Формулы по физике 10 класс

Физика 10 класс

Основы молекулярно-кинетической теории

• Относительная молекулярная масса
  Относительная молекулярная (или атомная) масса вещества (M_r) — отношение массы молекулы (или атома) (m₀) данного вещества к 1/12 массы атома углерода (m_0C).
  

• Постоянная Авогадро
  Постоянная Авогадро — величина, равная числу молекул в одном моле; определяется числом молекул в 12 граммах углерода.
  N_A=6,02×10²³
  СИ: моль^-1

• Молярная масса
  Молярная масса (M) вещества — это масса вещества, взятого в количестве одного моля и равная произведению массы молекулы (m₀) на постоянную Авогадро (N_A).
  
  
  СИ: кг/моль

• Количество вещества
  Количество вещества (v) равно отношению:
  1) числа молекул (N) в данном теле к постоянной Авогадро (N_A), т.е. к числу молекул в одном моле вещества: ;
  2) массы вещества (m) к его молярной массе (М): 
  СИ: моль

• Число молекул (атомов)
  Число молекул (N) любого количества вещества массой (m) и молярной массой (М) равно: 

• Концентрация молекул
  Концентрация молекул (n) — это число молекул (N) в единице объёма (V), занимаемого этими молекулами, — определяется, как 
  СИ: м³

• Давление газа (основное уравнение молекулярно- кинетической теории газа)
  Давление (p) газа на стенку сосуда пропорционально концентрации (n) молекул (атомов), массе (m₀) одной молекулы (атома) и средней квадратичной скорости () молекулы (атома).
  
  СИ: Па

• Давление идеального газа
  Давление идеального (p) газа пропорционально произведению концентрации молекул (n) на среднюю кинетическую энергию поступательного движения молекул ().
  
  СИ: Па

Температура. Энергия теплового движения молекул

• Абсолютная температура
  Любое значение абсолютной температуры (T) по шкале Кельвина на 273 градуса выше соответствующей температуры (t) по шкале Цельсия.
  T = t + 273
  СИ: K

• Постоянная Больцмана
  Постоянная Больцмана — величина, связывающая температуру в энергетических единицах (Дж) с температурой (Т) в Кельвинах.
  k = 1,38×10^-23
  СИ: Дж/K

• Средняя кинетическая энергия молекул газа
  Средняя кинетическая энергия () хаотичного поступательного движения молекул газа пропорциональна абсолютной температуре (T).
  
  СИ: Дж

• Связь давления газа, концентрации его молекул и температуры
  При одинаковых давлениях (p) и температурах (T) концентрация молекул (n) у всех газов одна и та же.
  
  СИ: Па

• Средняя скорость молекул газа
  Средняя квадратичная скорость () теплового движения молекулы газа пропорциональна абсолютной температуре (T) и обратно пропорциональна массе молекулы (m₀).
  
  СИ: м/с

• Универсальная газовая постоянная
  Универсальная газовая постоянная (R) — величина, равна произведению постоянной Больцмана (k) и постоянной Авогадро (N_A)
  
  СИ: Дж/(моль×K)

Газовые законы

• Уравнение состояния идеального газа
  Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона) связывает давление (р), объём (V) и температуру (T) идеального газа произвольной массы (m), в данном состоянии идеального газа.
  ,
  где M – молярная масса, R – универсальная газовая постоянная.

• Уравнение Клапейрона
  Переход данной массы идеального газа из одного состояния в другое подчиняется соотношению
  

• Закон Бойля-Мариотта (изотермический процесс)
  Для газа данной массы при переходе из одного состояния в другое при постоянной температуре (T) произведение давления (р) газа на его объём (V) не меняется.
  , (при T=const)

• Закон Гей-Люссака (изобарный процесс)
  Для газа данной массы при переходе из одного состояния в другое при постоянном давлении (р) отношение объёма (V) к абсолютной температуре (T) есть величина постоянная для всех газовых состояний.
  , (при p=const)

• Закон Шарля (изохорный процесс)
  Для газа данной массы при переходе из одного состояния в другое при постоянном объёме (V) отношение давления (р) к абсолютной температуре (T) есть величина постоянная для всех газовых состояний.
  , (при p=const)

• Закон Дальтона
  Для разреженных (идеальных) газов давление (р) смеси равно сумме парциальных давлений (р₁, р₂,… р_n) компонентов смеси.
  
