Фейнман - 04. Кинетика. Теплота. Звук (1055665)
Текст из файла
Р.фейнман, Р.Лейтон, М Сэндс ФЕЙНМАНОВСКИЕ ЛЕКЦИИ ПО ФИЗИКЕ 4. КИНЕТИКА. ТЕПЛОТА. ЗВУК Оглавление Глава 39 Кинетическая теория газов 8 1. Свойства вещества 8 2. Давление газа 8 3. Сжимаемость излучения 8 4. Температура и кинетическая энергия 8 5. Закон идеального газа Глава 40. Принципы статистической механики Э 1. Экспоненциапьная атмосфера З 2.
Закон Больцмана 8 3. Испарение жидкости э 4. Распределение молекул по скоростям з 5 Удельные теплоемкости газов 8 6. Поражение классической физики Глава 41 Броуновское движение 8 1. Равнораспределенне энергии 8 2. Тепловое равновесие излучения 8 3 Равномерное распределение и квантовый осциллятор з 4. Случайные блуждания Глава 42. Применения кинетической теории 9 1. Испарение 8 2.
Термоионная эмиссия 8 3. Тепловая ионизация 8 4. Химическая кинетика Э 5. Законы излучения Эйнштейна Глава 43 Диффузия 8 1. Столкновения молекул з 2. Средняя длина свободного пробега 8 3. Скорость дрейфа з 4. Ионная проводимость З 5 Молекулярная диффузия 8 6. Теплопроводность Глава 44 Законы термодинамики з 1. Тепловые машины; первый закон з 2. Второй закон з 3.
Обратимые машины 8 4. Коэффициент полезного действия идеальной машины з 5. Термодинамическая температура з 6. Энтропия Глава 45. Примеры из термодинамики з 1 Внутренняя энергия 5 5 7 13 14 21 25 25 28 30 32 37 41 45 45 49 55 59 64 64 70 71 74 77 82 82 86 88 91 93 97 99 99 103 106 112 115 Н8 124 124 0 2 Применения 8 3. Уравнение Клаузиуса — Клайперона Глава 46. Храновик и собачка 8 1. Как действует храповик 8 2. Храповик как машина а 3. Обратимость в механике 0 4.
Необратимость з 5. Порядок и энтропия Глава 47. Звук Волновое уравнение 8 1. Волны 8 2. Распространение звука 9 3. Волновое уравнение з 4. Решения волнового уравнения з 5. Скорость звука Глава 48. Биения 8 1. Сложение двух волн 9 2 Некоторые замечания о биениях и модуляции 9 3. Боковые полосы 9 4. Локализованный волновой пакет 9 5. Амплитуда вероятности частиц 8 6.
Волны в пространстве трех измерений 0 7. Собственные колебания Глава 49. Собственные колебания з 1. Отражение волн з 2 Волны в ограниченном пространстве и собственные частоты 8 3. Двумерные собственные колебания 9 4. Связанные маятники 0 5. Линейные системы Глава 50 Гармоники 0 1. Музыкальные звуки 8 2 Ряд Фурье 0 3. Качество и гармония з 4. Коэффициенты Фурье 9 5. Теорема об энергии 8 6.
Нелинейная реакция Глава 51. Волны 0 1. Волна от движущегося предмета з 2. Ударные волны 9 3. Волны в твердом теле з 4. Поверхностные волны Глава 52 Симметрия законов физики з 1. Симметричные операции 9 2. Симметрия в пространстве и времени 0 3.
Симметрия и законы сохранения 129 132 138 138 140 144 146 148 152 152 156 157 161 162 165 165 169 171 174 178 180 182 185 185 188 191 195 198 200 200 203 205 208 212 213 218 218 220 225 231 237 237 238 242 8 4. Зеркальное отражение я 5. Полярный и аксиальный векторы 5 б. Какая же рука правая? 8 7.
