Формулы физика 7 11 класс: Основные формулы по физике с 7-11 классы

• Тепло – это форма энергии, передаваемая между двумя (или более) системами или системой и ее окружением за счет разницы температур. Единица СИ переданной тепловой энергии выражается в джоулях (Дж).
В системе СГС единицами тепла являются калория и килокалория (ккал).
1 кал = 4,186 Дж и 1 ккал = 1000 кал = 4186 Дж.
• Температура вещества – это физическая величина, которая измеряет степень нагревания или холода вещества. Единицей измерения температуры в системе СИ является кельвин (К), а °C является широко используемой единицей измерения температуры.
• Раздел науки, который занимается измерением температуры вещества, известен как термометрия. Прибор, используемый для измерения температуры тела, называется термометром.
• Термометр, откалиброванный по шкале температур, используется для измерения значения заданной температуры по этой шкале. Для измерения температуры выбирают две фиксированные опорные точки. Двумя удобными фиксированными контрольными точками являются точка льда и точка пара воды при стандартном давлении, которые известны как точка замерзания и точка кипения воды при стандартном давлении.
• Две знакомые температурные шкалы – это температурная шкала Фаренгейта и температурная шкала Цельсия. Точки льда и пара имеют значения 32°F и 212°F соответственно по шкале Фаренгейта и 0°C и 100°C по шкале Цельсия. По шкале Фаренгейта между двумя опорными точками 180 равных интервалов, а по шкале Цельсия — 100.
• Если t _c и t _F являются значениями температуры тела по шкале температуры Цельсия и шкале температуры Фаренгейта соответственно, то соотношение между температурой Фаренгейта и температурой Цельсия определяется выражением

• Идеальный газ подчиняется следующему закону. То есть PV = gRT, где P,V и T — давление, объем и температура газа соответственно, g — количество молей в идеальном газе, а R = 8,31 Дж моль ^-1 K ^-1 известная как универсальная газовая постоянная. Уравнение PV – gRT известно как уравнение идеального газа.
• Абсолютный минимум температуры идеального газа, полученный путем экстраполяции прямой линии графика P – T, оказывается равным – 273,15 °C и обозначается как абсолютный нуль. Абсолютная шкала температур (T) и шкала Цельсия связаны соотношением
t° C = T – 273,15
• Тепловое расширение
Увеличение размеров тела из-за повышения температуры называется тепловым расширением. Три типа расширения могут иметь место в твердых телах, а именно. линейное, поверхностное и объемное расширение,
(i) Линейное расширение: Увеличение длины твердого тела при нагревании называется линейным расширением.
Если температуру стержня исходной длины l повысить на небольшую величину Δt, его длина увеличится на Δl. Тогда линейное расширение определяется выражением
Δl = l ∞ Δt
, где a — коэффициент линейного расширения данного твердого тела. Единицей измерения α является градус Цельсия (°C ^-1 ) в СГС и кельвин (K ^-1 ) в системе СИ.
(ii) Поверхностное или расширенное расширение: Увеличение площади поверхности твердого тела при нагревании называется поверхностным расширением.
Если A ₀  является площадью твердого тела при 0°C, а A( его площадь при t°C, то A _t  = A ₀ (l + βt)
, где β известен как коэффициент поверхностного Единицей измерения β является °C ^-1 или K ^-1 .
(iii) Объемное расширение: Увеличение объема твердого тела при нагревании называется объемным расширением.
Изменение объема твердого тела с изменением температуры Δt определяется выражением Δv = V _γ  Δt
где y — коэффициент объемного расширения.
• Отношение между коэффициентами линейного расширения (α), поверхностного расширения (β) и объемного расширения (γ) задается как

• Для данного твердого тела три коэффициента расширения α , β, γ не являются постоянными. Их значения зависят от диапазона температур.
• Жидкости имеют только объемное расширение. Если не учитывать расширение твердого сосуда, то расширение жидкости называется кажущимся расширением. С другой стороны, если принять во внимание и расширение твердого тела, то оно называется реальным расширением жидкости. Установлено, что γ _r  = γ _a  + γ _g , где γ _r = коэффициент действительного расширения жидкости, γ _a = коэффициент кажущегося расширения жидкости и γ _g  = коэффициент объемного расширения контейнера (стеклянного ).
• Вода ведет себя аномально. Он сжимается при нагревании от 0 ° C до 4 ° C, но расширяется при нагревании выше 4 ° C. Таким образом, удельный объем воды минимален при 4°С или плотность воды максимальна при 4°С. Это свойство воды имеет важное экологическое значение.
• Термическое напряжение
Когда стержень удерживается между двумя неподвижными опорами и его температура повышается, неподвижные опоры не позволяют стержню расширяться, что приводит к напряжению, называемому термическим напряжением.
Термическое напряжение в стержне определяется как

, где Y — модуль Юнга для материала стержня, A — площадь поперечного сечения стержня, a — коэффициент линейного расширения, а F — развиваемая сила в стержень.

