Агрегатные состояния вещества. Электростатика. Потенциал электрического поля. Проводник в электростатическом поле

Агрегатные состояния вещества

Агрегатные состояния вещества – состояния одного и того же вещества, переходы между которыми сопровождаются скачкообразным изменением его физических свойств (твердое, жидкое, газообразное). Агрегатное состояние зависит от соотношения между средней потенциальной энергией взаимодействия молекул (e_п) и средней кинетической энергией молекулы (e_к). Твердое:  e_п >> e_к; жидкое: e_п ~ e_к; газообразное: e_п << e_к.

В газах межмолекулярные расстояния велики, молекулы почти не взаимодействуют друг с другом и двигаются практически свободно, заполняя весь объем. В жидкостях и твердых телах молекулы расположены значительно ближе друг к другу и взаимодействуют сильнее. Это приводит к сохранению ими своего объема.

Тепловое движение в газах представляет собой практически свободное движение молекул с периодическими упругими ударами. В жидкостях – сочетание малых колебаний около положений равновесия и частых перескоков из одного положения в другое, поэтому жидкости не сохраняют свою форму. В твердых телах – лишь колебания около положений равновесия, поэтому твердые тела сохраняют свою форму.

Фаза – совокупность всех частей системы, обладающих  одинаковым химическим составом и находящихся в одинаковом состоянии.

Фазовое превращение – переход вещества из одной фазы в другую.

Фазовое превращение  Iрода – сопровождаются выделением или поглощением тепла (лед – вода, вода – пар, йод – пары йода и т. п.). Для таких фазовых переходов характерно одновременное постоянство давления и температуры, но изменение соотношения между массами двух фаз.

Фазовое превращение  II  рода – не сопровождаются выделением или поглощением тепла. При этом некоторые величины (например, удельная теплоемкость) изменяются скачком (ферромагнетик – парамагнетик, проводник – сверхпроводник и т. п.).

На диаграмме  p–Т  или подобной две фазы могут находиться в равновесии не при любых значениях параметрах, а только при тех, которые связаны определенным соотношением. Например, p(Т) – уравнение фазового равновесия. На диаграмме ему соответствует кривая фазового равновесия. Три фазы могут находиться в равновесии только в одной точке на диаграмме – тройной точке (только при одних значениях параметров). Например, для воды равновесие льда, воды и пара  определяется параметрами  p = 6×10² Па, T = 273,16 К.

Удельная теплота фазового перехода –

Силы поверхностного натяжения – нескомпенсированные силы, действующие на молекулы жидкости, находящиеся в поверхностном слое.

Критическое состояние (критическая точка) – предельное состояние равновесия двухфазной системы, в котором обе фазы становятся тождественными по своим свойствам. Теплота фазового перехода в критической точке равна нулю. Для воды: p = 218×атм, T = 647 К.

Уравнение Клапейрона-Клаузиуса  .  Дополнительная энергия свободной поверхности жидкости  .  Сила, действующая на границу жидкости  .  Угол смачивания на границе раздела трех веществ  .  Дополнительное давление под искривленной поверхностью жидкости (формула Лапласа)  .  Высота столбика жидкости в капиллярной трубке  

Электростатика

Электрический заряд – свойство тел создавать в окружающем пространстве электрическое поле и реагировать на другие электрические поля.

В системе СИ единица заряда (кулон)является не основной, а производной и определяется через основную единицу для измерения электрических величин – единицу силы тока – ампер: 1 Кл = 1 А×с.

Различают два вида зарядов, условно называемых положительными и отрицательными; при этом одноименные заряженные частицы отталкиваются, а разноименные – притягиваются друг к другу.

Электрический заряд дискретен: существует минимальный элементарный заряд (е), которому кратны все наблюдающиеся в природе заряды тел и частиц. Заряды электрона и протона по модулю равны элементарному. В единицах СИ элементарный заряд  е = 1,6×10^–19 Кл.

Точечный заряд – заряженное тело, размерами которого в данной задаче