Краткий справочник по физике.
Гридасов А.Ю. Новосибирск 1997г.
Файл содержит формулы из курса физики, которые будут полезны учащимся старших классов школ и младших курсов вузов. Все формулы изложены в компактном виде с небольшими комментариями. Файл также содержит полезные константы и прочую информацию. Фундаментальные константы: Система единиц. Механика. Скорость и ускорение. Равномерное движение: при v = const Равнопеременное движение: Криволинейное движение.
Вращательное движение. Динамика и статика. Первый закон Ньютона: Второй закон Ньютона.
Третий закон Ньютона.
Основной закон динамики для неинерциальных систем отчета.
ma=ma0+Fинерц ,где а- ускорение в неинерциальной а0- в инерциальной системе отчета. Силы разной природы.
Скорость центра масс ; Закон всемирного тяготения. — ускорение свободного падения на планете. — первая космическая скорость. Вес тела. p=mg — вес тела в покое. p=m(g+a) — опора движется с ускорением вверх. p=m(g-a) — опора движется с ускорением вниз. p=m(g-v2/r) — движение по выпуклой траектории. p=m(g+v2/r) — движение по вогнутой траектории. Сила трения.
Закон Гука. — сила упругости деформированной пружины. — механическое напряжение — относительное продольное удлинение (сжатие) — относительное поперечное удлинение (сжатие) , где — коэффициент Пуассона.
Закон Гука: , где Е- модуль Юнга. , кинетическая энергия упругорастянутого (сжатого) стержня. (V- объем тела)
Динамика и статика вращательного движения. — момент импульса ; — момент силы L=const — закон сохранения момента импульса.
M=Fl, где l- плечо I=I0+mb2 — теорема Штейнера Условие равновесия тел
Законы сохранения. Закон сохранения импульса. P=mv; — импульс тела.
Потенциальная и кинетическая энергия. Мощность.
— работа силы F — мощность — кинетическая энергия — кинетическая энергия вращательного движения. — потенциальная энергия поднятого над землей тела. — потенциальная энергия пружины Закон сохранения энергии. Eк1+Eр1=Eк2+Eр2 Молекулярная физика. Свойства газов и жидкостей. Уравнение состояния. pV=NkT — уравнение состояния (уравнение Менделеева- Клайперона) — полная внутренняя энергия системы. — основное уравнение молекулярно- кинетической теории. — закон Дальтона для давления смеси газов. T=const
изотерма
PV=const
закон Бойля-Мариотта
p=const
изобара
V/T=const
закон Гей-Люсака
V=const
изохора
p/T=const
закон Шарля
Броуновское движение. — среднеквадратичная скорость молекул. — наиболее вероятная скорость молекул.
— средняя арифметическая скорость молекул. — Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям. — Среднее число соударений молекулы за 1с — средняя длинна свободного пробега молекул — средний путь молекулы за время t. Распределение в потенциальном поле. — барометрическая формула. — распределение Больцмана.
Молекулярная физика — основные формулы
Время чтения: 3 минуты
524
Определение
Молекулярная физика – обширный раздел физической науки, изучающий тела на основе их молекулярного строения.
Оно влияет практически на все макроскопические характеристики и свойства вещества. Исчерпывающе описать и объяснить их без использования законов молекулярной физики просто невозможно. Некоторые учащиеся теряются от неимоверного, на первый взгляд, количества её формул. На самом деле все формулы молекулярной физики можно свести к достаточно небольшому количеству, остальные либо легко выводятся, либо напрямую следуют из них.
Нужно лишь эти формулы запомнить и понять. Тогда ни теоретические вопросы, ни решение задач не будут для вас представлять серьёзных трудностей.
Самые главные законы и формулы молекулярной физики
К ним относятся уравнение Менделеева-Клайперона, включающее описание состояния идеального газа, законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака и Шарля.
Уравнение Менделеева-Клайперона
Формула 1
Оно описывает связь между числом молей идеального газа, его объёмом, температурой и давлением. Записывается уравнение следующим образом:
\[\mathrm{PV}=\mathrm{nRT}\]
P – давление, V — объём, n – число молей, R – газовая постоянная, T – температура.
Газовая постоянная равна R = 8,3 Дж/(моль·K)
Законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака и Шарля
В принципе, их можно вывести, как следствия из указанного выше уравнения. На самом деле первый закон был открыт в 1662 году, второй – в 1802 году, третий – в 1787 году.
Это важнейшие, многократно экспериментально подтверждённые фундаментальные законы, уравнение Менделеева-Клайперона сводит их воедино.
Формулы 2 — 4
Закон Бойля-Мариотта утверждает, что если масса и температура идеального газа остаются постоянными, то величина, равная произведению его давления на объем тоже не меняются.
\[\mathrm{PV}=\text { const }\]
Другая формулировка этого закона состоит в том, что при постоянной температуре давление идеального газа пропорционально его объёму.
\[\mathrm{P}_{1} / \mathrm{P}_{2}=\mathrm{V}_{2} / \mathrm{V}_{1}\]
P1, V1 – давление и объём газа вначале физического процесса.
