* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

П и то же значение во всех фазах (обычно это температура Т и давление р). Существование термодинамических потенциалов — следствие первого и второго законов термодинамики. Вычисление термодинамических потенциалов может быть осуществлено на основе конкретной модели данной термодинамической системы методами статистической физики (см. Гиббса распределения). нятое над поверхностью, падает на землю, растянутая пружина стремится возвратиться в исходное состояние и т. п. В этой связи разработаны критерии устойчивости системы: если любое изменение системы приводит к увеличению её потенциальной энергии, то такая система является устойчивой. Напр., шарик на дне ямы находится в состоянии устойчивого равновесия, в то время как равновесие шарика на вершине холма является неустойчивым: любое отклонение от равновесия приведёт к уменьшению потенциальной энергии — шарик покатится по склону холма. И наконец, равновесие шарика на плоскости является безразличным — куда бы он ни двигался, его потенциальная энергия не меняется. А значит, он может находиться в состоянии равновесия в любой её точке. ПОТЕНЦИА´ЛЫ ЭЛЕКТРОМАГНИ´ТНОГО ПО´ЛЯ, энергетические характеристики электромагнитного поля, которые вводят для описания поля наряду с силовыми характеристиками — напряжённостью и магнитной индукцией . В электростатике векторное электрическое поле можно характеризовать одной скалярной функцией — потенциалом электростатическим ϕ. В общем случае для описания произвольного электромагнитного поля вместо и можно ввести две др. величины: векторный потенциал (x, y, z) и скалярный потенциал ϕ (x, y, z), где x, y, z — координаты, t — время. ПОТЕНЦИА´ЛЬНАЯ Я´МА, ограниченная область пространства, в которой потенциальная энергия частицы меньше, чем вне её. Термин «потенциальная яма» происходит от вида графика зависимости потенциальной энергии U частицы от координаты х. Такой вид зависимости возникает в поле сил притяжения. В области их действия на расстоянии а (ширина ямы) потенциал отрицателен и равен — U0 (глубина ямы), вне — равен нулю (рис.). ПОТЕНЦИА´ЛЬНАЯ ЭНЕ´РГИЯ тела, U, часть полной механической энергии тела, зависящая только от положения частицы в пространстве. Потенциальную энергию можно определить как работу таких сил, величина которой при перемещении тела из одной точки в другую зависит только от начального и конечного положения тела в пространстве. Эти силы называются потенци а л ь н ы м и; к ним, в частности, относятся любые силы, уменьшающиеся обратно пропорционально квадрату расстояния, — гравитационные, упругости, электростатические и т. д. Потенциальная энергия определена с точностью до некоторой произвольной постоянной. Эту постоянную можно определить удобным для решения данной задачи образом. Напр., потенциальную энергию тел в поле земного тяготения нормируют так, чтобы на уровне земной поверхности она равнялась нулю. Тогда потенциальная энергия тела, поднятого на высоту h, будет равна U = = mgh, где m — масса тела, g — ускорение свободного падения. А потенциальную энергию груза на пружине удобно определить так, чтобы она равнялась нулю в момент прохождения грузом положения равновесия. Потенциальная энергия такой системы U = (1/2)k∆l, где ∆l — растяжение (сжатие) пружины, а k — её жёсткость. Потенциальная энергия может переходить в кинетическую и обратно. Напр., при падении тела с нулевой начальной скоростью с высоты h1 до высоты h2 тело приобретает кинетическую энергию Ek = ∆U = mg(h1 — h2), т. е. некоторую скорость Если же тело, находящееся на высоте h2, подбросить вверх с этой начальной скоростью, то оно, постепенно теряя скорость, поднимется в точности до высоты h1, где скорость обратится в нуль, а стало быть, вся механическая энергия тела перейдёт в его потенциальную энергию. Этот пример, в частности, иллюстрирует закон сохранения полной механической энергии, который справедлив для замкнутых консервативных систем: Ek + U = const для любых происходящих в ней процессов. Для любых замкнутых систем справедлив принцип минимума потенциальной энергии, согласно которому любая такая система стремится перейти в состояние, в котором её потенциальная энергия минимальна. Напр., тело, под- U(x) 3 Т3 0 U0 2 Т1 1 E1 < 0 x E3 > 0 Схема потенциальной ямы Энергия частицы Е равна сумме её кинетической энергии Т ≥ 0 и потенциальной U, которая может быть как положительной, так и отрицательной. Если частица находится внутри ямы (точка 1), это означает, что её кинетическая энергия Т1 меньше глубины ямы U0, а полная энергия частицы Е1 = Т1 + U 1 = Т1 — U0 < 0, т. е. частица не может покинуть яму (находится в связанном состоянии). Она движется в ней с кинетической энергией Т1, отражаясь от стенок. Если частица находится на дне ямы (точка 2), то её кинетическая энергия Т2 = 0 и Е2 = U 0 < 0 (частица лежит на дне ямы). Это положение частицы наиболее устойчиво. Если частица находится вне ямы (точка 3) и имеет кинетическую энергию Т3, то её энергия Е3 = = Т3 + U 0 > U 0, она преодолевает действие сил притяжения и беспрепятственно пересекает яму. В квантовой механике энергия частицы, находящейся в связанном состоянии, может принимать лишь определённые дискретные значения, т. е. существуют дискретные уровни энергии. При этом низший (основной) уровень всегда лежит выше дна ямы. По порядку величины расстояние 449