физика. Физика. Билет 1 Механическое движения
 Скачать 1.74 Mb.
|
|
дейтерием . Он стабилен (т. е. не радиоактивен) и входит в качестве небольшой примеси (1 : 4500) в обычный водород. При соединении дейтерия с кислородом образуется так называемая тяжелая вода. Изотоп водорода с атомной массой 3 называется тритием . Он β-радиоактивен, и его период полураспада около 12 лет. Большинство химических элементов имеют изотопы. Заряды атомных ядер изотопов одинаковы, но массы ядер различны. Советский физик Д. Д. Иваненко и немецкий ученый В. Гейзенберг в 1932 г. предложили протонно-нейтронную модель ядра. Она была подтверждена последующими исследованиями ядерных превращений и в настоящее время является общепризнанной. Протонно-нейтронная модель ядра. Согласно протоннонейтронной модели ядра состоят из элементарных частиц двух видов — протонов и нейтронов. Сумму числа протонов Z и числа нейтронов N в ядре называют массовым числом и обозначают буквой А: A = Z + N. (13.2) Массы протона и нейтрона близки друг к другу, и каждая из них примерно равна атомной единице массы. Масса электронов в атоме много меньше массы его ядра. Изотопы представляют собой ядра с одним и тем же значением Z, но с различными массовыми числами А, т. е. с различными числами нейтронов N. между ядерными частицами — протонами и нейтронами (их называют нуклонами ) — действуют особые силы, называемые ядерными силами Ядерные силы примерно в 100 раз превышают электрические (кулоновские) силы. Это самые мощные силы из всех существующих в природе. Поэтому взаимодействия ядерных частиц часто называют сильными взаимодействиями . Другая важная особенность ядерных сил — их коротко- действие. Электромагнитные силы сравнительно медленно ослабевают с увеличением расстояния. Ядерные силы заметно проявляются лишь на расстояниях, равных размерам ядра (10-12—10-13 см). Под энергией связи ядра понимают ту энергию, которая необходима для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны. На основе закона сохранения энергии можно также утверждать, что энергия связи ядра равна той энергии, которая выделяется при образовании ядра из отдельных частиц . Е = mс2. масса покоя ядра Мя всегда меньше суммы масс входящих в его состав протонов и нейтронов: Мя < Zmp + Nmn. Существует, как говорят, дефект масс: разность масс ΔM = Zmp + Nmn — Мя При образовании ядра из частиц последние за счет действия ядерных сил на малых расстояниях устремляются с огромным ускорением друг к другу. Важную информацию о свойствах ядер содержит зависимость удельной энергии связи от массового числа А. Удельной энергией связи называют энергию связи, приходящуюся на один нуклон ядра. Ее определяют экспериментально. У тяжелых ядер удельная энергия связи уменьшается за счет возрастающей с увеличением Z кулоновской энергии отталкивания протонов. Кулоновские силы стремятся разорвать ядро. 2. Кристаллические и аморфные тела. Твёрдые тела сохраняют не только свой объём, как жидкости, но и форму. Они находятся преимущественно в кристаллическом состоянии. Кристаллы — это твёрдые тела, атомы или молекулы которых занимают определённые, упорядоченные положения в пространстве. Главное следствие упорядоченного строения — это зависимость физических свойств кристалла от выбранного в кристалле направления. Многие кристаллы по-разному проводят тепло и электрический ток в различных направлениях. От направления зависят и оптические свойства кристаллов. Зависимость физических свойств от направления внутри кристалла называют анизотропией. Все кристаллические тела анизотропны. Твёрдое тело, состоящее из большого числа маленьких кристалликов, называют поликристаллическим . Одиночные кристаллы называют монокристаллами Все аморфные тела изотропны, т. е. их физические свойства одинаковы по всем направлениям. При внешних воздействиях аморфные тела обнаруживают одновременно упругие свойства, подобно твёрдым телам, и текучесть, подобно жидкости. Так, при кратковре менных воздействиях (ударах) они ведут себя как твёрдые тела и при сильном ударе раскалываются на куски. Но при очень продолжительном воздействии аморфные тела текут. Аморфные тела при низких температурах по своим свойствам напоминают твёрдые тела. Текучестью они почти не обладают, но по мере повышения температуры постепенно размягчаются и их свойства всё более и более приближаются к свойствам жидкостей. Это происходит потому, что с ростом температуры постепенно учащаются перескоки атомов из одного положения равновесия в другое. Определённой температуры плавления у аморфных тел, в отличие от кристаллических, нет. Деформацией называют изменение формы или объёма тела под действием приложенной к нему силы. Деформации, полностью исчезающие после прекращения действия силы, называют упругими. Деформация возникает в случае, когда различные части тела совершают неодинаковые перемещения. Деформации, которые не исчезают в теле после прекращения действия силы, называют пластическими. Виды деформации бывают: Деформация растяжения ( сжатия ). Деформация сдвига. Деформация изгиба. Билет № 21. 