Элементы квантовой механики Молекулярные спектры Полупроводники Ядерная физика Кинематика примеры задач

Физика. Конспекты, примеры решения задач

Соединение конденсаторов.

Последовательное соединение.

Рассмотрим (рис.4) батарею конденсаторов, соединенных последовательно. Заряды конденсаторов равны друг другу и заряду батареи, а напряжение батареи равно U=U1+U2+…+Un. Запишем формулу (3) для каждого конденсатора и для батареи:

;  => 

Параллельное соединение.

Рассмотрим батарею параллельно соединенных конденсаторов (рис.5). Напряжение на конденсаторах одинаково и равно напряжению батареи U=U1=U2=…=Un, а заряд батареи равен q=q1+q2+…+qn. Для каждого конденсатора запишем формулу (3):

;

 (6)

Соединение проводников.

При последовательном соединении заряд не теряется ни на одном из участков цепи, следовательно, сила тока во всех проводниках одинакова, а напряжение складывается U=U1+U2+…+Un. Запишем формулу (4) для каждого участка и для всей цепи:

 

R=R1+R2+…+Rn (6)

При параллельном соединении проводников напряжение на участках цепи одинаково, так как электрическое поле потенциально и работа по перенесению зарядов не зависит от формы пути. Потери зарядов на участках цепи нет, следовательно сила тока в ветвях складывается I=I1+I2+…+In. Запишем формулу (4) для каждого участка и для всей цепи:

 

 (7)

Пример 2.3. Найти изменение энтропии при изобарическом расширении 6,6 г водорода от объема V1 до объема V2=2V1.

Дано:  m = 6,6 г = 6,6∙10-3 кг,

V2 =2V1,

P = const,

μ=2∙10-3 кг/моль.

Найти: ΔS.

Решение

При переходе вещества из состояния 1 в состояние 2 изменение энтропии:

, (2.3.1)

где 1 и 2 – пределы интегрирования, соответствующие начальному и конечному состояниям газа; Q – количество теплоты, сообщенное газу.

Согласно первому началу термодинамики:

, (2.3.2)

где dU – изменение внутренней энергии газа; dА – работа, совершенная газом против внешних сил.

Изменение внутренней энергии газа:

. (2.3.3)

Водород – двухатомный газ, следовательно, i=5.

Работа, совершаемая при изменении объема V газа:

.  (2.3.4)

Т.о.:

. (2.3.5)

Давление, под которым находится газ и изменение температуры, найдем из уравнения Менедлеева-Клапейрона:

,  (2.3.6)

. (2.3.7)

Подставим (2.3.6) и (2.3.7) в (2.3.5):

. (2.3.8)

Полученное выражение подставим в (2.3.1):

.

Подставим числовые данные:

.

Ответ: изменение энтропии ΔS=66,5Дж/К.


Анализ электрических цепей