P2, V2 – давление и объём газа вначале физического процесса.
Сам этот процесс называется изотермическим.
Закон Гей-Люссака гласит, что при постоянном давлении объём газа прямо пропорционален его температуре.
\[\mathrm{V} / \mathrm{T}=\text { const }\]
Этот процесс называется изобарным.
\[V_{1} / T_{1}=V_{2} / T_{2}.\]
Закон Шарля постулирует, что при постоянных массе и объёме давление прямо пропорционально температуре идеального газа.
\[\mathrm{PT}=\mathrm{const}\]
\[\mathrm{P}_{1} / \mathrm{T}_{1}=\mathrm{P}_{2} / \mathrm{T}_{2}\]
Это изохорный процесс.
От природы частиц в идеальном газе мы абстрагируемся. Все они считаются точечными объектами, совершающими между собой абсолютно упругие столкновения.
Формулы термодинамики
Очень многие задачи невозможно решить только с помощью вышеуказанных законов, часто для нахождения тех или иных величин бывает необходимо воспользоваться формулами термодинамики.
Формулы 5 — 7
\[\mathrm{Q}=\mathrm{mc}\left(\mathrm{t}_{2}-\mathrm{t}_{1}\right)\]
Это формула для расчёта количества теплоты Q, выделившейся при изменении температуры тела с t1 до t2. m – масса тела. C – коэффициент пропорциональности, называемый удельной теплоёмкостью.
\[\mathrm{Q}=\mathrm{A}+\Delta \mathrm{U}\]
Это первый закон термодинамики. Он гласит, что теплота Q сообщённая система расходуется на изменение её внутренней энергии ΔU и на работу системы против внешних сил A.
\[\mathrm{dH}=\mathrm{TdS}+\mathrm{Vdp}\]
Это формула расчёта термодинамического потенциала для энтальпии H.
T – температура, V – объём, p – давление, S – энтропия.
\[\mathrm{V}=\mathrm{dG} / \mathrm{dpS}\]
G – энергия Гибса
Напомним, что задание термодинамического потенциала в определённой форме равносильно заданию уравнения состояния для этой системы.
Нет времени решать самому?
Наши эксперты помогут!
Контрольная
| от 300 ₽ |
Реферат
| от 500 ₽ |
Курсовая
| от 1 000 ₽ |
Ещё несколько важных формул молекулярной физики
Формулы 8 — 10
\[\mathrm{P}=\mathrm{nkT}\]
По-другому данную формулу можно записать в виде:
\[\mathrm{P}=(1 / 3) \mathrm{nm}_{0} \mathrm{~V}\]
Это основное уравнение молекулярно-кинетической теории.
{*} \mathrm{~V}\]
Постоянная Авогардо NA равна NA = 6.02214086 × 1023 Моль-1.
Один моль вещества содержит всегда одинаковое его минимальных частиц. В связи с этим целесообразно ввести понятие молярной массы или массы одного моля M. Измеряется она в килограммах и может быть записана в виде
M=κMr, где к – коэффициент пропорциональности. Mr – атомная масса вещества.
Также молярная масса может быть вычислена из уравнения Менделеева-Клайперона, если он записан в виде:
\[\mathrm{pV}=\mathrm{mRT} / \mathrm{M} .\]
Из него получаем:
\[\mathrm{M}=\mathrm{mRT} / \mathrm{pV}\]
Важно
Отметим, что механически заученные приведённые формулы
Если вы что-то не понимаете (это нормально при изучении физики), не откладывайте на потом, сразу спрашивайте, выясняйте, разбирайтесь, иначе количество неясностей будет расти подобно снежному кому, ведь все процессы в молекулярной физике (как и в природе) неразрывно взаимосвязаны между собой.Оценить статью (89 оценок):
Поделиться
Анна Краснова — Бакалавр физики
Популярные статьи
Выполнение любых работ по физике
Физика 101 Формулы
Физика 101 Формулы
Кинематика
v пр. = D
v = v 0 + в х = х 0 + v 0 t + 1 / 2 на 2 v 2 = v 0 2 + 2aDx
g=9,81 м/с 2 = 32,2 фута/с 2 (около Поверхность Земли)
Динамика
С Ф = м а F г = Gm 1 м 2 / R 2 F г = мг (у поверхности Земли)
f с, макс.
= m s F N Гравитационная
постоянная, G = 6,7 x 10 -11 Н.м 2 /кг 2
ф к = m k F N a c = v 2 / R = w 2 R
Работа и энергия
W F = FScos(q)
KE =
W НЗ = DE
= Е ф — Е я = (КЕ f + ПЭ ф )
— (КЭ и + ПЭ и )
W грав = -мгДи
PE грав = мгг
Импульс и
Импульс
Импульс I = F ав Dt = D p Ф пр Дт = Д р = м v f — м в и Ф пр. = Д р /Дт
S F доб Dt=
D P всего = P всего, конечного — P всего, исходного (импульс сохраняется, если S F доб = 0)
Х см = (M 1 x 1 + M 2 x 2 )/ (M 1 + M 2 )
.
