Шпаргалка: Ответы по курсу физики
№ 13.
Ультразвук, его биологическое действие и применение в медицине и ветеринарии
Ультразвук - упругие колебания и волны, частоты
которых выше 20- кГц. Его применяют в медицине и ветеринарии: 1) диагностика
(УЗИ- ультразвуковое исследование). 2) терапия: при лечении суставов,
сухожильно-связочного аппарата, мышечных отрофей и т.д. Основной метод лечения
– фонофорез - метод введения некоторых лекарственных веществ в организм через
кожу с помощью ультразвука. 3) хирургия: для удаления опухоли в мозговой ткани;
для рассечения и сварки мягких тканей; для проведения операций в дыхательных
органах, в пищеводе без вскрытия грудной клетки; в кровеносных сосудах - для
разрушения холлестириновых утолщений; для сварки костей и сверления в них отверстий.
№ 1
Основные положения молекулярно-кинетической теории. Давление газа. Основное
ур-ние МКТ. Температура
В основе МКТ лежат
3 положения, каждое из которых доказано на опыте. 1) все вещ-ва состоят
из молекул, а молекулы из атомов.2) молекулы нах-ся в состоянии непрерывного
хаотического дв-я. 3) молекулы взаимодействуют между собой. Доказательством
этих положений служит закон постоянных отношений, Броуновское дв-е, диффузия,
наличие межмолекулярных сил и агрегатное сост-е вещ-в. В МКТ идеальным газом
наз-ся газ, который состоит из молекул, взаимодействие между которыми мало и
его можно не учитывать. Реальные газы ведут себя подобно идеальному при больших
разрежениях, т.е.когда расстояние между молекулами много больше размеров самих
молекул. В простейших моделях газа молекулы рассматриваются как материальная
точка. Движение отдельных молекул подчиняется закону Ньютона, но в целом разряжённый
газ законам классической механики не подчиняется. Газ, заключённый в сосуд,
оказывает давление на стенки сосуда, за счёт ударов молекул о стенки. Давление
газа пропорционально концентрации молекул n и сред. кинетической энергии Wк поступательного движения молекул. Основное ур-ние МКТ -
Клаузиуса: р = 2/3·n·Wк. Температура – величина,
характеризующая направление теплообмена. Для измерения её используют шкалу Цельсия
и шкалу Кельвина. Шкала Кельвина отличается от шкалы Цельсия физической сущностью
и началом отсчёта, т.е. прибавляется 273º к температуре Цельсия.
№ 2
Газовые законы. Ур-ние состояния идеального газа, Клапейрона - Менделеева
Газовые законы: 1) Закон Бойля-Мариотта: для данной
массы газа при постоянной температуре произведение газа на его объём есть
величина постоянная: pV=const при T=const и m=const (процесс изотермальный). 2) Закон Гей-Люссака: а)
объём данной массы газа при постоянном давлении изменяется линейно с
температурой: V=V0(1+αt) при
p=const и m=const (процесс изобарный), б) давление
данной массы газа при постоянном объёме изменяется линейно с температурой: p=p0(1+αt) при
V=const и m=const (процесс изохорный). 3) Закон
Авогадро: моли любых газов при одинаковых температуре и давлении занимают
одинаковые объёмы: Nа=6,02·10²³
моль-¹ - постоянная Авогадро. При нормальных условиях V=22,4·10-³ м³/моль. 4)
Закон Дальтона: давление смеси идеальных газов равно сумме порциальных давлений
входящих в неё газов: p=p1+p2+...+pn. Идеальный
газ – газ, при котором выполняются требования: 1) собственный объём молекул
газа пренебрежимо мал по сравнению с объёмом сосуда, 2) между молекулами газа
отсутствуют силы взаимодействия, 3) столкновения молекул газа между собой и со
стенками сосуда абсолютно упругие. Состояние идеального газа определяется параметрами:
давление, объём, температура. Ур-ние состояния идеального газа: р = 2/3·n·Wк, Wк=3/2·KT (ур-ние Больцмана), К=1,38·10-²³
- постоянная Больцмана. Ур-ние Клапейрона – Менделеева: PV=m/M·RT, где P- давление, V-
объём, m- масса, M, молярная масса, R- газовая постоянная, T-
температура.
№ 3 Явление переноса.
