Билет 4.
Изопроцессы и их графики
Процессы, протекающие при неизменном значении одного из параметров, называются изопроцессами. Количественные зависимости между двумя макропараметрами газа при фиксированном значении третьего называются газовыми законами.
Опираясь на уравнение состояния идеального газа, рассмотрим физику явлений основных типов изопроцессов.
Процесс изменения термодинамической системы при постоянной температуре называется изотермическим процессом.
Этот процесс описывается законом Бойля-Мариотта:
Для поддержания температуры газа постоянной необходимо, чтобы газ имел возможность расшириться и при этом еще успевал интенсивно обмениваться теплотой с термодинамической системой, сохраняющей свою температуру неизменной. Иначе при сжатии или расширении температура газа будет заметно меняться. График изотермического процесса на плоскости (p, V) представляет собой гиперболу, которая называется изотермой.
Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном давлени и называется изобарным процессом. Чтобы в течение всего процесса давление газа в сосуде было постоянным, он должен иметь подвижную стенку. График изобарного процесса на плоскости (V, T) представляет собой прямую, которая называется изобарой. Описывается законом Гей-Люссака:
Процесс изменения состояния термодинамической системы при постоянном объеме называется изохорным процессом. Объем газа остается постоянным, если газ заключается в герметичный сосуд.
График изохорного процесса на плоскости (p, T) представляет собой прямую, которая называется изохорой. Описывается законом Шарля:
Поперечные и продольные волны
Процесс распространения колебаний в пространстве называется волной. При распространении волн в шнуре или на поверхности воды колебания происходят перпендикулярно направлению распространения волн. Волны, в которых колебания происходят перпендикулярно направлению распространения называются поперечными.
Звуковыми волнами или просто звуком принято называть волны, воспринимаемые человеческим ухом. Диапазон звуковых частот лежит в пределах приблизительно от 20 Гц до 20 кГц. Волны с частотой менее 20 Гц называются инфразвуком, а с частотой от 20 кГц до 1 ГГц – ультразвуком, от 1 ГГц – гиперзвуком.
При распространении звуковой волны частицы среды совершают колебания вдоль направления распространения колебаний. Волны, в которых колебания происходят вдоль направления распространения волны, называются продольными.
Продольные волны могут возникать в газах, жидкостях и твердых телах; поперечные волны распространяются в твердых телах, в которых возникают силы упругости при деформации сдвига или под действием сил поверхностного натяжения и силы тяжести.
И в поперечных и в продольных волнах процесс распространения колебаний не сопровождается переносом вещества. В каждой точке пространства частицы совершают колебания относительно положения равновесия, что сопровождается передачей энергии колебаний от одной точки среды в другой.
Скорость распространения колебаний ϑ в пространстве называется скоростью волны. Расстояние между ближайшими друг к другу точками, колеблющимися в одинаковых фазах, называются длиной волны. Связь между длиной волны λ, скоростью волны ϑ и периодом колебаний T дается выражением
Так как 
, то скорость волны связана с частотой колебаний уравнением:
При возникновении волн их частота определяется частотой колебаний источника волн, а скорость зависит от свойств среды. Поэтому волны одной и той же частоты имеют различную длину в разных средах.
Поверхность, на которой все точки колеблются в одинаковой фазе, называются волновой поверхностью (волновым фронтом). Линия, перпендикулярная волновой поверхности, называется лучом. Распространение волн происходит по направлению луча.