Вопросы и ответы по физике в ТУСУР (Томск)

Файл : ref-14136.doc (размер : 53,760 байт)

Вопросы.

Поясните понятие обратимого и необратимого процесса. Какие процессы называются квазистатическими? Приведите примеры.

Почему для практического анализа реальных процессов используют энтропию, а не термодинамическую вероятность?

От чего зависит агрегатное состояние вещества? Каким образом эта зависимость изображается?

Что определяет главное квантовое число? Какие значения оно может принимать?

Эффект Доплера.

Поясните понятия “фронт волны” и “волновая поверхность”.

Поясните корпулярно-волновые свойства материи. Как исторически развивались эти идеи?

Как вы понимаете слова Ричарда Феймана: “Микротела не похожи ни на что, из того, что вам хоть когда-нибудь приходилось видеть”?

В ходе каких процессов возникли тяжелые элементы, из которых построены планеты Солнечной системы, Земля и тела живых организмов?

10.В ходе каких процессов звезда начинает свое существование?

Ответы.

1. Первый закон термодинамики не устанавливает направления тепловых процессов. Однако, как показывает опыт, многие тепловые процессы могут протекать только в одном направлении. Такие процессы называются необратимыми. Например, при тепловом контакте двух тел с разными температурами тепловой поток всегда направлен от более теплого тела к более холодному. Никогда не наблюдается самопроизвольный процесс передачи тепла от тела с низкой температурой к телу с более высокой температурой. Следовательно, процесс теплообмена при конечной разности температур является необратимым.

Обратимыми процессами называют процессы перехода системы из одного равновесного состояния в другое, которые можно провести в обратном направлении через ту же последовательность промежуточных равновесных состояний. При этом сама система и окружающие тела возвращаются к исходному состоянию.

Процессы, в ходе которых система все время остается в состоянии равновесия, называются квазистатическими. Все квазистатические процессы обратимы. Все обратимые процессы являются квазистатическими.

Если рабочее тело тепловой машины приводится в контакт с тепловым резервуаром, температура которого в процессе теплообмена остается неизменной, то единственным обратимым процессом будет изотермический квазистатический процесс, протекающий при бесконечно малой разнице температур рабочего тела и резервуара. При наличии двух тепловых резервуаров с разными температурами обратимым путем можно провести процессы на двух изотермических участках. Поскольку адиабатический процесс также можно проводить в обоих направлениях (адиабатическое сжатие и адиабатическое расширение), то круговой процесс, состоящий из двух изотерм и двух адиабат (цикл Карно)является единственным обратимым круговым процессом, при котором рабочее тело приводится в тепловой контакт только с двумя тепловыми резервуарами. Все остальные круговые процессы, проводимые с двумя тепловыми резервуарами, необратимы.

Необратимыми являются процессы превращения механической работы во внутреннюю энергию тела из-за наличия трения, процессы диффузии в газах и жидкостях, процессы перемешивания газа при наличии начальной разности давлений и т. д. Все реальные процессы необратимы, но они могут сколь угодно близко приближаться к обратимым процессам. Обратимые процессы являются идеализацией реальных процессов.

2.Для объяснения направленности процессов в природе вводят понятие термодинамической вероятности(W)-число комбинаций отдельных элементов системы,или число микросостояний,с помощью которых реализуется это состояние.

Термодинамическая вероятность системы,состоящей из двух частей с термодинамическими вероятностями W1 и W2 cоответственно,равна произведению термодинамической вероятностей частей системы W=W1W2.

Логарифмическая функция превращает произведение в сумму ln=ln W1+lnW2.Поэтому для практического анализа используют не термодинамическую вероятность,а энтропию.

3.Агрегатные Состояния вещества(от лат. Aggrego –присоединяю, связываю), состояния одного и того же вещества, переходы между которыми сопровождаются скачкообразным изменением его свободной энергии, энтропии, плотности и других физических свойств. Всевещества (за некоторым исключением) могут существовать в трёх агрегатных состояниях — твёрдом, жидком и газообразном. Так, вода при нормальном давлении p= 10l 325 Па=760 мм ртутного столба и при температуре t=00 С. кристаллизуется в лёд, а при 100°С кипит и превращается в пар. Четвёртым агрегатным состоянием вещества часто считают плазму.