Физика термодинамических систем.
Внутренняя энергия систем в основном зависит от температуры и может совершать работу (Карно, Майер, Джоуль, Ленц, Гельмгольц) либо работа систем возможно за счет понижения температуры.
Мера неупорядоченности (хаоса) системы, энтропия, остается неизменной только для обратимых процессов, возрастая при всех остальных (Клаузиус, Больцман) либо мера хаоса (энтропия) в системе нарастает в результате обмена с внешней средой, порождая необратимость движения и времени.
Энтропия систем стремится к нулю при стремлении к нулю абсолютной температуры (Нернст) либо наивысший порядок в системе может быть достигнут при абсолютном нуле температуры.
Производство энтропии системой минимально в стационарном состоянии (Пригожин).
Понятие энергии.
Энергия — физическая характеристика, введенная когда-то учеными, определяет потенциальную возможность системы совершить механическую работу. Это понятие оказалось, наверное, одним из самых важных потому, что все процессы как в живой, так и в неживой природе невозможно описать без этого понятия. Без энергии невозможно существование жизни. Вопрос, связанный с механизмами использования и добычи энергии, относится к энергетике.В процессе жизнедеятельности, в том числе, и при решении энергетических проблем, человечество столкнулось с вопросами несовместимости человеческих потребностей и природных возможностей. Это сложнейшая экологическаяпроблема современности!
|
|
|
Электромагнитные волны.
В конце XX в. стало фактом, что электромагнитными волнами являются и свет, и тепловое излучение.
Точное описание теплового излучения сделал немецкий физик Макс Планк. Он установил: тепловое излучение (электромагнитная волна) испускается не сплошным потоком, а порциями – квантами. Энергия каждого кванта – Е=hv, пропорциональна частоте электромагнитной волны – v, h – постоянная планка.
На основе квантовых представлений Эйнштейн разработал теорию фотоэффекта: свет обладает и волновыми и корпускулярными свойствами. Свет излучается, распространяется и поглощается квантами (порциями). Кванты света – фотоны.
В 1924 г. де Бройль высказал гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма: материальные частицы (электроны и др.) должны обладать волновыми свойствами.
В дальнейшем экспериментально подтвердили гипотезу де Бройля, получив дифракционную картину электронов в 1927 г.
В 1911 г. Резерфорд экспериментально доказал существование ядра атома. Им предложена ядерная модель атома: в ядре атома (области размерами 10 -15 – 10 -4 м) сосредоточен весь положительный заряд и вся масса атома. Вокруг ядра (в области 10 -10 м) движутся по замкнутым орбитам отрицательно заряженные электроны, их масса – 0,1 % массы ядра. Основная часть атома, пустое пространство.
|
|
|
Ядерная модель Резерфорда напоминает солнечную систему и называет планетарной.
В настоящее время установлено:
- атом устойчив;
- атом излучает энергию лишь при определенных условиях;
- излучение атома имеет линейный характер, определяемый его строением.
Постулаты Н.Бора.
Датский физик Нильс Бор в 1913 г. создал первую квантовую теорию атома, основанную на эмпирических закономерностях, полученных при изучении спектров водорода, ядерной модели атома Резерфорда и на квантовом характере излучения и поглощения света.
В основе теории Бора лежат постулаты:
Первый постулат (постулат стационарных состояний): в атоме электроны могут двигаться только по стационарным круговым орбитам, на которых они, не излучают электромагнитных волн. Электрон на каждой стационарной орбите обладает определенной энергией.
Второй постулат (правило частот): атом излучает или поглощает квант электромагнитной энергии при переходе электрона с одной стационарной орбиты на другую.
Основные понятия ядерной физики.
|
|
|
Ядра всех атомов разделяют на два больших класса: стабильные и радиоактивные – самопроизвольно распадающиеся, превращаясь в ядра других элементов. Стабильные ядра могут преобразовываться при взаимодействии друг с другом и с другими микрочастицами.
Любое ядро заряжено положительно, величина заряда определяется количеством протонов в ядре, обозначается как Z (зарядовое число). Количество протонов и нейтронов в ядре определяет массовое число ядра, обозначаемое как А. Х – обозначение символа химического элемента. Ядра с одинаковым зарядовым числом Z и разными массовыми числами А называются изотонами.
Химические свойства изотонов одинаковы, физические - различны. Ядра с одинаковыми А и разными Z называются изобарами.
Развитие атомических представлений привило к открытию законов радиоактивного распада и искусственному превращению элементов. Термоядерные реакции в природе идут на звездах и на Солнце. В условиях Земли они происходят при взрывах водородных бомб (термоядерное оружие), запалом в этом случае служит атомная бомба.
Радиоактивность – самопроизвольное преобразование одних ядер в другие.
Естественная радиоактивность открыта физиком Анри Беккерелем в 1896 году.
Искусственная радиоактивность открыта Ирен и Фредериком Жолио-Кюри.
Управляемый термоядерный синтез имеет теоретическую научно-исследовательскую ценность.
Промышленных установок пока нет.
Раздел III
Дата добавления: 2018-10-26; просмотров: 170; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!