Вопрос 1

Консервативные силы (потенциальные силы) - это силы, работа которых не зависит от вида и формы траектории, и определяется только начальным и конечным положением этой точки – это силы, работа по любой замкнутой траектории которых равна 0. Примерами консервативных сил являются: сила тяжести, сила упругости, сила гравитации, сила электростатического взаимодействия. Если в системе действуют только консервативные силы, то механическая энергия системы сохраняется.

Неконсервативные силы – силы, работа которых зависит от траектории и пройденного пути. Среди них выделяют диссипативные и гироскопические. диссипативными называются такие силы, полная работа которых при любых движениях в замкнутой системе всегда отрицательна. Примерами неконсервативных сил являются сила трения, сила сопротивления воздуха и жидкости. Гироскопические силы зависят от скорости движения материальной точки и действуют перпендикулярно этой скорости. Работа этих сил всегда равна нулю. Например, гироскопическими силами являются сила Лоренца.

Работа консервативных сил, действующей на тело, равна убыли потенциальной энергии тела. A= Ep1 – Ep2. По замкнутой же траектории она равна нулю.

Ep2(Дж) – потенциальная энергия тела в конечной точке;

Ep1(Дж) – потенциальная энергия тела в начальной точке;

A(Дж) – работа консервативной силы.

Когда действуют консервативные силы, есть потенциальная энергия взаимодействия. Поэтому, консервативные силы часто называют потенциальными силами.

Потенциальная энергия – энергия взаимодействия тел, либо частей тела, между собой. Для консервативной силы потенциальная энергия зависит только от расстояния между двумя взаимодействующими телами.

Вопрос 2

Явлениями переноса - группа необратимых процессов, в термодинамически неравновесных системах, в которых происходит пространственный перенос энергии (теплопроводность), массы (диффузия) и импульса (вязкость).

Теплопроводность - если в одной области газа температура больше, чем в другой, то с течением времени вследствие постоянных столкновений молекул происходит процесс выравнивания средних кинетических энергий молекул, то есть процесс выравнивания температуры. Подчиняется закону Фурье.

Диффузия – процесс самопроизвольного проникновения и перемещения частиц вещества – сводится к перемещению массы, продолжается пока не произойдет выравнивание плотности. Подчиняется закону Фика.

Внутреннее трение (вязкость) – процесс трения между слоями вещества, движущимися с разными скоростями. Приводит к переносу импульса от одного движущегося слоя жидкости или газа к другому соприкасающемуся с ним слою. Подчиняется закону Ньютона.

Длина свободного пробега – это путь, который проходит молекула за время между двумя последующими столкновениями. Это случайная величина. Каждая конкретная молекула из-за молекулярного хаоса от столкновения к столкновению пробегает разный путь, который определяется набором случайных факторов. Из-за большого количества молекул правомерен вопрос о наличии непрерывной функции, характеризующей распределение молекул по длинам свободного пробега. Оно равно:

dP(x)/d(x)=(1/λ)exp(-x/λ) – функция распределения молекул по длинам свободных пробегов. Вывод формулы большой, полностью посмотреть можно тут:

UPD: https://studopedia.su/9_1036_raspredelenie-po-dlinam-probega-srednyaya-dlina-svobodnogo-probega.html?ysclid=lc645dfrut331629689

Средняя длина свободного пробега (λ) - среднее расстояние, проходимое молекулой между двумя последовательными столкновениями. За одну секунду молекула проходит в среднем путь, равный средней скорости молекул v. Если за одну секунду молекула претерпевает z столкновений, то средняя длина свободного пробега будет равна:

λ = v/z = v/(корень 2)*pi*d^2*n*v = 1/(корень 2)*pi*d^2*n = kT/(корень 2)*pi*d^2*p

d – эффективный диаметр молекулы

n – число молекул в единице объёма

Билет 13: