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)
  ,
  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.
  %
  СИ: %
• Абсолютная влажность воздуха
  Абсолютная влажность воздуха (ρ):
  1) давление, оказываемое водяным паром при данных условиях: ;
  2) это масса (m) водяного пара в единице объёма (V = 1 м³) воздуха: ;
  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.
  
  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.
  
• Капиллярное давление
  Капиллярное давление (p) жидкости в капилляре пропорционально коэффициенту поверхностного натяжения (σ) и обратно пропорционально радиусу капиллярной трубки (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.
  
  СИ: мм
• Относительная деформация (удлинение — сжатие)
  Относительная деформация (ε) — отношение абсолютной деформации (Δl) к начальной длине твердого тела (l₀).
  
• Механическое напряжение
  Механическое напряжение (σ) — это отношение модуля силы упругости (F) к площади поперечного сечения (S) тела.
  
  СИ: Па
• Закон Гука для твердого тела
  При малых деформациях напряжение (σ) прямо пропорционально относительному удлинению (ε)
  
  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
  
  СИ: Па
• Коэффициент запаса прочности
  Коэффициент запаса прочности (n) — это величина, показывающая во сколько раз напряжение (σ_пч), соответствующее пределу прочности, превышает напряжение (σ_доп), допустимое для твердого тела в данных условиях нагружения.
  n=σ_пч/σ_доп

Основы термодинамики

• Внутренняя энергия одноатомного газа
  Внутренняя энергия (U) идеального одноатомного газа прямо пропорциональна количеству вещества (m/М) и его абсолютной температуре (T)
  
  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.
  ,
  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.
  
  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: ;
  2) Количество теплоты (Q), переданное системе, идет на изменение её внутренней энергии (ΔU) и на совершение системой работы (А’) над внешними телами: .
  СИ: Дж
• Применение первого закона термодинамики
  1) При изохорном процессе изменение внутренней энергии (ΔU) равно количеству переданной теплоты (Q): , (при V=const)
  2) При изотермическом процессе все переданное газу количество теплоты (Q) идет на совершение работы (А’): , (при T=const)
  3) При изобарном процессе передаваемое газу количество теплоты (Q) идет на изменение его внутренней энергии (ΔU) и на совершение работы (А’): , (при p=const)
  4) При адиабатном процессе изменение внутренней энергии (ΔU) происходит только за счет совершение работы (А): , (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
  
  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.
  ;
  
  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.
  

Электростатика

• Закон сохранения заряда
  В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов (q₁, q₂,…, q_n,) всех частиц остается неизменной.
  
  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.
  ,
  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 ( ) равна отношению силы ( ), с которой поле действует на точечный заряд, к этому заряду (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: ,
  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 ( ), то результирующая напряженность поля в этой точке равна геометрической (векторной) сумме напряженностей.
  
  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.
  
• 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.
  
  СИ: Дж
• Потенциальная энергия заряда
  Потенциальная энергия (W_p) заряда в однородном электростатическом поле равна произведению величины заряда (q) на напряженность (Е) поля и расстояние (d) от заряда до источника поля.
  
  СИ: Дж
• Потенциал электростатического поля
  Потенциал (φ) данной точки электростатического поля численно равен:
  1) потенциальной энергии (W_p) единичного заряда (q) в данной точке: ;
  2) произведению напряженности (Е) поля на расстояние (d) от заряда до источника поля:
  СИ: В
• Напряжение (разность потенциалов)
  Напряжение (U) или разность потенциалов (φ₁-φ₂) между двумя точками равна отношению работы поля (А) при перемещении заряда из начальной точки в конечную к этому заряду (q).
  
  СИ: В
• Связь между напряженностью и напряжением
  Чем меньше меняется потенциал ( ) на расстоянии (Δd), тем меньше напряженность (Е) электростатического поля.
  
  СИ: В/м
• Электроёмкость
  Электроёмкость (C) двух проводников — это отношение заряда (q) одного из проводников к разности потенциалов (U) между этим проводников и соседним.
  
  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).
  ,
  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: ;
  2) отношению квадрата заряда (q) конденсатора к удвоенной его ёмкости (С): ;
  3) половине произведения ёмкости конденсатора (C) на квадрат разности потенциалов (U) между его обкладками: .
  СИ: Дж
• Электроёмкость шара
  Электроёмкость шара радиусом R, помещенного в диэлектрическую среду с проницаемостью ε, равна:
  СИ: Ф
• Параллельное соединение конденсаторов
  Общая ёмкость (C_общ) конденсаторов, параллельно соединенных на участке электрической цепи, равна сумме ёмкостей (C₁, C₂, C₃,…) отдельных конденсаторов.
  C_общ=C₁+C₂+C₃+…+ C_n
  СИ: Ф
• Последовательное соединение конденсаторов
  Величина, обратная общей ёмкости (C_общ) конденсаторов, последовательно соединенных на участке электрической цепи, равна сумме величин, обратных ёмкостям (C₁, C₂, C₃,…) отдельных конденсаторов.
  1/C_общ= 1/C₁+1/C₂+1/C₃+…+ 1/C_n
  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.
  ,
  
  СИ: A
• Закон Ома для участка цепи
  Сила тока (I) прямо пропорциональна приложенному напряжению (U) и обратно пропорциональна сопротивлению проводника (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).
  
  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.
  
  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: ;
  2) равна произведению квадрата силы тока (I), сопротивления участка цепи (R) и времени (t): ;
  3) пропорциональна квадрату напряжения (U), времени (t) и обратно пропорционально сопротивлению (R) участка цепи: .
  СИ: Дж
• Мощность тока
  Мощность (Р) постоянного тока на участке цепи равна:
  1) работе (А) тока, выполняемой за единицу времени (t): ;
  2) произведению напряжения (U) и силы тока (I): ;
  3) произведению квадрата силы тока (I) и сопротивления (R): ;
  4) отношению квадрата напряжения (U) к сопротивлению (R):
  СИ: Вт
• Электродвижущая сила (ЭДС)
  Электродвижущая сила в замкнутом контуре (ξ) представляет собой отношение работы сторонних сил (А_ст) при перемещении заряда внутри источника тока к заряду (q).
  ξ=А_ст/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).
  
  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=ξ₁+ξ₂+ξ₃+…
  СИ: В
• Параллельное соединение источников тока
  Если цепь содержит несколько параллельно соединенных элементов с равными ЭДС (ξ₁=ξ₂=ξ₃=…), то полная ЭДС цепи (ξ) равна ЭДС каждого элемента.
  ξ=ξ₁=ξ₂=ξ₃=…
  СИ: В