Четность не сохраняется! 8 8. Антивещество 8 9. Нарушенная симметрия 243 247 250 251 254 256 ~лев. ЛО КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ГАЗОВ й $, Свойства вещества й 2. Давление газа 3 3. Сжнмаемость излучения ф 1. Свойсагвгг вегцеегмвгз З 4. Температура и к"шетпческая энергия 5.
Закон идеального газа С атой главы мы начнем изучение новой темы, которая займет у нас довольно много времени. Мы начнем анализ свойств вещества с физической точки зрения. Зная, что вещество построено пз большого числа атомов или какихто других элементарных частей, взаиыодейстзующих электрически и подчиняющкхся законам механики, мы постараемся понять, почему скопления атомов ведут себя именно так, а не иначе. Нечего и говорить, что это трудная задача. И будет лучше, если мы с самого начала подчеркнем, что это чрезвычайно трудная задача и что решать ее нам придется совсем иными способами, чем раньше. Когда мы изучали механику и оптику, то могли начинать с точных формулировок некоторых законов, например законов Ньютона нли формулы для поля, порождаемого ускоренным зарядом.
Узнан их, мы сразу же могли объяснить бездну всяких явлений, а потом эти законы становились для нас прочной основой, опираясь на которую, мы совершенствовались и в механике, и з оптике. Мы моягем продолжать изучение и дальше, но мы не обнаругким при этом какую-то новую физику, мы просто будем решать старые задачи более точными математическими методами. Такой способ непригоден для изучения свойств вещества. Мы можем сказать о свойствах вещества лишь самые простые вещи. Предмет этот слишком сложен, чтобы можно было начать с самых основных законов, Мы по- прежнему будем пользоваться законами механики и электричества.
Но законы эти слишком далеки от тех свойств, которые мы собираемся Задачи в этой области столь сложны, что даже не очень четкая и половинчатая идея оправдывает затраченное на нее время, и можно то и дело возвращаться к одной и той же задаче, приближаясь понемногу к ее точному решению.
Так мы и поступаем в нашем курсе. И еще одна причина, по которой мы приступаем сейчас к изучению свойств веществ: нам уже приходилось встречать похожие идеи, например в химии. Некоторые нз них известны нам со школы. Было бы интересяо понять их с точки зрения физика. Вот один из самых увлекательных примеров: известно, что равные объемы газов содержат при одинаковом давлении и температуре равпоо число молекул.
Авогадро первым понял закон кратных отношений: из того, что в химической реакции между двумя газами объемы реагирующих газов относятся как целые числа, следует, что равные объемы содержат равное число атомов. Но почему в равных объемах содержится равное число атомов? Можно ли объяснить это, исходя из законов Ньютона? Для этого вам придется изучить эту главу.
Мы еще будем впоследствии много говорить о давлениях, объемах, температуре и теплоте. Мы обнару1ким при этом, что многие соотношения между свойствами вещества можно понять, ни слова не говоря об атомах. Например, если какое-нибудь тело сжать, оно нагреется; если тело нагревать, оно начнет расширяться. Связь мезкду этими явлениями можно понять, не изучая строения тела.
Занимающаяся такими вещами наука называется пюрэ1одинамикой. Конечно, глубокое понимание термодинамики возможно лишь после подробного изучения механизма, лежащего в основе того нли иного процесса. Вот этим мы н займемся: мы примем с самого начала тот факт, что все вещества состоят нз атомов, и постараемся понять своиства вещества н законы термодинамики. Итак, начнем изучение свойств газов, исходя из законов Ньютона.
ф 2. Даелетьые гизи Каждый знает, что газ оказывает давление. Но отчего? В этом надо разобраться как следует. Если бы наши уши были намного чувствительнее, чем они есть на самом деле, мы бы все время слышали страшный шум. Но природа позаботилась, чтобы наши уши не были столь восприимчивы, ведь они оказались бы для нас совершенно бесполезными — в них постоянно стоял бы дикий гул, похожий на шум от стартующей ракеты.