  СИ: Па

Свойства паров, жидкостей и твердых тел

• Давление насыщенного пара
  Давление насыщенного пара (p₀) не зависит от объёма, а зависит от температуры (T) и концентрации молекул пара (n)
  ,
  где k – постоянная Больцмана
  СИ: Па

• Относительная влажность воздуха
  Относительной влажностью воздуха (φ) называют отношение парциального давления (р) водяного пара, содержащегося в воздухе при данной температуре, к давлению (р₀) насыщенного пара при той же температуре, выраженной в процентах.
  %
  СИ: %

• Абсолютная влажность воздуха
  Абсолютная влажность воздуха (ρ):
  1) давление, оказываемое водяным паром при данных условиях: ;
  2) это масса (m) водяного пара в единице объёма (V = 1 м³) воздуха: ;
  СИ: Па, кг/м³

• Коэффициент поверхностного натяжения жидкости
  Коэффициент поверхностного натяжения (σ) жидкости равен отношению модуля силы поверхностного натяжения (F) к длине (l) границы поверхности натяжения, на которую действует эта сила.
  
  СИ: Н/м

• Высота поднятия жидкости в капилляре
  Высота (h) поднятия жидкости в капиллярной трубке (капилляре) прямо пропорциональна коэффициенту поверхностного натяжения (σ) и обратно пропорциональна плотности жидкости (ρ) и радиусу (r) капиллярной трубки.
  

• Капиллярное давление
  Капиллярное давление (p) жидкости в капилляре пропорционально коэффициенту поверхностного натяжения (σ) и обратно пропорционально радиусу капиллярной трубки (r).
  
  СИ: Па

• Абсолютная деформация (удлинение — сжатие)
  Абсолютная деформация (Δl) — разность линейных размеров (l₀и l) твердого тела до и после приложения к нему силы.
  
  СИ: мм

• Относительная деформация (удлинение — сжатие)
  Относительная деформация (ε) — отношение абсолютной деформации (Δl) к начальной длине твердого тела (l₀).
  

• Механическое напряжение
  Механическое напряжение (σ) — это отношение модуля силы упругости (F) к площади поперечного сечения (S) тела.
  
  СИ: Па

• Закон Гука для твердого тела
  При малых деформациях напряжение (σ) прямо пропорционально относительному удлинению (ε)
  
  СИ: Па

• Модуль упругости (модуль Юнга)
  Модуль продольной упругости (Е) — постоянная для данного материала величина, численно равная механическому напряжению (σ), которое необходимо создать в теле, чтобы его относительное удлинение (ε) достигло единицы
  
  СИ: Па

• Коэффициент запаса прочности
  Коэффициент запаса прочности (n) — это величина, показывающая во сколько раз напряжение (σ_пч), соответствующее пределу прочности, превышает напряжение (σ_доп), допустимое для твердого тела в данных условиях нагружения.
  n=σ_пч/σ_доп

Основы термодинамики

• Внутренняя энергия одноатомного газа
  Внутренняя энергия (U) идеального одноатомного газа прямо пропорциональна количеству вещества (m/М) и его абсолютной температуре (T)
  
  СИ: Дж

• Внутренняя энергия многоатомного газа
  Внутренняя энергия (U) идеального многоатомного газа прямо пропорциональна его абсолютной температуре (Т) и определяется числом степеней свободы (i) идеального газа.
  ,
  где i=3 – одноатомного;
  i=5 – двухатомных;
  i=6 – трехатомных и более.
  СИ: Дж

• Работа внешних сил над газом
  Работа (А) внешних сил, изменяющих объём газа при изобарном процессе, равна произведению давления (p) на изменение объёма (ΔV) газа.
  
  СИ: Дж

• Первый закон термодинамики
  1) Изменение внутренней энергии (ΔU) системы при переходе её из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил (А) и количества теплоты (Q), переданного системе: ;
  2) Количество теплоты (Q), переданное системе, идет на изменение её внутренней энергии (ΔU) и на совершение системой работы (А’) над внешними телами: .
  СИ: Дж

• Применение первого закона термодинамики
  1) При изохорном процессе изменение внутренней энергии (ΔU) равно количеству переданной теплоты (Q): , (при V=const)
  2) При изотермическом процессе все переданное газу количество теплоты (Q) идет на совершение работы (А’): , (при T=const)
  3) При изобарном процессе передаваемое газу количество теплоты (Q) идет на изменение его внутренней энергии (ΔU) и на совершение работы (А’): , (при p=const)
  4) При адиабатном процессе изменение внутренней энергии (ΔU) происходит только за счет совершение работы (А): , (при Q=0)
  СИ: Дж

• Работа теплового двигателя
  Работа (А’), совершаемая тепловым двигателем, равна разности количества теплоты (Q₁), полученного от нагревателя, и количества теплоты (Q₂), отданного холодильнику
  
  СИ: Дж

• КПД теплового двигателя
  Коэффициентом (η) полезного действия (КПД) теплового двигателя называют отношение работы (А’), совершаемой двигателем, к количеству теплоты (Q₁), полученному от нагревателя.
  ;
  
  СИ: Дж

• КПД идеальной Тепловой машины
  Реальная тепловая машина, работающая с нагревателем, имеющим температуру (T₁), и холодильником с температурой (Т₂), не может иметь КПД, превышающий КПД (7 тах) идеальной тепловой машины.
  

