Objectif du travail : Comparez la diminution de l'énergie potentielle d'un ressort étiré avec une augmentation énergie cinétique corps relié au ressort.
Équipement: deux trépieds pour le travail frontal ; dynamomètre d'entraînement; balle; fils; feuilles de papier blanc et carbone; règle de mesure; balances d'entraînement avec trépied; poids.
Fondements théoriques travail
Sur la base de la loi de conservation et de transformation de l'énergie lors de l'interaction des corps par des forces élastiques, la variation de l'énergie potentielle du ressort étiré doit être égale à la variation de l'énergie cinétique du corps qui lui est associé, prise avec l'opposé signe:
Pour vérifier expérimentalement cette affirmation, vous pouvez utiliser la configuration illustrée à la figure 1. Un dynamomètre est fixé au pied du trépied. Une balle est attachée à son crochet sur un fil de 60 à 80 cm de long. Sur un autre trépied, à la même hauteur que le dynamomètre, une rainure est fixée dans le pied. Après avoir placé la boule sur le bord de la gouttière et l'avoir maintenue, éloignez le deuxième trépied du premier de la longueur du fil. Si vous éloignez la balle du bord de la rainure en X, puis, suite à la déformation, le ressort va acquérir une réserve d'énergie potentielle
Où k- la raideur du ressort.
Le ballon est alors relâché. Sous l'influence de la force élastique, la balle acquiert de la vitesse V. En négligeant les pertes provoquées par l'action du frottement, on peut supposer que l'énergie potentielle du ressort tendu sera entièrement convertie en énergie cinétique de la bille :
| Riz. 1 |
La vitesse de la balle peut être déterminée en mesurant sa distance de vol S en chute libre d'une hauteur h. Il résulte des expressions que . Alors
Le but du travail est de vérifier l'égalité :
En tenant compte de l'égalité, on obtient :
Bon de travail
1. Montez le dynamomètre et la goulotte sur des trépieds en même temps
hauteur h= 40 cm de la surface de la table. Accrochez le fil au crochet du dynamomètre, attaché à l'autre extrémité à la boule. Placez une feuille de papier blanc et une feuille de papier à copier dessus, là où la balle tombera.
La distance entre les trépieds doit être telle que la bille soit sur le bord de la rainure avec un fil tendu et aucune déformation du ressort du dynamomètre.
2. Éloignez la balle du bord de la goulotte jusqu'à ce que la lecture
le dynamomètre ne sera pas égal F y = 2N. Relâchez la balle et marquez l'endroit où elle tombe sur la table à l'aide du repère sur le morceau de papier.
Répétez l'expérience au moins 10 fois. Déterminer la distance de vol moyenne S cp.
3. Mesurez la déformation X ressorts dynamométriques à force élastique F y = 2 N. Calculez l'énergie potentielle du ressort étiré.
4. Mesurez la masse de la balle à l'aide d'une balance et calculez l'augmentation de son énergie cinétique.
5. Entrez les résultats des mesures et des calculs dans le tableau de rapport.
Tableau de rapport
| Expérience n° | F oui, N | x, m | Euh, J. | Δ Euh, J. | moi, kilos | h, mv | S, m | Ek, J. | Δ Ek, J. |
Parce que , alors la limite d'erreur relative est :
La limite d'erreur absolue est :
Puisque , la limite d’erreur relative est égale à :
Erreurs εm, εg Et εh, par rapport à l'erreur ε s peuvent être négligés.
Dans ce cas 
Les conditions expérimentales de mesure de la portée de vol sont telles que les écarts des résultats des mesures individuelles par rapport à la moyenne sont nettement supérieurs à la limite d'erreur systématique ( 
), nous pouvons donc supposer que ().