1. Электромагнитное поле и его материальность. Переменное магнитное поле создает электрическое поле. Бывают : левый винт и правый винт. Переменное электрическое поле создает вихревое магнитное поле. Электромагнитное поле Это особая форма материи - совокупность электрических и магнитных полей. Переменные электрические и магнитные поля существуют одновременно и образуют единое электромагнитное поле. При скорости заряда, равной нулю, существует только электрическое поле. При постоянной скорости заряда возникает электромагнитное поле. При ускоренном движении заряда происходит излучение электромагнитной волны, которая распространяется и пространстве с конечной скоростью. Материальность электромагнитного поля. 1. Можно зарегистрировать. 2 Существует независимо от нашей воли и желаний. 3. Имеет большую, но конечную скорость. Электромагнитная волна. Изменяющееся во времени и распространяющееся в пространстве (вакууме) электромагнитное поле со скоростью 3.10" м/с образует электромагнитную волну. Конечная скорость распространения электромагнитного поля приводит к тому, что электромагнитные колебания в пространстве распространяются в виде волн. Электромагнитная волна поперечна, Направление скорости электромагнитной волны совпадает с направлением движения правого винта при повороте ручки буравчика вектора Е к вектору В. Значения векторов Е и В совпадают по фазе (вдали от антенны). Главное условие возникновения электромагнитной волны ускоренное движенне электрических зарядов. Электромагнитные волны были открыты Г. Герцем (1887). Закрытый колебательный контур электромагнитных волн не излучает. Используя открытый колебательный контур, Г. Герц экспериментально получил электромагнитную волну и определил ее длину. Зная частоту, нашел скорость электромагнитной волны; Г. Гери блестяще подтвердил теорию Дж. Максвелла Длина волны равна: Свойства волны. 1. Отражение, преломление, интерференция, дифракция, поляризация. 2. Давление на вещество, 3. Поглощение средой. 4. Конечная скорость распространения в вакууме с. 5. Вызывает явление фотоэффекта. 6. Скорость в среде убывает. 2. Принцип действия тепловых двигателей. Тепловые двигатели — это устройства, превращающие внутреннюю энергию топлива в механическую работу.Рабочим телом у всех тепловых двигателей является газ, который совершает работу при расширении. Обозначим начальную температуру рабочего тела (газа) через T1.Температуру Т1 называют температурой нагревателя . По мере совершения работы газ теряет энергию и неизбежно охлаждается до некоторой температуры Т2, которая обычно несколько выше температуры окружающей среды. Её называют температурой холодильника В двигателе рабочее тело при расширении не может отдать всю свою внутреннюю энергию на совершение работы. Часть тепла неизбежно передаётся холодильнику (атмосфере) вместе с отработанным паром или выхлопными газами двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин. Эта часть внутренней энергии топлива теряется. Тепловой двигатель совершает работу за счёт внутренней энергии рабочего тела. Причём в этом процессе происходит передача теплоты от более горячих тел (нагревателя) к более холодным (холодильнику). Рабочее тело двигателя получает от нагревателя при сгорании топлива количество теплоты Q1, совершает работу А' и передаёт холодильнику количество теплоты Q2. Цикл — это ряд процессов, в результате которых система возвращается в начальное состояние. < Q1. Коэффициентом полезного действия (КПД) теплового двигателя называют отношение работы А', совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученной от нагревателя: Так как у всех двигателей некоторое количество теплоты передаётся холодильнику, то η < 1. Законы термодинамики позволяют вычислить максимально возможный КПД теплового двигателя, работающего с нагревателем, имеющим температуру Т1, и холодильником с температурой Т2, а также определить пути его повышения. Карно придумал идеальную тепловую машину с идеальным газом в качестве рабочего тела. Идеальная тепловая машина Карно работает по циклу, состоящему из двух изотерм и двух адиабат. КПД этой машины было получено следующее выражение: Как следует из формулы (13.17), КПД машины Карно прямо пропорционален разности абсолютных температур нагревателя и холодильника. Главное значение этой формулы состоит в том, что в ней указан путь увеличения КПД, для этого надо повышать температуру нагревателя или понижать температуру холодильника. Любая реальная тепловая машина, работающая с нагревателем, имеющим температуру Т1, и холодильником с температурой Т2, не может иметь КПД, превышающий КПД идеальной тепловой машины: Процессы, из которых состоит цикл реальной тепловой машины, не являются обратимыми. Лишь при температуре холодильника, равной абсолютному нулю, η = 1. Действительное же значение КПД из-за различного рода энергетических потерь приблизительно равно 40 %. Максимальный КПД — около 44% — имеют двигатели Дизеля. |