• Теплоемкость
Теплоемкость тела – это количество тепла, необходимое для повышения температуры всего тела на единицу градуса. Измеряется в калориях на °C или в джоулях на K.
Если Q количество тепла, необходимое для изменения температуры (Δt) вещества, то теплоемкость вещества определяется выражением

Размерная формула теплоты емкость [ML ² T ^-2 K ^-1 ],
• Удельная теплоемкость
Удельная теплоемкость (также называемая удельной теплоемкостью) вещества – это количество теплоты, необходимое для повышения температуры единицы массы вещества на 1 °C. Измеряется в кал г ^-1 (°C) ^-1 или в Дж кг ^-1 K ^-1 .
Удельная теплоемкость вещества определяется выражением

, где m — масса вещества, а Q — количество тепла, необходимое для изменения его температуры Δt.
• Молярная удельная теплоемкость вещества определяется как количество теплоты, необходимое для повышения температуры 1 моля вещества на 1°C.
Задается как

Единицей молярной удельной теплоемкости является Дж моль ^-1 К ^-1  в системе СИ и кал моль ^-1 °C ^-1 в системе СГС.
Размерная формула молярной удельной теплоемкости: [ML ² T ^-2 K ^-1  моль ^-1 ].
• Калориметрия
Калориметрия связана с измерением тепла, основной прибор для этой цели называется калориметром.
Когда два тела с разными температурами «смешиваются», теплота «перетекает» от тела с более высокой температурой к телу с более низкой температурой, пока не будет достигнута общая «равновесная» температура. Предполагая, что этот «теплообмен» ограничивается только двумя телами (т. е. пренебрегая любой потерей тепла в окружающую среду), из закона сохранения энергии мы имеем:
Количество тепла, полученное одним телом, = количество тепла, потерянное другим.
• Переход вещества из одного состояния (твердое, жидкое и газообразное) в другое называется изменением состояния.
• Переход из твердого состояния в жидкое называется плавлением, а из жидкого в твердое называется плавлением. Наблюдается, что температура остается постоянной до тех пор, пока не расплавится все количество твердого вещества, т. е. как твердое, так и жидкое состояние вещества сосуществуют в тепловом равновесии при переходе из твердого состояния в жидкое.
• Температура, при которой плавится твердое тело, называется точкой плавления. Величина температуры плавления твердого тела является характеристикой вещества и зависит также от давления.
• Таяние льда при повышенном давлении и повторное замораживание при снижении давления называется повторным гелеобразованием.
• Переход из жидкого состояния в парообразное (или газообразное) называется испарением. Температура, при которой сосуществуют жидкое и парообразное состояния вещества, называется его температурой кипения.
• Переход из твердого состояния в парообразное без прохождения через жидкое состояние называется сублимацией.
• Основная формула теплоты
Количество теплоты Q, необходимое для повышения температуры массы m вещества с удельной теплоемкостью s на t градусов, равно

т. е. необходимое количество теплоты = масса x удельная теплоемкость x изменение температуры
• Скрытая теплота
Скрытая теплота вещества – это количество тепловой энергии, необходимое для изменения состояния единицы массы вещества из твердого в жидкое или из жидкость в газ/пар без изменения температуры.
• Скрытая теплота плавления (L _f ) – это количество тепла на единицу массы, необходимое для превращения вещества из твердого состояния в жидкое при той же температуре и давлении. Скрытая теплота парообразования (L _v ) — теплота на единицу массы, необходимая для перехода вещества из жидкого состояния в парообразное без изменения температуры и давления.
• Теплопередача
Тепло может передаваться из одного места в другое тремя различными способами, а именно теплопроводностью, конвекцией и излучением. Проводимость обычно имеет место в твердых телах, конвекция — в жидкостях и газах, и для излучения не требуется никакой среды.
(i) Проводимость: Согласно Максвеллу, проводимость – это поток тепла через неравномерно нагретое тело из мест с более высокой температурой в места с более низкой температурой. Скорость теплопередачи равна

, где K называется теплопроводностью, а A — площадью поперечного сечения.
(ii) Конвекция: Максвелл определяет конвекцию как поток тепла за счет движения самого горячего тела, несущего с собой его тепло.
(iii) Излучение: Излучение – это способ передачи тепла, при котором тепло перемещается непосредственно из одного места в другое без участия какой-либо промежуточной среды.
• Теплопроводность определяется как тепловая энергия, передаваемая в единицу времени с единицы площади, имеющей единичную разницу температур на единицу длины. Это выражено в Js ^-1 m ^-1 °C ^-1 или W ^-1 K ^-1
• Тепловое сопротивление
Термическое сопротивление тела есть мера его сопротивления потоку тепла через это. Он определяется как

• Закон охлаждения Ньютона
Закон охлаждения Ньютона гласит, что скорость потери тепла телом прямо пропорциональна разнице температур тела и окружающей среды при условии, что разница температур небольшая, не более 40 °С.

– Знак ve означает, что с течением времени температура T снижается.
Когда объект с температурой T ₁ помещается в окружающую среду с температурой T ₂ , чистая энергия
излучается в секунду, тепловая энергия, переизлучаемая на единицу площади поверхности тела, в единицу времени и на единицу диапазона длин волн, постоянна и называется «мощностью излучения» (e _λ ) данной поверхности, данной температуры и длины волны. Его единица СИ составляет ^{джоунов -1} м ^-2 .
(ii) Поглощающая способность : Когда любое излучение падает на поверхность тела, часть его отражается, часть преломляется, а остальная часть поглощается этой поверхностью. Следовательно, «поглощающая способность» поверхности при данной температуре и для данной длины волны есть отношение тепловой энергии, поглощенной поверхностью, к полной энергии, падающей на нее в определенный момент времени. Он представлен (a _λ ). У него нет единицы измерения, так как это отношение.

(iii) Совершенно черное тело: Тело называется совершенно черным, если его коэффициент поглощения равен 1. Оно не отражает и не пропускает, а поглощает все падающие на него тепловые излучения, независимо от их длины волны.
(iv) Закон смещения Вейна: Этот закон гласит, что по мере повышения температуры максимальное значение лучистой энергии, излучаемой черным телом, смещается в сторону более коротких длин волн. Вайн обнаружил, что «Произведение длины волны пика ( λ _м ), а температура Кельвина (T) черного тела должна оставаться постоянной». λ _m x T= b
Где b — постоянная, известная как постоянная Вейна.