La limite de l'erreur aléatoire de la moyenne arithmétique avec un petit nombre de mesures N se trouve par la formule :
,
où est calculé par la formule
Ainsi,
La limite d'erreur absolue pour mesurer l'énergie cinétique de la balle est :
7. Conclure que la loi de conservation de l'énergie est satisfaite en vérifiant si les points ont des intervalles communs
Questions de sécurité
1. Définissez l’énergie.
2. Qu'appelle-t-on énergie cinétique ?
3. Exprimez l’énergie cinétique en termes d’élan du corps.
4. Quelles forces sont dites conservatrices ?
5. Comment s’appelle l’énergie potentielle ?
6. Écrivez une expression pour l’énergie potentielle d’un corps élevé au-dessus de la surface de la Terre et d’un ressort comprimé.
7. Formuler la loi de conservation de l'énergie mécanique totale.
8. Dans quels cas la loi de conservation de l'énergie mécanique est-elle satisfaite ?
9. La loi de conservation de l'énergie mécanique totale est-elle remplie dans un système fermé dans lequel seules les forces gravitationnelles et élastiques agissent ?
10. Comment expliquer l'égalité inexacte des variations de l'énergie potentielle du ressort et de l'énergie cinétique de la balle ?
Atelier créatif
Deux ressorts de coefficients de raideur k 1 et k 2 sont connectés une fois en série et l'autre fois en parallèle. Quelle devrait être la raideur k du ressort qui pourrait remplacer ce système à deux ressorts ? La longueur initiale des ressorts est la même.
Travail de laboratoire n°4
Travail de laboratoire n°3
Sujet:"Conservation de l'énergie mécanique lors des mouvements du corps sous l'influence de la gravité et de l'élasticité"
Cible: 1) apprendre à mesurer l'énergie potentiellecorps élevé au-dessus du sol et déformé élastiquement ressorts;
2) comparer deux grandeurs - une diminution de l'énergie potentielle d'un corps attaché à un ressort lorsqu'il tombe et une augmentation de l'énergie potentielle d'un ressort étiré.
Appareils et matériels : 1) un dynamomètre avec une raideur de ressort de 40 N/m ; 2) règle de mesure ; 3) le poids du groupe mécanique ; la masse de la charge est de (0,100 ±0,002) kg ; 4) dispositif de retenue ; 5) trépied avec accouplement et pied.
Informations de base.
Si un corps est capable de travailler, on dit qu’il a de l’énergie.
Énergie mécanique du corps -c'est une quantité scalaire égale au travail maximum qui peut être effectué dans des conditions données.
Désigné E Unité SI d'énergie
Énergie cinétique – C'est l'énergie d'un corps due à son mouvement.
Une quantité physique égale à la moitié du produit de la masse d’un corps par le carré de sa vitesse est appelée énergie cinétiquecorps:
L'énergie cinétique est l'énergie du mouvement. Énergie cinétique d'un corps de masse m, se déplaçant avec une vitesse égale au travail que doit effectuer une force appliquée à un corps au repos pour lui communiquer cette vitesse :
Avec l'énergie cinétique ou énergie de mouvement, le concept joue un rôle important en physique énergie potentielle ou énergie d'interaction entre les corps.
Énergie potentielle– énergie corporelle, déterminée par la position relative des corps ou parties d’un corps en interaction.
Énergie potentielle corps dans un champ de gravité(énergie potentielle d'un corps élevé au-dessus du sol).
Ep. = mgh
Il est égal au travail effectué par la gravité lors de l'abaissement du corps jusqu'au niveau zéro.
Un ressort étendu (ou comprimé) peut mettre en mouvement un corps qui lui est attaché, c'est-à-dire transmettre de l'énergie cinétique à ce corps. Par conséquent, un tel ressort dispose d’une réserve d’énergie. L'énergie potentielle d'un ressort (ou de tout corps déformé élastiquement) est la quantité
Où k est la raideur du ressort, x est l'allongement absolu du corps.
Énergie potentielle d'un corps déformé élastiquement est égal au travail effectué par la force élastique lors du passage d'un état donné à un état de déformation nulle.
