Przemiany gazowe, termodynamika, optyka.

• Prawo odbicia Jeżeli światło pada na powierzchnię zwierciadlaną, to ulega odbiciu, przy czym promień padający, normalna do powierzchni odbijającej i promień odbity leżą w jednej płaszczyźnie, a kąt padania jest równy kątowi odbicia. • Prawo załamania Jeżeli wiązka światła pada ukośnie na granicę dwóch ośrodków, to ulega załamaniu. Promień padający, normalna do powierzchni granicznej i promień załamany leżą w jednej płaszczyźnie, a stosunek sinusa kąta padania do sinusa kąta załamania jest dla danych dwóch ośrodków wielkością stałą, którą nazywamy względnym współczynnikiem załamania n12.Bieg wiązki światła przechodzącej przez granicę dwóch ośrodków jest odwracalny. Jeżeli światło przechodzi z ośrodka 1 do ośrodka 2 i ugina się na granicy w kierunku do normalnej, to mówimy, że ośrodek 2 jest optycznie gęstszy niż ośrodek 1.Jeżeli światło przechodzi z ośrodka 1 do ośrodka 2 i ugina się na granicy w kierunku od normalnej, to mówimy, że ośrodek 2 jest optycznie rzadszy od ośrodka 1. • Względny współczynnik załamania ośrodka 2 (do którego światło weszło) względem ośrodka 1 (z którego światło wyszło) jest równy stosunkowi prędkości światła w ośrodku 1 do prędkości światła w ośrodku 2.gdzie: v1, v2 – prędkości światła w ośrodkach 1 i 2,λ1, λ2 – długości fal świetlnych w ośrodkach 1 i 2. • Bezwzględny współczynnik załamania danego ośrodka jest równy stosunkowi prędkości światła w próżni do prędkości w danym ośrodku. gdzie: c – prędkość światła w próżni, v – prędkość światła w danym ośrodku.• Całkowite wewnętrzne odbicie zachodzi wówczas, gdy promień świetlny, przechodząc z ośrodka gęstszego optycznie do rzadszego optycznie (np. ze szkła do powietrza), pada na granicę tych ośrodków pod kątem większym od kąta granicznego αgr. Promień odbija się wówczas od granicy i wraca do ośrodka, z którego wyszedł (dla kąta padania α = αgr promień biegnie dokładnie wzdłuż granicy ośrodków). Zjawisko jest wykorzystywane np. w medycynie i w telekomunikacji (światłowody). • Równanie stanu gazu określa związek pomiędzy trzema parametrami gazu znajdującego się w szczelnym naczyniu (masa gazu nie zmienia się). Równanie to ma postać. stała Boltzmanna k = 1,38·10 -23 Izobaryczna, proces termodynamiczny zachodzący bez zmiany ciśnienia w układzie (np. ogrzewanie gazu pod stałym ciśnieniem) v/t=const opisuje tzw. prawo Guy-Lusaca:Dla danej stałej masy gazu iloraz jego objętości i temperatury bezwzględnej jest wielkością stałą. ΔU = Q + Wz (sprężanie izobaryczne) lub ΔU = Q – Wz (rozprężanie izobaryczne) Przykładem takiej przemiany jest ogrzewanie gazu w szczelnym naczyniu, które zamknięte jest ruchomym tłokiem mogącym się swobodnie przesuwać.Izochoryczna, proces termodynamiczny zachodzący bez zmiany objętości układu (np. przemiana chemiczna zachodząca w zamkniętym naczyniu) p/t=const opisuje tzw. prawo Charlesa: Dla danej stałej masy gazu iloraz jego ciśnienia i temperatury bezwzględnej jest wielkością stałą. ΔU = Q (ogrzewanie izochoryczne) lub ΔU = –Q (ochładzanie izochoryczne); Izotermiczna, proces termodynamiczny zachodzący bez zmiany temperatury układu (np. przemiany fazowe: topnienie, wrzenie i in.) pv=const Q = –Wz lub Q = Wu, zaś ΔU = 0. Przykładem takiej przemiany jest bardzo powolne sprężanie gazu w naczyniu o ściankach dobrze przewodzących ciepło (temperatura gazu jest wówczas równa temperaturze otoczenia). • Przemiana adiabatyczna (p, V, T – zmieniają się, ale Q = 0)Równanie przemiany: pּVκ = const. Energia wewnętrzna, U [J] jeden z parametrów określających stan układu termodynamicznego; jest równa całkowitej energii układu makroskopowego (nie uwzględnia się w energii wewnętrznej energii kinetycznej ruchu układu jako całości i energii potencjalnej układu w zewnętrznych polach sił); zmiany energii wewnętrznej w dowolnym procesie termodynamicznym określa I zasada termodynamiki.Ciepło właściwe, pojemność cieplna właściwa, stosunek pojemności cieplnej substancji do jej masy; Ciepło, jeden z 2 sposobów przekazywania energii (drugim sposobem jest praca) między układami makroskopowymi pozostającymi we wzajemnym kontakcie; polega na przekazywaniu energii chaotycznego ruchu cząstek w zderzeniach cząstek tworzących te układy, z czym wiąże się zmiana energii wewnętrznej układów; taki proces wymiany energii nazywa się wymianą ciepła, a zmiana energii wewnętrznej układu w tym procesie - ilością ciepła; efektem wymiany ciepła jest zwykle (z wyjątkiem przemian fazowych) zmiana temperatury układów; jednostką ilości ciepła w układzie SI jest dżul (dawniej kaloria). Q=mcwDt [J] Q=rm zasady termodynamiki: I - suma ilości ciepła pobranej przez układ i pracy wykonanej nad układem jest równa przyrostowi jego energii wewnętrznej; II - niemożliwy jest proces, w którym ciepło pobrane przez układ byłoby całkowicie zamienione na pracę; Równanie soczewki ma postać: gdzie: n – względny współczynnik załamania materiału soczewki względem ośrodka otaczającego, r1, r2 – promienie krzywizny,f – ogniskowa soczewki.Dla krótkowidza dwuwklęsła, dla dalekowidza dwuwypukła.