Дело в том, что барабанные перепонки наших ушей соприкасаются с воздухом, а воадух состоит из великого множества Ф и з. хр. з. Атома заза в ящике, р в котором движетея иортекь без треиия. беспорядочно движущихся молекул, которые, ударяясь о барабанные перепонки, создают такой шум, как будто сразу очень много барабанщиков отбивают беспорядочную дробь — бум, бум, бум... Однако мы не слышим этих звуков, потому что атомы очень малы, а уши наши недостаточно чувствительны. Беспорядочные удары молекул должны были бы собственно продавить барабанную перепонку, но ее непрестанно бомбардируют и с внутренней стороны, и в результате полная сила, действующая на перепонку, оказывается равной нулю. Если бы откачать воздух с одной стороны или хотя бы сделать разным его относительное количество с обеих сторон, то перепонка продавилась бы в ту или иную сторону, потому что бомбардировка с одной стороны оказалась бы гораздо сильнее.
Мы иногда испытываем зто неприятное ощущение, когда очень быстро поднимаемся в лифте или на самолете, а хуже всего, если мы еще при этом простужены (в этом случае распухшая слизистая оболочка закрывает каналы, соединяющие через носоглотку внутреннюю полость уха с внен|ним пространством, и таким образом оба давления не могут быстро уравняться.) Чтобы проанализировать это явление количественно, предположим, что газ находится в ящике, одна стенка которого представляет собой поршень, способный перемещаться (фиг. 39.1).
Найдем силу, с которой действуют на поршень находящиеся внутри ящика атомы. О поршень ударяются атомы, движущиеся внутри объема о' со всевозможными скоростями. Нредположим, что вне ящика ничего нет — сплошной вакуум. Что 'ке произойдет? Если предоставить поршень самому себе и не придерживать его, то с каждым ударом молекулы он будет приобретать небольшой импульс и постепенно будет вытолкнут совсем из ящика. Чтобы удержать его в ящике, придется приложить силу г". Какова должна быть эта сила? Говоря о силе, мы будем относить ее к единице площади: если площадь поршня равна А, то действующая на него сила будет пропорциональна площади. Определим давление как величину, равную отношению приложенной к поршню силы к площади поршня: (39.1) Чтобы лучше понять, для чего это делается, подсчитаем бес- конечно малую работу оИ', которую надо затратить, чтобы протолкнуть поршень на бесконечно малое расстояние — Ых (позднее это понадобится нам и для других целей); эта работа равна произведению силы на расстояние или, согласно (39.1), произведению давления, площади поршня и расстояния.
Все зто равно произведению давления на изменение объема, взятого с обратным знаком: а~«У = Р ( — а1х) = — РА«ь = — Ра««'. (39.2) (Произведение площади А на изменение высоты дл равно изменению объема.) Знак минус в этом выражении возникает из-за того, что при сжатии объем уменьшается; если принять это во внимание, то мы получим правильный результат: чтобы сп«ать газ, надо затра«пить работу. Итак, с какой силой надо давить на поршень, чтобы уравновесить удары молекул? При каждом ударе поршню сообщается некий импульс. В каждую секунду поршень получает определенный импульс и начинает двигаться. Чтобы предотвратить это, приложенная нами сила за секунду должна сообщить поршшо точно такой же ихп«ульс. Таким образом, сила равна импульсу, сообщенному поршню за 1 сек.
Характеристики
Тип файла DJVU
Этот формат был создан для хранения отсканированных страниц книг в большом количестве. DJVU отлично справился с поставленной задачей, но увеличение места на всех устройствах позволили использовать вместо этого формата всё тот же PDF, хоть PDF занимает заметно больше места.
Даже здесь на студизбе мы конвертируем все файлы DJVU в PDF, чтобы Вам не пришлось думать о том, какой программой открыть ту или иную книгу.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