L'énergie potentielle lors de la déformation élastique est l'énergie d'interaction des parties individuelles du corps les unes avec les autres par des forces élastiques.
Si les corps qui composent système mécanique fermé, interagissent entre eux uniquement par les forces de gravité et d'élasticité, alors le travail de ces forces est égal à la variation de l'énergie potentielle des corps, prise avec le signe opposé :
UNE = –(Ep2 – Ep1).
Selon le théorème de l'énergie cinétique, ce travail est égal à la variation de l'énergie cinétique des corps :
Donc Ek2 – Ek1 = –(Ep2 – Ep1) ou Ek1 + Ep1 = Ek2 + Ep2.
La somme de l'énergie cinétique et potentielle des corps qui composent un système fermé et interagissent les uns avec les autres par les forces gravitationnelles et élastiques reste inchangée.
Cette déclaration exprime loi de conservation de l'énergie dans les processus mécaniques. C'est une conséquence des lois de Newton.
La somme E = Ek + Ep s'appelle énergie mécanique totale.
Complet énergie mécanique Un système fermé de corps interagissant les uns avec les autres uniquement par des forces conservatrices ne change avec aucun mouvement de ces corps. Il n'y a que des transformations mutuelles de l'énergie potentielle des corps en leur énergie cinétique, et vice versa, ou un transfert d'énergie d'un corps à un autre.
E = Ek + Ep = const
La loi de conservation de l'énergie mécanique n'est satisfaite que lorsque les corps d'un système fermé interagissent les uns avec les autres par des forces conservatrices, c'est-à-dire des forces pour lesquelles la notion d'énergie potentielle peut être introduite.
Dans des conditions réelles, les corps en mouvement sont presque toujours soumis, aux côtés des forces gravitationnelles, des forces élastiques et d'autres forces conservatrices, à des forces de friction ou à des forces de résistance environnementales.
La force de frottement n’est pas conservatrice. Le travail effectué par la force de frottement dépend de la longueur du trajet.
Si des forces de frottement agissent entre les corps qui composent un système fermé, alors l'énergie mécanique n'est pas conservée. Une partie de l'énergie mécanique est convertie en énergie interne des corps (chauffage).
Description de l'installation.
L'installation représentée sur la figure est utilisée pour le fonctionnement. Il s'agit d'un dynamomètre monté sur un trépied avec une serrure 1.
Le ressort du dynamomètre se termine par un fil machine muni d'un crochet. Le loquet (il est représenté séparément à échelle agrandie - marqué du chiffre 2) est une plaque légère de liège (dimensions 5 X 7 X 1,5 mm), découpée au couteau en son centre. Il est placé sur le fil machine du dynamomètre. Le dispositif de retenue doit se déplacer le long de la tige avec peu de friction, mais il doit y avoir suffisamment de friction pour empêcher le dispositif de retenue de tomber tout seul. Vous devez vous en assurer avant de commencer les travaux. Pour ce faire, le loquet est installé au bord inférieur de l'échelle sur le support de limite. Puis étirez-vous et relâchez.
Le loquet ainsi que le fil machine doivent monter vers le haut, marquant l'allongement maximum du ressort, égal à la distance entre la butée et le loquet.
Si vous soulevez une charge suspendue au crochet d'un dynamomètre afin que le ressort ne soit pas étiré, alors l'énergie potentielle de la charge par rapport, par exemple, à la surface de la table est égale à mgh. Lorsqu'une charge tombe (réduction d'une distance x = h) l'énergie potentielle de la charge diminuera de
E 1 =mgh
et l'énergie du ressort lors de sa déformation augmente de
E 2 = kx 2 /2
Bon de travail
1. Placez fermement le poids du kit mécanique sur le crochet du dynamomètre.
2. Soulevez le poids à la main, déchargez le ressort et installez le verrou au bas du support.
3. Relâchez la charge. À mesure que le poids diminue, le ressort s’étire. Retirez le poids et utilisez une règle pour mesurer l'allongement maximal en fonction de la position de la pince. X ressorts.
