Справочное руководство по физике для поступающих в вузы и для самообразования - Яворский Б.М.
Скачать (прямая ссылка):
8°. В твердых телах может происходить процесс испарения (сублимации) — непосредственный отрыв молекул от поверхности твердого тела и переход их в газообразное состояние. Для того чтобы частицы твердого тела могли покинуть его поверхность, необходима затрата энергии на преодоление межмолекулярного притяжения частиц и на отрыв их с поверхности твердого тела. Удельной теплотой испарения твердого тела называется количество теплоты, которое необходимо для испарения единицы массы тела. Из закона сохранения энергии следует, что разность между удельными теплотами испарения твердых тел и жидкостей при температуре плавления равна удельной теплоте плавления.
Задача. Сколько аммиака надо испарить и затем нагреть до О °С в холодильной машине, чтобы за счет поглощенного количества теплоты получить 40 кг льда из воды, взятой при 10 °С?
Точка кипения аммиака — 33,4 °С, удельная теплота парообразования при точке кипения rK= 1,37 *106 Дж/кг, удельная теплоемкость аммиака в газообразном состоянии C2= 2,1 •1O3 Дж/кг-К. Удельная теплота плавления льда при 0 °С есть л.=3,35-106 Дж/кг, удельная теплоемкость воды Ci=4,187 •IO3 Дж/кг •K.
Дано: Вода: M1=AO кг, ^=4,19-103 Дж/кг •K, ^1= 10 °С, *;=0°С, ^=3,35-106 Дж/кг.
Аммиак: с2=2,Ы03 Дж/кг-К, /,=—33,4 °С, t'2=0 °С, /¦,= 1,37-10* Дж/кг.
Найти: M2.
Решение: Количество теплоты, отданное водой, Q1= —Mi [(Ъ—?)Ci+A-]. Количество теплоты, полученное аммиаком, Q2=M2l(t2—t2)c2+rJ. Очевидно, что Q1=Q2, откуда
более низкой, чем T1
(переохлажденная жидкость).
М.
M1 [Jt1-tj) C1 + X]
(h — t2) C2+rK
М,
40 [(10 — 0)-4,19-103 + 3,35.106]
кг» 10,7 кр,
а [0-(—33,4)J.2,1.103 + l,37.10e
Отдел III
основы электродинамики
Глава 1 ЭЛЕКТРОСТАТИКА
1.1. Основные понятия. Закон сохранения электрического заряда
Г. Электростатикой называется раздел электродина» мики (111.1.3.1°), в котором рассматриваются свойства и взаимодействия неподвижных в инерциальной системе отсчета (1.2.1.3°) электрически заряженных тел или частиц, обладающих электрическим зарядом.
2°. Физическая величина, характеризующая свойство тел или частиц вступать в электромагнитные взаимодействия (III.1.3.Г) и определяющая значения сил и энергий при таких взаимодействиях, называется электрическим зарядом. Электрические заряды делятся на положительные и отрицательные. Положительный заряд возникает, например, на стекле, натертом кожей, отрицательный —¦ на янтаре, натертом шерстью.
3°. Стабильными носителями электрических зарядов являются элементарные частицы (VI.5.1.Г) и их античастицы (VI.5.3.Г). Носителями положительного заряда являются протон и позитрон, отрицательного — электрон и антипротон.
Наименьшими устойчивыми частицами, которые обладают отрицательным (положительным) электрическим зарядом и входят в состав любого вещества, являются электроны (протоны). Электрический заряд протона и электрона по абсолютному значению равен 1,602•1O-19 Кл=4,80х XlO-10 ед. СГСЭ (VII.8). Массы протона и электрона равны соответственно 1,67 •1O-27 кг и 9,1 •1O-31 кг. Электрический заряд протона и электрона называется элементарным зарядом.
4°. Электрический заряд любого заряженного тела равен целому числу элементарных зарядов. В электрически нейтральной (незаряженной) системе содержится равное
1.2. ЗАКОН КУЛОНА
177
число элементарных зарядов противоположного знака. Электрически нейтральными являются атомы, молекулы и их коллективы — макроскопические тела.
5°. Если электрическая нейтральность тела нарушена, то оно называется наэлектризованным. Для электризации тела необходимо, чтобы на нем был создан избыток (недостаток) электрических зарядов того или другого знака. Электризация тел осуществляется различными способами, простейшим из которых является электризация соприкосновением. При соприкосновении некоторых тел происходит контакт между разнородными веществами. При этом валентные электроны атомов (VI.2.9.2°) одного из веществ переходят в другое вещество.
6°. При всех явлениях, связанных с перераспределением электрических зарядов в изолированной системе взаимодействующих тел, алгебраическая сумма электрических зарядов сохраняется постоянной (закон сохранения электрического заряда). Закон сохранения электрического заряда является таким же основным законом физики, как и другие законы сохранения: энергии (1.5.4.Г) и импульса (1.2.6.2°).
1.2. Закон Кулона
1°. Электрические заряды называются точечными, если они распределяются на телах, линейные размеры которых значительно меньше, чем любые другие расстояния, встречающиеся в данной задаче. Например, заряды на двух взаимодействующих металлических заряженных шарах с радиусами в 1 мм каждый, расположенных друг от друга на расстоянии 1 м, могут считаться точечными, если вычисляется сила взаимодействия между шарами. Если же вычисляется напряженность поля (III. 1.3.3°) одного из этих шаров на расстоянии 15 мм от его центра, то заряд шара уже нельзя считать точечным.
2;. Силы электростатического взаимодействия зависят от формы, размеров наэлектризованных тел и характера распределения зарядов на этих телах. В случае неподвижных точечных зарядов qx и q2, а также заряженных тел шарообразной формы, если их заряды O1 и q2 равномерно распределены по всему объему или по всей поверхности этих тел, справедлив закон Кулона: сила F электростатического взаимодействия между зарядами и q2, находящимися в вакууме, прямо пропорциональна произведению величин зарядов и обратно пропорциональна квадрату расстояния г