Электростатика

• Закон сохранения заряда
  В замкнутой системе алгебраическая сумма зарядов (q₁, q₂,…, q_n,) всех частиц остается неизменной.
  
  СИ: Кл

• Закон Кулона
  Сила взаимодействия (F) двух точечных неподвижных заряженных тел в вакууме прямо пропорциональна произведению модулей заряда (q₁ и q₂) и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.
  ,
  где k=9×10⁹ (Н×м²)/Кл² — коэффициент пропорциональности.
  СИ: Н

• Заряд электрона
  Заряд электрона (е) — минимальный, механически неделимый, отрицательный заряд, существующий в природе.
  e=1,6×10^-19
  СИ: Кл

• Напряженность электрического поля
  Напряженность электрическою поля () равна отношению силы (), с которой поле действует на точечный заряд, к этому заряду (q).
  
  СИ: Н/Кл; В/м

• Напряженность поля точечного заряда (в вакууме)
  Модуль напряженности (Е) поля точечного заряда (q₀) на расстоянии (r) от него равен: ,
  где k=9×10⁹ (Н×м²)/Кл² — коэффициент пропорциональности.
  СИ: Н/Кл

• Принцип суперпозиции полей
  Если в данной точке пространства заряженные частицы создают электрические поля, напряженности которых ( ), то результирующая напряженность поля в этой точке равна геометрической (векторной) сумме напряженностей.
  
  СИ: Н/Кл

• Диэлектрическая проницаемость
  Диэлектрическая проницаемость (ε) — это физическая величина, показывающая, во сколько раз модуль напряженности (Е) электрического поля внутри однородного диэлектрика меньше модуля напряженности (Е₀) поля в вакууме.
  

• Работа при перемещении заряда в однородном электростатическом поле
  Работа (А) при перемещении заряда (q) в однородном электростатическом поле напряженностью (Е) не зависит от формы траектории движения заряда, а определяется величиной перемещения (Δd=d₂-d₁) заряда вдоль силовых линий поля.
  
  СИ: Дж

• Потенциальная энергия заряда
  Потенциальная энергия (W_p) заряда в однородном электростатическом поле равна произведению величины заряда (q) на напряженность (Е) поля и расстояние (d) от заряда до источника поля.
  
  СИ: Дж

• Потенциал электростатического поля
  Потенциал (φ) данной точки электростатического поля численно равен:
  1) потенциальной энергии (W_p) единичного заряда (q) в данной точке: ;
  2) произведению напряженности (Е) поля на расстояние (d) от заряда до источника поля: 
  СИ: В

• Напряжение (разность потенциалов)
  Напряжение (U) или разность потенциалов (φ₁-φ₂) между двумя точками равна отношению работы поля (А) при перемещении заряда из начальной точки в конечную к этому заряду (q).
  
  СИ: В

• Связь между напряженностью и напряжением
  Чем меньше меняется потенциал () на расстоянии (Δd), тем меньше напряженность (Е) электростатического поля.
  
  СИ: В/м

• Электроёмкость
  Электроёмкость (C) двух проводников — это отношение заряда (q) одного из проводников к разности потенциалов (U) между этим проводников и соседним.
  
  СИ: Ф

• Электроёмкость конденсатора
  Электроёмкость плоского конденсатора (C) прямо пропорциональна площади пластин (S), диэлектрической проницаемости (ε) размещенного между ними диэлектрика, и обратно пропорциональна расстоянию между пластинами (d).
  ,
  ε₀=8,85×10^-12 Кл²/(Н×м²) – электрическая постоянная
  СИ: Ф

• Энергия заряженного конденсатора
  Энергия (W) заряженного конденсатора равна:
  1) половине произведения заряда (q) конденсатора на разность потенциалов (U) между его обкладками: ;
  2) отношению квадрата заряда (q) конденсатора к удвоенной его ёмкости (С): ;
  3) половине произведения ёмкости конденсатора (C) на квадрат разности потенциалов (U) между его обкладками: .
  СИ: Дж

• Электроёмкость шара
  Электроёмкость шара радиусом R, помещенного в диэлектрическую среду с проницаемостью ε, равна: 
  СИ: Ф

• Параллельное соединение конденсаторов
  Общая ёмкость (C_общ) конденсаторов, параллельно соединенных на участке электрической цепи, равна сумме ёмкостей (C₁, C₂, C₃,…) отдельных конденсаторов.
  C_общ=C₁+C₂+C₃+…+ C_n
  СИ: Ф