4. Répétez l'expérience cinq fois. Trouver la moyenne de h et x
5. Faites le calcul E 1sr =mgh Et E 2ср =kx 2 /2
6. Saisissez les résultats dans le tableau :
|
Expérience non. |
h=x maximum, |
h moyenne = x moyenne, |
E 1sr, |
E 2sr, |
E 1sr / E 2sr |
|
Expérience non. |
h=x maximum, |
h moyenne = x moyenne, |
E 1sr, |
E 2sr, |
E 1sr / E 2sr |
| 0,048 | |||||
| 0,054 | |||||
| 0,052 | |||||
| 0,050 | |||||
| 0,052 |
2. Nous effectuons les calculs conformément au manuel.
L'énergie est une quantité scalaire. L'unité SI d'énergie est le Joule.
Énergie cinétique et potentielle
Il existe deux types d'énergie : cinétique et potentielle.
DÉFINITION
Énergie cinétique- c'est l'énergie que possède un corps du fait de son mouvement :
DÉFINITION
Énergie potentielle est une énergie déterminée par la position relative des corps, ainsi que par la nature des forces d'interaction entre ces corps.
L'énergie potentielle dans le champ gravitationnel de la Terre est l'énergie due à l'interaction gravitationnelle d'un corps avec la Terre. Il est déterminé par la position du corps par rapport à la Terre et est égal au travail de déplacement du corps d'une position donnée jusqu'au niveau zéro :
L'énergie potentielle est l'énergie générée par l'interaction des parties du corps les unes avec les autres. Il est égal au travail des forces extérieures en traction (compression) d'un ressort non déformé par la quantité :
Un corps peut posséder simultanément de l’énergie cinétique et potentielle.
L'énergie mécanique totale d'un corps ou d'un système de corps est égale à la somme des énergies cinétiques et potentielles du corps (système de corps) :
Loi de conservation de l'énergie
Pour un système fermé de corps, la loi de conservation de l'énergie est valable :
Dans le cas où un corps (ou un système de corps) est soumis à l'action de forces extérieures, par exemple, la loi de conservation de l'énergie mécanique n'est pas satisfaite. Dans ce cas, la variation de l'énergie mécanique totale du corps (système de corps) est égale aux forces extérieures :
La loi de conservation de l'énergie permet d'établir une relation quantitative entre diverses formes mouvement de la matière. Tout comme , cela vaut non seulement pour, mais aussi pour tous les phénomènes naturels. La loi de conservation de l’énergie dit que l’énergie dans la nature ne peut être détruite, tout comme elle ne peut être créée à partir de rien.
Dans sa forme la plus générale, la loi de conservation de l'énergie peut être formulée comme suit :
- L'énergie dans la nature ne disparaît pas et n'est pas recréée, mais se transforme seulement d'un type à un autre.
