Теплопроводность, механизм

в газах в малых объемах теплопроводность осуществляется за счет передачи кинетической энергии при столкновении хаотически движущихся молекул. В больших объемах превалирует конвекция - перемещение целых областей из области с высокой температурой в область с более низкой температурой.

Механизм теплопроводности в диэлектрическом кристалле заключается в том, что длинноволновые фононы, энергия которых недостаточна для возникновения процессов переброса, в результате столкновений ( нормальные процессы) создают неравновесные ( возбужденные) фононы с большей энергией. Процессы переброса приводят к появлению конечного значения коэффициента теплопроводности и отличного от нуля теплового сопротивления диэлектрических кристаллов. Процессы переброса в основном и определяют характер температурной зависимости коэффициента теплопроводности. При очень низких температурах процессы переброса вымораживаются, так как энергия неравновесных фононов уже оказывается недостаточной для осуществления этих процессов. При повышении температуры вначале процессы переброса размораживаются для тех ветвей спектра, которые раньше выходят на границу зоны Бриллюэна. Поэтому для поперечных акустических мод процессы переброса могут возникать при более низких температурах, чем для продольных

Механизмы теплопроводности, в металлах, как медь и серебро, электронная теплопроводность настолько велика, что дает главный вклад в теплопроводность, и поэтому с очень хорошим приближением наблюдаемую теплопроводность при всех температурах вплоть до точки плавления можно полностью считать электронной. В других металлах, таких, как сурьма и висмут, и во многих сплавах решеточная теплопроводность сравнима с электронной и может даже превосходить ее выше некоторых температур.

Механизм теплопроводности в жидкостях резко отличен от механизма теплопроводности в газах, и имеет много общего с теплопроводностью твердых тел. Эти колебания передаются смежным молекулам, и таким образом энергия теплового движения передается постепенно от слоя к слою. Этот механизм обеспечивает лишь сравнительно очень малую величину коэффициента теплопроводности

Механизм теплопроводности кристаллов очень близок к механизму теплопроводности аморфных твердых тел и жидкостей.

Механизм теплопроводности кристаллических решеток твердых тел, не содержащих свободных электронов, качественно отличен от механизма теплопроводности металлов. Объяснение механизма теплопроводности газов было дано на основании кинетической теории в работах Смолуховского и Кнудсена в начале этого века. Различают два типа условий, характерных для теплопроводности газов: условия, в которых теплопроводность не зависит от давления газа, что имеет место обычно при давлениях от атмосферного до весьма малых значений, и условия, в которых теплопроводность зависит от давления, обычно при очень малых давлениях. Переход от одних условий к другим происходит при таких давлениях, когда средний свободный пробег молекул газа до столкновения между ними становится равным среднему свободному пробегу молекул газа между столкновениями их со стенками сосуда или с частицами материала в изолирующем пространстве. Одновременно-по механизму теплопроводности начинается передача тепла из очага со сверхперегретым материалом в глубь вещества. Это приводит к развитию кратера.

Следовательно, механизм теплопроводности не может обеспечить передачу тепла в количестве q и она осуществляется в значительной степени переносом массы пара. Следовательно, механизм теплопроводности не - может обеспечить передачу тепла в количестве q, и она осуществляется в значительной степени - перегретости поглощенного вещества.

2 объяснение отражения и приломления волн, определение преломления принцип гюгенса

Угол падения светового луча равен углу отражения, а падающий и отражённый лучи определяют плоскость, в которой также лежит перпендикуляр к отражающей поверхности, восстановленный в точке падения луча.

голландский физик Х. Гюйгенс в 1678 году предложил следующий способ (принцип) построения распространяющейся световой волны (принцип Гюйгенса). Согласно принципу Гюйгенса в данный момент времени каждая точка распространяющейся волны, становится источником вторичных сферических волн. Эти вторичные волны, взаимодействуя между собой, образуют волну в следующий момент времени.

Угол a между осями этих лучей и перпендикуляром AY к отражающей поверхности называют углом падения.

Чтобы найти волновую поверхность отражённой волны, необходимо определить огибающую вторичных волн, возникающих в местах падения лучей на отражающую поверхность.

где с – скорость света. её радиус станет равным Согласно принципу Гюйгенса касательная к волновым поверхностям этих вторичных волн будет волновой поверхностью отражённой световой волны.

