Структура физической теории на примере МКТ идеального газа

ОСНОВАНИЕ	Экспериментальная основа	Явления	Диффузия, броуновское движение
Опыты	Перрена (концентрация частиц в воде убывает с высотой), Штерна(определение скоростей газовых молекул)
Модели	Идеальный газ
Система понятий	Атом, молекула, моль, вещество.
Система величин	Микроскопические	Диаметр и масса молекул, длина свободного пробега молекулы, относительная молекулярная масса, концентрация молекул. средняя и кинетическая энергия молекул.
Макроскопические	Количество вещества, масса вещества, температура, объем, давление.
Процедуры измерения величин	Макроскопические величины измеряют приборами: термометром, барометром и т.д. Микроскопические величины получают путем косвенных измерений.
ЯДРО ТЕОРИИ	Система законов	Законы, связывающие макроскопические величины, характеризующие состояние идеального газа с микроскопическими величинами:	1. Закон, связывающий давление идеального газа со средней кинетической энергией молекул.
2. Закон, связывающий среднюю кинетическую энергию молекул с температурой.
Фундаментальные постоянные	Постоянная Больцмана: К = 1,38* 10-23 Дж/К
Число Авогадро: NA = 6, 02*1023 моль-1
Следствия и интерпретации:	МКТ позволяет теоретически получить уравнение Менделеева - Клапейрона, которое согласуется с газовыми законами, установленными опытным путем.
Осмысление границ применимости.	Границы применимости МКТ идеального газа определяются преимущественно пределами применимости используемой модели идеального газа.

Установление количественных соотношений между физическими величинами приводит к установлению физических законов.

Физический закон – это описание соотношений в природе, проявляющихся при определенных условиях в эксперименте.

Частные законы описывают небольшой круг явлений (закон Ома для участка цепи, закон Гука).
Фундаментальные законы охватывают практически все группы явлений. Например: законы сохранения(энергии, импульса, заряда).

При формулировании физического закона нужно оговаривать границы его применимости. Например: закон всемирного тяготения Ньютона: «Все тела притягиваются с силой, прямо пропорциональной произведению масс этих тел и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними».

Границы применимости: закон справедлив только для однородных шаров, концентрических тел и материальных точек.

2(2) Соединение проводников. I.Последовательное-соединение, при котором

конец первого проводника соединяется с началом

второго, конец второго проводника соединяется с

началом третьего и т.д.1). I. = I₁. = I₂.= I₃ сила тока

на всех участках цепи одинакова.2). U= U₁ +U₂ +U₃

общее напряжение равно сумме падения напряжения на отдельных участках. I. =

I.R= I R₁ + I R₂ + I R₃ 3) R = R₁+ R₂+ R₃ общее сопротивление равно сумме сопротивлений на отдельных участках. Если R₁= R₂= R₃=…= R_n, то R = R₁+ R₁+ R₁ 4) R =n R₁

II. Параллельное - соединение, при котором начала всех проводников, соединяются в одну точку и концы всех проводников соединяются в одну точку. 1) U= U₁ =U₂ =U₃ напряжение на всех участках цепи одинаково. 2) I. = I₁. +I₂.+I₃ общая сила

тока равна сумме сил тока на отдельных участках. = +

3) = + величина обратная общему сопротивлению равна сумме обратных сопротивлений параллельных участков.3). R = Если R₁= R₂= R₃=…= R_n, то = + + 4) R =

2(2). ЭДС (электродвижущая сила) источника тока. Для поддержания электрического тока в цепи нужен источник тока, в котором неэлектрические, сторонние силы (химические, механические, ядерные)совершают работу по разделению «+» и «–» частиц, которые накапливаются на полюсах. Любой источник тока характеризуется -электродвижущей силой = -величина показывает работу сторонних сил по перемещению заряда внутри источника тока. , скаляр, главная характеристика электрического тока в цепи, так как ЭДС существует без напряжения (цепь разомкнута), но напряжение не существует без ЭДС(без источника тока). Любая электрическая цепь состоит из двух участков: r - внутренний- источник тока; R - внешний- электрические приборы и соединительные провода.

Закон Ома для полной цепи. 1) = U_r+U_R ЭДС источника тока равна сумме напряжений на внутреннем и внешнем участках цепи. =I r+ IR 2). I= сила тока прямо пропорциональна ЭДС источника тока, обратно пропорциональна полному сопротивлению.

Соединение элементов в батарею. ₁, r₁ -ЭДС, внутреннее сопротивление каждого элемента,

n – число элементов.

I = при последовательном соединении

I = при параллельном соединении 15

Электрический ток в вакууме. В вакууме тока нет, но его можно создать за счёт явления термоэлектронной эмиссии – явление испускания электронов металлами в нагретом состоянии. Электрический ток в вакууме – направленное движение электронов. Применение

термоэлектронной эмиссии. 1). Диод – двух

электродная электронная лампа. Диод

состоит из баллона, в который впаяны два

электрода: “+”анод и ” –“ катод. Если на аноде

”-”, на катоде “+”, то I - сила тока в лампе =0

Вывод: диод обладает односторонней

проводимостью, поэтому применяется для

выпрямления переменного тока.

2). Триод – трёх электродная электронная лампа, состоит из “+”анода, ” –“ катода и “+ -” сетки.

Если на сетке “+”, то I- сила тока в лампе ≠0, если на

сетке ” –“, то сила тока уменьшается и может исчезнуть.

Вывод: триод обладает усилительным свойством,

поэтому применяется в качестве усилителя электрич тока. 3). Электронно – лучевая трубка (кинескоп телевизора, монитор компьютера, осциллограф). В основе работы трубки лежат свойства электронного луча (сконцентрированный поток электронов): - нагревает тела (плавка в вакууме сверхчистых металлов); - при торможении быстрых электронов возникает рентгеновское излучение (рентгеновские трубки в медицине); - вызывает свечение веществ (люминофоры); - отклоняется к “+” в электрическом поле; - отклоняется в магнитном поле.

Устройство электронно – лучевой трубки: 1- нить накала за счёт термоэлектронной эмиссии создаёт поток электронов; 2- электронная пушка - “+” и ” –“ катод концентрирует поток электронов в виде луча и ускоряют его до большой скорости; 3- вертикальные пластины – в пространстве между ними электронный луч движется горизонтально, на эти пластины подают напряжение «развёртки»; 4- горизонтальные пластины – в пространстве между ними электронный луч движется вертикально, на эти пластины подают усиленный сигнал из антенны: 5- экран покрыт люминофором, на котором с большой скоростью движется светящаяся точка, за счёт инерции глаз видит не точку, а предмет.