Exemples de résolution de problèmes
EXEMPLE 1
| Exercice | Une balle volant à une vitesse de 400 m/s heurte un puits de terre et parcourt 0,5 m jusqu'à s'arrêter. Déterminez la résistance du puits au mouvement de la balle si sa masse est de 24 g. |
| Solution | La force de résistance de la tige est une force externe, donc le travail effectué par cette force est égal à la variation de l'énergie cinétique de la balle : Puisque la force de résistance de la tige est opposée à la direction de mouvement de la balle, le travail effectué par cette force est : Modification de l'énergie cinétique de la balle : Ainsi, nous pouvons écrire : d'où vient la force de résistance du rempart en terre : Convertissons les unités au système SI : g kg. Calculons la force de résistance : |
| Répondre | La force de résistance de l'arbre est de 3,8 kN. |
EXEMPLE 2
| Exercice | Une charge de 0,5 kg tombe d'une certaine hauteur sur une plaque de 1 kg, montée sur un ressort de coefficient de raideur de 980 N/m. Déterminez l’ampleur de la plus grande compression du ressort si, au moment de l’impact, la charge avait une vitesse de 5 m/s. L'impact est inélastique. |
| Solution | Écrivons une charge + plaque pour un système fermé. L’impact étant inélastique, on a : d'où vient la vitesse de la plaque avec la charge après l'impact :
Selon la loi de conservation de l'énergie, l'énergie mécanique totale de la charge avec la plaque après impact est égale à l'énergie potentielle du ressort comprimé : |
L'énergie cinétique est l'énergie d'un système mécanique, en fonction de la vitesse de déplacement de ses points dans le référentiel choisi. L'énergie cinétique du mouvement de translation et de rotation est souvent libérée. En termes simples, l'énergie cinétique est l'énergie qu'un corps possède uniquement lorsqu'il se déplace. Lorsqu’un corps ne bouge pas, l’énergie cinétique est nulle. Travail et changement de vitesse du corps.Établissons un lien entre le travail d'une force constante et un changement de vitesse d'un corps. Dans ce cas, le travail effectué par la force peut être défini comme . Le module de force selon la deuxième loi de Newton est égal à , et le module de déplacement pour un mouvement rectiligne uniformément accéléré
. (19.3) Le travail effectué par les forces résultantes appliquées au corps est égal à la variation de l’énergie cinétique du corps. Cette affirmation s’appelle le théorème de l’énergie cinétique.
Puisque la variation de l'énergie cinétique est égale au travail effectué par la force (19.3), l'énergie cinétique est exprimée dans les mêmes unités que le travail, c'est-à-dire en joules.
Si la vitesse initiale de mouvement d'un corps de masse est nulle et que le corps augmente sa vitesse jusqu'à la valeur , alors le travail effectué par la force est égal à la valeur finale de l'énergie cinétique du corps :
. (19.4) Puisque le déplacement coïncide en direction avec le vecteur gravité, le travail de la gravité est égal à
. (20.1) que le travail de gravité ne dépend pas de la trajectoire du corps et est toujours égal au produit du module de gravité et de la différence de hauteur dans les positions initiale et finale. En descendant, le travail de la gravité est positif, en montant, il est négatif. Le travail effectué par la gravité sur une trajectoire fermée est nul. La valeur de l'énergie potentielle d'un corps élevé au-dessus de la Terre dépend du choix du niveau zéro, c'est-à-dire la hauteur à laquelle l'énergie potentielle est supposée nulle. On suppose généralement que l’énergie potentielle d’un corps à la surface de la Terre est nulle.
Solutions, pression osmotique. Humidité : humidité relative et absolue, point de rosée. Pression osmotique(noté π) - excès de pression hydrostatique sur une solution séparée d'un solvant pur par une membrane semi-perméable, à laquelle s'arrête la diffusion du solvant à travers la membrane (osmose). Cette pression tend à égaliser les concentrations des deux solutions en raison de la contre-diffusion des molécules de soluté et de solvant. La quantité de pression osmotique créée par une solution dépend de la quantité, et non de la nature chimique des substances qui y sont dissoutes (ou des ions, si les molécules de la substance se dissocient), par conséquent, la pression osmotique est une propriété colligative de la solution .
Plus la concentration d’une substance en solution est élevée, plus la pression osmotique qu’elle crée est élevée. Cette règle, appelée loi de la pression osmotique, s'exprime par une formule simple, très proche d'une certaine loi des gaz parfaits : , où i est le coefficient isotonique de la solution ; C est la concentration molaire de la solution, exprimée par une combinaison d'unités SI de base, c'est-à-dire en mol/m 3 et non en mol/l habituelle ; R est la constante universelle des gaz ; T est la température thermodynamique de la solution.