0007
ж
= ш 0 + в
д
= д 0 + ш 0 т
+ 1 / 2 в 2 w 2 = ш 0 2 + 2aDq
в Т = wR
a T = aR ( так что
для качения без проскальзывания v = wR a = aR )
Вращательное
Статика и динамика
т
= Пт
грех Q
Св.
= 0 и SF=0 (статический
равновесие)
Св.
= Ия
I = Смр 2 (для
коллекция точечных частиц)
I = 1 / 2 МР 2 (сплошной диск или цилиндр) I = 2 / 5 MR 2 (сплошная сфера) I = 2 / 3 MR 2 (полая сфера)
Я = MR 2 (обруч или полый цилиндр) I = 1 /12 ML 2 (однородный
стержень по центру)
W = tq (работа
сделано с помощью крутящего момента)
КЕ рот = 1 / 2 Iw 2 =L 2 /2I KE всего =KE транс + КЭ гниль = 1 / 2 мв 2 + 1 / 2 Iw 2
Простая гармоника
Движение
Закон Гука: F s = -kx
W пружина = 1 / 2 kx i 2 — 1 / 2 kx f 2 Пружина PE = 1 / 2 kx 2
х(т) =
Acos (масса)
или x(t) = Asin(wt)
v (т) =
-Awsin(wt) или v(t) =
AWcos (вес)
a(t) = -Aw 2 cos(wt) или a(t) =
-Aw 2 sin(wt)
х макс.
=
A v макс. = wA a макс. = w 2 A Для простого маятника w 2 = г/л
Жидкости
P 2 = P 1 + rg(y 1 -y 2 изменение
давление с глубиной
Жизнерадостный
сила F B = rgV dis =
вес вытесненной жидкости
Поток
скорость Q = v 1 A 1 = v 2 A 2 уравнение неразрывности (площадь круга A = pr 2 )
P 1 + 1 / 2 RV 1 2 + RGY 1 = P 2 + 1 / 2 RV 2 2 + RGY 2 2 2 2 2 + RGY
r вода = 1000 кг/м 3 1 м 3 = 1000 литров
r = M/V 1 атм.
= 1,01
x 10 5 Па
Температура и нагрев
температура:
Цельсия (T C ) до
Фаренгейты (T F ) преобразование: T C = (5/9) * (T F -32)
Цельсия (T C ) до
Кельвин (T K ) преобразование: T K =Т С +273
DL
= аЛ 0 ДТ
ДВ
= бВ 0 ДТ
тепловой
расширение
a алюминий = 23 x 10 — 6 и сталь = 12 x 10 — 6 (линейное расширение
коэффициенты)
c вода = 4186 Дж/кг/ o C c лед = 2000 Дж/кг/ o С
c алюминий = 900 Дж/кг/ o C c сталь = 450 Дж/кг/ o С
Q = L f M скрытая теплота плавления Q = L v M скрытая теплота парообразования
L f, вода = 33,5 x 10 4 Дж/кг л v,вода = 22,6 x 10 5 Дж/кг
Q = kADTt/л проводимость
k сталь = 14 Дж/с/м/ o C k алюминий = 240 Дж/с/м/ o C (тепловой проводимости)
Q = ЕСТ 4 Ат излучение (s = 5,67×10 — 8 Дж/с/м 2 / o K 4 )
P net = esA(T 4 -T 0 4 ) (площадь сферы A = 4pr 2 )
Идеальный газ и
Кинетическая теория
000 у.е. PV = nRT = Nk B T R = 8,31 Дж/моль/К k B = R/N A = 1,38 x 10 — 23 J/K
КЕ пр. = 3 / 2 k B T = 1 / 2 мВ СКЗ 2 U = 3 / 2 Nk B T (внутренняя энергия одноатомный идеальный газ)
v среднеквадратичное значение 2 = 3k B Т/м = 3RT/M (M = молярная масса = кг/моль)
Термодинамика
Q
= DU + W (1-й закон)
U = ( 3 / 2 )nRT (внутренний энергия одноатомного газа при фиксированном n)
C V = ( 3 / 2 )nR = 12,5 Дж/ o Кл/моль (удельная теплоемкость при постоянном объеме для одноатомный газ)
Q H = Q С + W (тепловая машина или холодильник)
e = W/Q H = 1 — Q C /Q H e max = 1 — T C /T H (двигатель Карно)
Q C /Q H = T C /T H когда
КПД максимальный (2-й закон)
W = PDV (работа, совершаемая расширением газа)
Гармонические волны
v
= л / Т = л ф
v 2 = F/(м/л) для волны на
строка
v 2 = 1,4k B Т/м
для
звук
v = c = 3 x 10 8 м/с для
электромагнитные волны (свет, микроволны и т.