законом отражения света - угол отражения равен углу падения. падающий и отражённый лучи, а также перпендикуляр, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости. Глядя в зеркало, можно видеть изображение источника света (или освещенного предмета), причем изображение кажется таким же, как и исходный объект, но находящимся за зеркалом на расстоянии, равном расстоянию от объекта до зеркала. В результате, после отражения от зеркала лучи образуют расходящийся пучок, а их продолжения пересекаются в точке, расположенной по другую сторону зеркала на том же расстоянии, что и объект. Поэтому наблюдателю, на глаз которого падают отражённые от зеркала лучи, кажется, что они идут от источника света, находящегося по ту сторону зеркала. Точку, в которой пересекаются продолжения отражённых лучей, называют зеркальным изображением источника света.

Законы ньютона

Первый закон Ньютона (закон инерции). Любое материальное тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока внешнее воздействие не изменит это состояние.

Прямолинейное равномерное движение материального тела называется инерциональным (или движением по инерции). Инерция – это свойство материального тела оказывать сопротивление изменению скорости его движения (как по величине, так и по направлению). Инертность – неотъемлемое свойство материи. Такое сопротивление возможно только потому, что тела обладают определённой массой, которую считают количественной мерой инертности.

Масса – количественная мера инертности тела. Единица измерения массы в СИ называется килограмм (кг).

тело может двигаться прямолинейно и равномерно только в отсутствии любых сил. В реальности на двигающееся тело всегда оказывают влияние различные силы (силы сопротивления воздуха, силы трения и др.), чьё воздействие приводит к тому, что движущееся тело в конце концов останавливается. движение, если действие сил не исключить, приводит к изменению состояния тела и, в частности, к его переходу в состояние покоя.

силой инерции - Векторная величина, равная произведению массы тела на ускорение и направленная в сторону, противоположную ускорению по величине или направлению данного тела под воздействием внешних сил, называется: Fи = - m•aс.

Изменение скорости тела обусловлено воздействием на него других тел. Воздействие тем интенсивнее, чем больше созданное им ускорение. С другой стороны, у тела с большей массой ускорение меньше (то есть, его скорость изменить труднее). Поэтому измерять воздействие на тело со стороны всех других тел принято произведением массы тела на сообщённое ему ускорение. Эту меру воздействия называют силой.

Силой, действующей на тело со стороны других тел, называется векторная величина, равная произведению массы тела на его ускорение.

Единица измерения в СИ называется «ньютон» - Н.

Если формулу F = m • a преобразовать:

,

то получим второй закон Ньютона.

Второй закон Ньютона. Ускорение, с которым движется тело, прямо пропорционально действующей на него силе, обратно пропорционально массе тела и по направлению совпадает с направлением действия силы

Соотношение между равнодействующей всех внешних сил и ускорением, которое она сообщает ему, можно преобразовать к виду, который оказывается полезным при решении многих задач в биомеханике:

Выражение в левой части уравнения называется импульсом силы, в правой части уравнения – называется импульсом тела.

Импульсом тела или количеством движения (Р) называется произведение массы (m) на скорость движения тела (V):

, Размерность в СИ – кг•м/с

Импульсом силы называется произведение значения силы на промежуток времени, в течение которого она действовала на материальное тело.

изменение количества движения материального тела равно импульсу силы:

Третий закон Ньютона. Силы, с которыми материальные тела действуют друг на друга, равны по величине, противоположны по направлению и направлены по прямой, проходящей через эти тела.

F1 = - F2

Этот закон показывает, что взаимодействие – это действие одного тела на второе и равное ему действие второго тела на первое. Следовательно, источником силы для первого тела является второе, и поскольку силы действия и противодействия приложены к разным телам, их нельзя складывать, а действующие силы – заменять равнодействующей.

Основные положения МКТ

3 основных положения молекулярно - кинетической теории:

 

o I положение
Все тела (вещества) состоят из частиц (молекул, атомов, ионов...), между которыми есть промежутки.

Опытные обоснования:

- крошение вещества
- испарение жидкостей
- смешивание веществ; диффузия
- фотографии туннельного микроскопа

o II положение
Частицы находятся в постоянном, беспорядочном (хаотичном) движении (тепловое движение).

Опытные обоснования:

- испарение (вылет частиц с поверхности вещества)
- диффузия

o III положение
Частицы вещества взаимодействуют друг с другом: притягиваются на небольших расстояниях и отталкиваются, когда эти расстояния уменьшаются.

МКТ стала одной из самых успешных физических теорий и была подтверждена целым рядом опытных фактов. Основными доказательствами положений МКТ стали:

· Диффузия

· Броуновское движение

· Изменение агрегатных состояний вещества

 

.

5 Основное уравнение МКТ

связывает макроскопические параметры (давление, объём, температура) термодинамической системы с микроскопическими (масса молекул, средняя скорость их движения).