L'humidité absolue de l'air (f) est la quantité de vapeur d'eau réellement contenue dans 1 m 3 d'air : f = m (masse de vapeur d'eau contenue dans l'air) / V (volume d'air humide). Unité d'humidité absolue couramment utilisée : (f) = g / Humidité relative : φ = (humidité absolue) / (humidité maximale). L'humidité relative est généralement exprimée en pourcentage. Ces grandeurs sont liées entre elles par le rapport suivant : φ = (f × 100) / fmax. Le point de rosée est la température à laquelle l'air doit se refroidir avant que la vapeur qu'il contient atteigne un état de saturation et commence à se condenser en rosée.
Solides cristallins et amorphes. Cristaux liquides. Déformation des solides. Types de déformation.
Solide- un état d'agrégation d'une substance, caractérisé par la constance de la forme et la nature du mouvement des atomes, qui effectuent de petites vibrations autour des positions d'équilibre. Corps de cristal. Solide dans conditions normales difficile à comprimer ou à étirer. Pour donner aux solides la forme ou le volume souhaité dans les usines et les usines, ils sont traités à l'aide de machines spéciales: tournage, rabotage, meulage. Corps amorphes. Outre les corps cristallins, les corps amorphes sont également classés comme solides.
À- ce sont des corps solides caractérisés par une disposition désordonnée des particules dans l'espace. Les corps amorphes comprennent le verre, l'ambre, diverses autres résines et les plastiques. Bien qu'à température ambiante, ces corps conservent leur forme, mais à mesure que la température augmente, ils se ramollissent progressivement et commencent à couler comme des liquides : les corps amorphes n'ont pas une certaine température de fusion. Cristaux liquides - Il s'agit d'un état de phase dans lequel passent certaines substances sous certaines conditions (température, pression, concentration en solution).
Écran LCD possèdent simultanément les propriétés des liquides (fluidité) et des cristaux (anisotropie). Déformation du corps solide- modification des dimensions ou des formes linéaires d'un corps solide sous l'influence de forces extérieures. Types de déformations : Déformation entorses ou compression- modification de toute taille linéaire du corps (longueur, largeur ou hauteur). Déformation changement- mouvement de toutes les couches d'un corps solide dans une direction parallèle à un certain plan de cisaillement. Déformation flexion- compression de certaines parties du corps tout en étirant d'autres. Déformation torsion- rotation de sections parallèles de l'échantillon autour d'un certain axe sous l'influence d'une force externe.
Propriétés mécaniques des solides. la loi de Hooke. Courbe de déformation. Limites d'élasticité et de résistance. Déformation plastique.
Sous l’influence de forces extérieures appliquées, les solides changent de forme et de volume – ils se déforment. Si, après l'arrêt de la force, la forme et le volume du corps sont complètement restaurés, alors la déformation est appelée élastique, et le corps est absolument élastique. Les déformations qui ne disparaissent pas une fois que les forces cessent d'agir sont appelées plastique, et les corps sont en plastique. On distingue les types de déformations suivants : traction, compression, cisaillement, torsion et flexion. La déformation en traction est caractérisée par un delta d'allongement absolu je et allongement relatif e: 
Où l 0- longueur initiale, je- longueur finale de la tige. La contrainte mécanique est le rapport du module de force élastique F à la section transversale du corps S : b = F/S.
En SI, l’unité de contrainte mécanique est prise comme étant 1Pa = 1N/m2. Loi de Hooke : aux petites déformations, la contrainte est directement proportionnelle à l'allongement relatif (b= E. e). Déformation élastique est appelé celui dans lequel, après la cessation de la force, le corps retrouve sa forme et sa taille d'origine. Déformation plastique nom celui dans lequel, une fois la charge retirée, le corps ne retrouve pas sa forme et sa taille d'origine. La déformation plastique est toujours précédée d'une déformation élastique.
Équation de base de la théorie cinétique moléculaire des gaz.