• Последовательное соединение конденсаторов
  Величина, обратная общей ёмкости (C_общ) конденсаторов, последовательно соединенных на участке электрической цепи, равна сумме величин, обратных ёмкостям (C₁, C₂, C₃,…) отдельных конденсаторов.
  1/C_общ= 1/C₁+1/C₂+1/C₃+…+ 1/C_n
  СИ: Ф

Законы постоянного тока

• Сила тока
  Сила тока (I) равна:
  1) отношению заряда (Δq), переносимого через поперечное сечение проводника за интервал времени (Δt), к этому интервалу времени;
  2) произведению концентрации (n) заряженных частиц в проводнике, заряду каждой частицы (q₀), скорости (v) движения заряженных частиц в проводнике и площади поперечного сечения (S) проводника.
  ,
  
  СИ: A

• Закон Ома для участка цепи
  Сила тока (I) прямо пропорциональна приложенному напряжению (U) и обратно пропорциональна сопротивлению проводника (R)
  
  СИ: A

• Сопротивление проводника
  Сопротивление (R) проводника зависит от материала проводника (удельного сопротивления ρ) и его геометрических размеров (длины l и площади поперечного сечения S).
  
  СИ: Ом

• Удельное сопротивление проводника
  Удельное сопротивление (ρ) проводника — величина, численно равная сопротивлению проводника длиной (l) один метр и площадью поперечного сечения (S) один квадратный метр.
  
  СИ: Ом×м

• Работа постоянного тока
  Работа (А) постоянного тока на участке цепи:
  1) равна произведению силы тока (I), напряжения (U) и времени (t), в течение которого совершалась работа: ;
  2) равна произведению квадрата силы тока (I), сопротивления участка цепи (R) и времени (t): ;
  3) пропорциональна квадрату напряжения (U), времени (t) и обратно пропорционально сопротивлению (R) участка цепи: .
  СИ: Дж

• Мощность тока
  Мощность (Р) постоянного тока на участке цепи равна:
  1) работе (А) тока, выполняемой за единицу времени (t): ;
  2) произведению напряжения (U) и силы тока (I): ;
  3) произведению квадрата силы тока (I) и сопротивления (R): ;
  4) отношению квадрата напряжения (U) к сопротивлению (R): 
  СИ: Вт

• Электродвижущая сила (ЭДС)
  Электродвижущая сила в замкнутом контуре (ξ) представляет собой отношение работы сторонних сил (А_ст) при перемещении заряда внутри источника тока к заряду (q).
  ξ=А_ст/q
  СИ: В

• Закон Ома для полной цепи
  Сила тока (I) в полной цепи равна отношению ЭДС(ξ) цепи к её полному сопротивлению (внутреннему сопротивлению r и внешнему R).
  
  СИ: A

• Последовательное соединение источников тока
  Если цепь содержит несколько последовательно соединенных элементов с ЭДС (ξ₁, ξ₂, ξ₃,…), то полная ЭДС цепи (ξ) равна алгебраической сумме ЭДС отдельных элементов.
  ξ=ξ₁+ξ₂+ξ₃+…
  СИ: В

• Параллельное соединение источников тока
  Если цепь содержит несколько параллельно соединенных элементов с равными ЭДС (ξ₁=ξ₂=ξ₃=…), то полная ЭДС цепи (ξ) равна ЭДС каждого элемента.
  ξ=ξ₁=ξ₂=ξ₃=…
  СИ: В

Электрический ток в различных средах

• Температурный коэффициент сопротивления
  Температурный коэффициент сопротивления (α) характеризует зависимость сопротивления вещества от температуры и численно равен относительному изменению сопротивления (R) (либо удельного сопротивления материала — ρ) проводника при нагревании на Т=1 К.
  
  
  СИ: K^-1

• Закон электролиза (закон Фарадея)
  Масса вещества (m), выделившегося на электроде за время (t) при прохождении электрического тока, пропорциональна заряду (q=It), прошедшему через электролит и электрохимическому эквиваленту (k) вещества
  ,
  где k – электротехнический эквивалент вещества
  СИ: кг

• Электрохимический эквивалент вещества
  Электрохимический эквивалент вещества (k) — величина, численно равная:
  1) массе вещества (m), выделившегося на катоде, при переносе ионами заряда (q), равного один Кулон: ;
  2) отношению массы иона (m_0i=M/N_A) к его заряду (q_0i=en): ,
  где М — молярная (атомная) масса вещества; n — валентность атома вещества; е — элементарный заряд; N_A — число Авогадро.
  СИ: кг/Кл