Диффузия. Теплопроводность. Вязкость
Явление переноса – особые необратимые процессы в
неравновесных системах, в результате которых происходит перенос энергии
(теплопроводность), массы (диффузия), импульса (вязкость). Диффузия – самопроизвольное
проникновение и перемешивание частиц двух соприкасающихся газов, жидкостей,
твёрдых тел. Диффузия сводится к обмену масс частиц этих тел, возникает и
продолжается пока существует градиент плотности. Явление диффузии для химически
однородного газа подчиняется закону Фика: jm= -D·(dρ/dx), где jm-
плотность потока массы, D-
коэффициент диффузии, dρ/dx – градиент плотности, «-» значит,
что перенос массы происходит в направлении убывания плотности. Теплопроводность
– процесс распространения теплоты от более нагретых частей системы к менее
нагретым, не сопровождающийся переносом массы вещества или излучением энергии в
виде электромагнитных волн. Передача теплоты путём теплопроводности описывают
законом Фурье: кол-во теплоты ΔQ,
переносимое через поверхность S, перпендикулярно
направлению оси OX, вдоль которого
убывает температура, пропорционально площади этой поверхности, времени переноса
Δt и градиенту температуры ΔT/Δx: ΔQ=
- ЛS· (ΔT/Δx)·
Δt. «-» значит, что при теплопроводности
энергия переносится в направлении убывания температуры. Вязкость – механизм
возникновения внутреннего трения между параллельными слоями газа, жидкости,
движущимися с различными скоростями, заключается в том, что из-за хаотического
теплового движения происходит обмен молекулами между слоями, в результате чего
импульс слоя, движущегося быстрее уменьшается, движущегося медленнее –
увеличивается, что приводит к торможению слоя, движущегося быстрее, и ускорению
слоя, движущегося медленнее. jp= -ή·(dύ/dx),
где jp- плотность потока импульса, dύ/dx – градиент скорости, ή – динамическая вязкость. «-»
значит, что импульс переносится в направлении убывания скорости.
№ 4
Влажность воздуха. Абсолютная и относительная влажность. Методы измерения
влажности
Влажность воздуха – содержание водяного пара в воздухе. Абсолютная
влажность – кол-во водяного пара в единице воздуха: а = mH2O / V
(кг/м³), PV=(m/M)·RT:V, p=Q·(RT/M)=(m/V)·RT/M. Абсолютная влажность – порциальное
давление водяного пара при данной температуре. Относительная влажность –
отношение абсолютной влажности, содержащейся в воздухе при данной температуре,
к тому кол-ву пара, которое необходимо для насыщения этого воздуха. B=a/a0·100%.
Относительную влажность определяют с помощью гигрометра и психометра.
№ 5
Термодинамика. Равновесное состояние. Обратимые и необратимые процессы.
Внутренняя энергия термодинамической системы
Термодинамика – раздел физики, в котором изучаются
закономерности тепловой формы движения материи и связанных с ней физических явлений.
Термодинамическая система – совокупность макроскопических тел, которые
могут обмениваться между собой и внешней средой веществом и энергией. Если
такой обмен существует только между телами, образующими систему, то система
наз-ся изолированной. При наличии обмена с внешней средой говорят об открытой
системе. Равновесное состояние (термодинамическое равновесие) –
состояние системы, в которое она самопроизвольно приходит через большой
промежуток времени при условии, что эта система изолирована от окружающей
среды. Релаксация – процесс установления термодинамического равновесия. Термодинамический
процесс – переход системы из одного равновесного состояния в другое в
результате её взаимодействия с внешними телами. Обратимый процесс –
процесс, который может протекать в прямом и обратном направлениях, причём так,
что система возвращается в исходное состояние без того, чтобы в окружающих
телах происходили какие-либо изменения, а возвращение проходит через ту же последовательность
промежуточных состояний, что в прямом процессе, но в обратном порядке. Необратимый
процесс – процесс, при котором энергия, хотя бы частично, превращается в
теплоту, т.к. часть энергии, перешедшая в теплоту при прямом процессе, не может
вернуться в систему самопроизвольно при обратном процессе. Внутренняя
энергия (U) – суммарная кинетическая и
потенциальная энергия взаимодействия всех частиц системы. В идеальных газах
изменение внутренней энергии связано с изменением температуры, которая
определяется изменением средней кинетической энергии хаотического движения
частиц системы.
№ 6 Кол-во
теплоты. Теплоёмкость (ур-ние Майера)
Кол-во теплоты – часть внутренней энергии, переданной
системой (или системе) в процессе теплообмена: Q=ΔU+A. Кол-во теплоты считают
положительным, если теплота передаётся от внешних тел к системе. Приведённое
кол-во теплоты - отношение кол-ва теплоты, полученного или отданного
системой, к температуре, при которой происходит теплообмен (Q/T). Удельная теплоёмкость – кол-во теплоты, необходимое
для нагревания единицы массы вещества на 1 К (1ºС): С=Q/(m·ΔT)
(Дж/кг·К). Она зависит от рода вещ-ва и от условий процесса. Молярная
теплоёмкость – кол-во теплоты, необходимое для нагревания одного моля на
один кулон: См = Q/(ύ·ΔT) = Q/((m/M)·ΔT) (Дж/М·К), См = С·М. Ур-ние Майера: Cp=Cv+R, где Cp- молярная теплоёмкость газа при
постоянном давлении, Cv-
теплоёмкость газа при постоянном объёме, R- молярная газовая постоянная.
№ 7 Работа
при изменении объёма. Первое начало термодинамики. Применение к изохорному и
изобарному процессу
Полная работа,
совершаемая газом при изменении его объёма, находится по формуле: А = интеграл
по V1 до V2 от p·dV. Она справедлива для всех изменений
объёма твёрдых, жидких и газообразных тел. Первое начало термодинамики (закон
сохранения энергии): кол-во теплоты, переданное системе, идёт на изменение
внутренней энергии и на работу против внешних сил. Q=ΔU+A, где ΔU- кинетическая энергия молекул, А- работа, Q- теплоты, переданное системе.
Изохорный процесс: V=const, А=0, Q= ΔU=Cvm·(m/M)·ΔT.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 |