Pour expliquer les propriétés de la matière à l’état gazeux, le modèle des gaz parfaits est utilisé. Le modèle des gaz parfaits suppose ce qui suit : les molécules ont un volume négligeable par rapport au volume du conteneur, il n'y a pas de forces d'attraction entre les molécules, et lorsque les molécules entrent en collision les unes avec les autres et avec les parois du conteneur, des forces répulsives agissent. Pression de gaz idéale. L'un des premiers et succès importants La théorie de la cinétique moléculaire était une explication qualitative et quantitative du phénomène de pression des gaz sur les parois d'un récipient. Explication qualitative de la pression avec les parois du récipient qui interagissent avec elles selon les lois de la mécanique en tant que corps élastiques. Lorsqu'une molécule entre en collision avec la paroi d'un récipient, la projection du vecteur vitesse sur l'axe OX, perpendiculaire à la paroi, change de signe à l'opposé, mais reste constante en amplitude.
Par conséquent, à la suite d'une collision d'une molécule avec une paroi, la projection de sa quantité de mouvement sur l'axe OX passe de à . Le changement dans l'impulsion de la molécule montre que lors d'une collision, elle est soumise à une force dirigée depuis la paroi. La variation de l’impulsion de la molécule est égale à l’impulsion de la force : lors d’une collision, la molécule agit sur la paroi avec une force égale, selon la troisième loi de Newton, à une force en grandeur et dirigée dans la direction opposée. Les molécules de gaz sont nombreuses et leurs impacts sur la paroi se succèdent avec une fréquence très élevée. La valeur moyenne de la somme géométrique des forces agissant de la part des molécules individuelles lors de leurs collisions avec la paroi du récipient est la force de pression du gaz. La pression du gaz est égale au rapport du module de la force de pression à la surface de la paroi S : Sur la base de l'utilisation des principes de base de la théorie de la cinétique moléculaire, une équation a été obtenue qui a permis de calculer la pression du gaz si la masse m0 d'une molécule de gaz, la valeur moyenne du carré de la vitesse des molécules et la concentration n des molécules sont connues : - c'est cette équation qu'on appelle l'équation de base de la théorie de la cinétique moléculaire. Désignant la valeur moyenne de l'énergie cinétique du mouvement de translation des molécules d'un gaz parfait : on obtient. La pression d'un gaz parfait est égale aux deux tiers de l'énergie cinétique moyenne du mouvement de translation des molécules contenues dans une unité de volume.
Énergie interne du système en fonction de l'état. Equivalence de chaleur et de travail. Première loi de la thermodynamique.
Énergie interne- fonction thermodynamique de l'état du système, son énergie étant déterminée par l'état interne. Il s'agit principalement de l'énergie cinétique de mouvement des particules (atomes, molécules, ions). , électrons) et l’énergie d’interaction entre eux (intra- et intermoléculaire). L'énergie interne est affectée par les changements de l'état interne du système sous l'influence d'un champ externe ; L'énergie interne comprend notamment l'énergie associée à la polarisation du diélectrique dans un champ électrique externe et à l'aimantation d'un paramagnétique dans un champ magnétique externe.
