mumkin. Chunki

(3.7.7)

Doimiy bosimdagi ma'lum massali gazning hajmi mutlaq haroratga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir.

Bundan kelib chiqadiki, bir xil bosimdagi turli holatlardagi bir xil massadagi gaz hajmlarining nisbati mutlaq haroratlar nisbatiga teng:

(3.7.8)

Ideal gazning hajmi (va bosimi) yo'qoladigan minimal mumkin bo'lgan harorat mavjud. Bu mutlaq nol harorat:-273 ° S. Haroratni mutlaq noldan o'lchash qulay. Mutlaq harorat shkalasi shunday qurilgan.