Только для чтения — сохраните коп... Физика - ТОД - 510 Билет №10 1. Кристаллические и аморфные тела. Упругие и пластические деформации твёрдых тел. 2. Управление состояния идеального газа (уравнение Менделеева — Клапейрона). Изопроцесы. 3. Луч света падает на поверхность воды под углом 40°. Под каким углом должен упасть луч на поверхность стекла, чтобы угол преломления оказался таким же?

Билет №10

1. Кристаллические и аморфные тела.

   Кристаллические тела — это твёрдые тела, в которых атомы, молекулы или ионы расположены в строго определённом порядке, образуя кристаллическую решётку. Это определяет их анизотропию (различные свойства в разных направлениях) и наличие определённой температуры плавления.

   Аморфные тела — это твёрдые тела, в которых частицы расположены хаотично, без строгой упорядоченности. Они изотропны (свойства одинаковы во всех направлениях) и размягчаются постепенно при нагревании, не имея определённой температуры плавления (например, стекло, пластик).

2. Упругие и пластические деформации твёрдых тел.

   Упругая деформация — это деформация, которая полностью исчезает после снятия нагрузки. Тело возвращается к своей первоначальной форме и размерам (например, растяжение пружины).

   Пластическая деформация — это деформация, которая не исчезает полностью после снятия нагрузки. Тело сохраняет изменённую форму и размеры (например, изгиб металлической проволоки).

3. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева — Клапейрона). Изопроцессы.

   Уравнение состояния идеального газа, также известное как уравнение Менделеева — Клапейрона, связывает давление \( p \), объём \( V \) и абсолютную температуру \( T \) идеального газа:

   \[ pV = nRT \]

   где \( n \) — количество вещества (в молях), а \( R \) — универсальная газовая постоянная.

   Изопроцессы — это процессы, протекающие при постоянном одном из параметров газа:

   • Изотермический процесс: \( T = \text{const} \). \( pV = \text{const} \) (Закон Бойля — Мариотта).
   • Изобарный процесс: \( p = \text{const} \). \( \frac{V}{T} = \text{const} \) (Закон Гей-Люссака).
   • Изохорный процесс: \( V = \text{const} \). \( \frac{p}{T} = \text{const} \) (Закон Шарля).
4. Луч света падает на поверхность воды под углом 40°. Под каким углом должен упасть луч на поверхность стекла, чтобы угол преломления оказался таким же?

   Для решения этой задачи нам понадобится показатель преломления воды \( n_{\text{воды}} \) и стекла \( n_{\text{стекла}} \).

   По закону Снеллиуса (закону преломления света):

   \[ \frac{\sin \alpha}{\sin \beta} = \frac{n_2}{n_1} \]

   где \( \alpha \) — угол падения, \( \beta \) — угол преломления, \( n_1 \) — показатель преломления среды, из которой свет падает, \( n_2 \) — показатель преломления среды, в которую свет входит.

   В нашем случае свет падает из воздуха (примем \( n_{\text{воздуха}} \approx 1 \)).

   Для воды:

   Дано: \( \alpha_{\text{воды}} = 40^{\circ} \), \( n_{\text{воды}} ~ 1.33 \) (среднее значение).

   Найдём угол преломления \( \beta_{\text{воды}} \):

   \[ \frac{\sin 40^{\circ}}{\sin \beta_{\text{воды}}} = \frac{1.33}{1} \]

   \[ \sin \beta_{\text{воды}} = \frac{\sin 40^{\circ}}{1.33} ~ \frac{0.6428}{1.33} ~ 0.4833 \]

   \[ \beta_{\text{воды}} = \arcsin(0.4833) ~ 28.9^{\circ} \]

   Для стекла:

   Условие: угол преломления должен быть таким же, то есть \( \beta_{\text{стекла}} = \beta_{\text{воды}} ~ 28.9^{\circ} \).

   Показатель преломления стекла \( n_{\text{стекла}} ~ 1.52 \) (среднее значение).

   Найдем угол падения \( \alpha_{\text{стекла}} \) на поверхность стекла:

   \[ \frac{\sin \alpha_{\text{стекла}}}{\sin 28.9^{\circ}} = \frac{1.52}{1} \]

   \[ \sin \alpha_{\text{стекла}} = \sin 28.9^{\circ} \cdot 1.52 ~ 0.4833 \cdot 1.52 ~ 0.7346 \]

   \[ \alpha_{\text{стекла}} = \arcsin(0.7346) ~ 47.3^{\circ} \]

   Ответ: луч должен упасть на поверхность стекла под углом приблизительно 47.3°.