L'énergie cinétique du système dans son ensemble et l'énergie potentielle due à la localisation spatiale du système ne sont pas incluses dans l'énergie interne. En thermodynamique, seule la variation de l'énergie interne dans divers processus est déterminée. Par conséquent, l’énergie interne est spécifiée jusqu’à un certain terme constant, en fonction de l’énergie prise comme zéro de référence. Énergie interne U en fonction de l'état est introduite par la première loi de la thermodynamique, selon laquelle la différence entre la chaleur Q transférée au système et le travail W effectué par le système dépend uniquement des états initial et final du système et ne dépend pas du chemin de transition, c'est-à-dire représente le changement d'état en fonction Δ U où U 1 et U2- l'énergie interne du système dans les états initial et final, respectivement. L'équation (1) exprime la loi de conservation de l'énergie appliquée aux processus thermodynamiques, c'est-à-dire processus dans lesquels le transfert de chaleur se produit. Pour un processus cyclique qui ramène le système à son état initial, Δ U= 0. Dans les processus isochores, c'est-à-dire traite à volume constant, le système n'effectue pas de travail en raison de l'expansion, W= 0 et la chaleur transférée au système est égale à l'incrément d'énergie interne : Qv= Δ U. Pour les processus adiabatiques, lorsque Q= 0, Δ U= -W. Énergie interne Le système en fonction de son entropie S, de son volume V et du nombre de moles m i du i-ème composant est le potentiel thermodynamique. Ceci est une conséquence des première et deuxième lois de la thermodynamique et s'exprime par la relation : 
Constante diélectrique relative. Constante électrique. Intensité du champ électrique.
Permittivité milieu - une grandeur physique qui caractérise les propriétés d'un milieu isolant (diélectrique) et montre la dépendance de l'induction électrique sur l'intensité du champ électrique. La constante diélectrique relative ε est sans dimension et montre combien de fois la force d'interaction entre deux charges électriques dans un milieu est moindre que dans le vide. Cette valeur pour l'air et la plupart des autres gaz dans des conditions normales est proche de l'unité (en raison de leur faible densité).
Pour la plupart des diélectriques solides ou liquides, la permittivité relative varie de 2 à 8 (pour un champ statique). La constante diélectrique de l'eau dans un champ statique est assez élevée - environ 80. La constante électrique (e 0) est une constante physique incluse dans l'équation des lois de l'électricité. champs (par exemple dans la loi de Coulomb) lors de l'écriture de ces équations sous une forme rationalisée, conformément à la coupe, des lignes électriques se forment. et mag. unités Système international d'unités ; selon l'ancienne terminologie, l'énergie électrique est appelée diélectrique. perméabilité au vide. où m 0 - constante magnétique. Contrairement au diélectrique perméabilité e, en fonction du type de substance, de la température, de la pression et d'autres paramètres, E. p e 0 ne dépend que du choix du système d'unités.
Par exemple, dans une gaussienne Système d'unités du SGH intensité du champ électrique en électrodynamique classique ( E) - caractéristique vectorielle de l'électricité. champ, une force agissant sur une particule électrique unitaire au repos dans un référentiel donné. charge. On suppose que l'introduction d'une charge (corps d'essai chargé) dans le champ E cela ne change rien. Parfois, au lieu de H. e. Ils disent simplement « champ électrique ». Dimension N.e. p. dans le système gaussien - L -1/2 M 1/2 T -1, en SI - LMT -3 I -1 ; unité de H. e. p. en SI est un volt par mètre (1 SGSE = 3,10 4 V/m). Distribution de H. e. les objets dans l'espace sont généralement caractérisés à l'aide d'une famille de lignes E(lignes de champ électrique), les tangentes au bord en chaque point coïncident avec les directions du vecteur E.
Comme tout champ vectoriel, le champ E est divisé en deux composantes : le potentiel ([ E n) = 0, E n = - j e) et vortex ( E B = 0, E B = [ UN m]). En particulier, électrique le champ créé par un système de charges stationnaires est purement potentiel. Électrique champ de rayonnement, y compris le champ E en el.-magp transversal. vagues, est purement vortex. Avec l'aimant vectoriel. induction DANS Il. p. constitue un 4-tenseur unifié du champ électromagnétique.
Donc purement électrique. le champ d'un système de charges donné n'existe que dans un système de référence « sélectionné », où les charges sont stationnaires. Dans d'autres systèmes de référence inertielle se déplaçant par rapport à celui « choisi » à partir d'une position stationnaire. vitesse toi, un autre champ magnétique apparaît DANS" = = [UE]/ , provoquée par l’apparition de convection. courants j=r toi/ (r est la densité de charge dans le système « sélectionné »).
