Физика 10 класс (ЕМН/ОГН): МКТ, термодинамика и электростатика

Три постулата молекулярно-кинетической теории. Опытные подтверждения МКТ: диффузия и броуновское движение. Масса молекулы. Количество вещества (ν), постоянная Авогадро (N_A), молярная масса (M).

Модель идеального газа. Давление газа с точки зрения МКТ. Основное уравнение МКТ идеального газа: p = 1/3 n m₀ v_кв² = 2/3 n E_k. Абсолютная температура Кельвина. Постоянная Больцмана k. Связь температуры и средней кинетической энергии: E_k = 3/2 k T. Средняя квадратичная скорость.

Уравнение Менделеева — Клапейрона: p · V = (m / M) · R · T. Универсальная газовая постоянная R. Изопроцессы: изотермический (закон Бойля — Мариотта, T=const), изобарный (закон Гей-Люссака, p=const), изохорный (закон Шарля, V=const). Графики изопроцессов в осях p-V, p-T, V-T.

Внутренняя энергия идеального одноатомного газа: U = 3/2 (m/M) R T. Работа газа при изобарном расширении: A = p · ΔV. Геометрический смысл работы. Первый закон термодинамики: Q = ΔU + A. Применение первого закона к изотермическому, изобарному, изохорному и адиабатному процессам.

Второе начало термодинамики (Клаузиус, Кельвин). Необратимость реальных процессов в природе. Идеальная тепловая машина Сади Карно. Максимальный КПД цикла Карно: η_max = (T₁ - T₂) / T₁. Поверхностное натяжение жидкости: σ = F / l. Капиллярные явления и формула Жюрена: h = (2σ) / (ρ g r). Механические свойства твердых тел: закон Гука для механического напряжения: σ = E · ε.

Электрическое поле как материальный посредник взаимодействия зарядов. Напряженность электрического поля (E = F / q). Напряженность поля точечного заряда: E = k q / (ε r²). Линии напряженности. Принцип суперпозиции электрических полей: E = Σ E_i. Однородное электростатическое поле.

Работа электростатического поля при перемещении заряда: A = q (φ₁ - φ₂). Потенциальный характер поля. Потенциал (φ) и разность потенциалов (напряжение U). Связь напряженности и напряжения в однородном поле: E = U / d. Эквипотенциальные поверхности. Электростатическая защита проводников. Поляризация диэлектриков.

Понятие электроемкости: C = q / U. Единица Фарад (Ф). Плоский конденсатор: C = (ε ε₀ S) / d. Электрическая постоянная ε₀. Соединения конденсаторов (параллельное: C = ΣC_i, последовательное: 1/C = Σ 1/C_i). Энергия заряженного конденсатора: W = (C U²) / 2. Плотность энергии поля.

Сторонние силы. Источники постоянного тока. Электродвижущая сила (ЭДС, E). Внутреннее сопротивление источника (r). Закон Ома для полной (замкнутой) цепи: I = E / (R + r). Напряжение на зажимах источника. Ток короткого замыкания: I_кз = E / r. КПД источника тока.

Носители заряда в металлах, электролитах, газах, вакууме и полупроводниках. Законы электролиза Фарадея: m = k · I · t. Собственная и примесная проводимость полупроводников (электроны и дырки, p-n переход, полупроводниковый диод). Самостоятельный и несамостоятельный разряды в газах.