Билет 9
Тепл. двигат – это многократно действующие устр-ства, преобразующие тепл. энерг. в механ. Любой тепл. двигат. , независимо от его конструктивных особенностей, состоит из 3 осн. частей: рабоч. тела, нагревателя и холодильника. Раб. тело – газ или пар – при расширении соверш. работу, получ. от
нагреват. некоторое кол-во тепло
ты Q. Температ. Т нагреват. остается при этом постоянной за счет сгорания топл. При сжатии раб. тело передает некоторое кол-во тепл. Q холодильнику – телу пост. темп. Т , меньш чем Т. Давл. газа при сжатии ниже, чем при расширении, и это обеспечив. Полезн. раб двигат. Холод. может служить и окруж. среда (двигат. внутренн. сгор., реакт двигат.). Согласно закону сохран. раб. соверш двигат равна:А=|Q| - |Q|, где Q – кол-во теплоты, получ. от нагреват, а Q – кол-во теплоты, отданн холод. Коэфф полезн действ (КПД) тепл двигат наз отнош работы А, соверш двигат, к кол-ву теплоты, получ от нагреват: При Т = Т двигат работать не может. Французский инж и учен Санди Карно придумал идеал теплов машину с идеал газом вместо раб тела. Он получил для КПД этой машины следущ знач: Карно доказал, что любая реальн теплов машина, работаюшая с нагреват, имеющем темпер Т и холод с темпер Т не может иметь КПД, превышающ КПД идеал теплов машины. Действ знач КПД приблиз равно 40%. Максим КПД имеют двигат Дизеля. Распространение теплов двигат на земле велико: это теплов и атомн электростанции; автомоб транспорт; водный транспорт (паровые турбины);в авиации и т.д. Негативн последств теплов двигат – это главн образом загрязн окруж среды, выбрасыв в атмосф сернистых соедин, оксидов азота, оксида углерода СО и др. Особ опасн в этом отнош представл автомоб, число которых угрожающе растет, а очистка отработанных газов затруднена.
Билет №22.
Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия, ее использование. Электронно-лучевая трубка.
Вакуум-это такое состояние газа в сосуде, при котором молекулы пролетают от одной стенки сосуда к другой, ни разу не испытав соударений друг с другом.
Вакуум-изолятор, ток в нем может возникнуть только за счет искусственного введения заряженных частиц, для этого используют эмиссию (испускание) электронов веществами. В вакуумных лампах с нагреваемыми катодами происходит термоэлектронная эмиссия, а в фотодиоде - фотоэлектронная.
Объясним, почему нет самопроизвольного испускания свободных электронов металлом. Существование таких электронов в металле – следствие тесного соседства атомов в кристалле. Однако свободны эти электроны только в том смысле, что они не принадлежат конкретным атомам, но остаются принадлежащими кристаллу в целом. Некоторые из свободных электронов, оказавшись в результате хаотического движения у поверхности металла, вылетают за его пределы. Микро участок поверхности металла, который до этого был электрически нейтральным, приобретает положительный некомпенсированный заряд, под влиянием которого вылетевшие электроны возвращаются в металл. Процессы вылета – возврата происходят непрерывно, в результате чего над поверхностью металла образуется сменное электронное облако, и поверхность металла образуют двойной электрический слой, против удерживающих сил которого должна быть совершена работа выхода. Если эмиссия электронов происходит, значит, некоторые внешние воздействия (нагрев, освещение) совершили такую работу
Термоэлектронная эмиссия-свойство тел, нагретых до высокой температуры, испускать электроны.
Электронно-лучевая трубка представляет собой стеклянную колбу, в которой создан высокий вакуум (10 в -6 степени-10 в -7 степени мм рт. ст.). Источником электронов является тонкая проволочная спираль (она же – катод). Напротив катода расположен анод в форме пустотелого цилиндра, к которому электронный пучок попадает, пройдя через фокусирующий цилиндр, содержащий диафрагму с узким отверстием. Между катодом и анодом поддерживается напряжение несколько киловольт. Ускоренные электрическим полем электроны вылетают из отверстия диафрагмы и летят к экрану, изготовленного из вещества, светящегося под действием ударов электронов.
Для управления электронным лучом служат две пары металлических пластин, одна из которых расположена вертикально, а другая горизонтально. Если левая из пластин имеет отрицательный потенциал, а правая – положительный, то луч отклонится вправо, а если полярность пластин изменить, то луч отклонится влево. Если же на эти пластины подать напряжение, то луч будет совершать колебания в горизонтальной плоскости. Аналогично будет колебаться луч в вертикальной плоскости, если переменное напряжение на вертикально отклоняющие пластины. Предыдущие пластины – горизонтально отклоняющие.
упорядоченного движения v следующей формулой I=qnvS. Модуль силы, действующей со стороны магнитного поля на выбранный элемент тока, равен: F=│q│∆lBsina. Подставляя сюда предыдущее выражение для силы тока, получим: F=│q│nvS∆lBsina=v│q│NBsina, где N=nS∆l – число заряженных частиц в рассматриваемом объеме. Следовательно на каждый движущийся заряд со стороны магнитного поля действует сила Лоренца, равная:Fл=f/n=│q│vBsina, где а – угол между вектором скорости и вектором магнитной индукции. Сила Лоренца перпендикулярна векторам В и v, и ее направление определяется правилом левой руки. Так как сила Лоренца перпендикулярна скорости частицы, то она не совершает работу. Сила Лоренца не меняет кинетическую энергию частицы и, следовательно, модуль ее скорости. Под действием силы Лоренца меняется лишь направление частицы. При движении заряженной частицы в однородном электрическом поле радиус движения частицы остается неизменным: mv²/r=│q│vB, отсюда r=mv/│q│B.
Билет №23
Электролиты – водные растворы солей, кислот и щелочей. При растворении электролитов под влиянием электрического поля полярных молекул воды происходит распад молекул электролитов на ионы. Этот процесс называется электролитической диссоциацией. Степень диссоциации, т.е. доля молекул в растворенном веществе, распавшихся на ионы, зависит от температуры, концентрации раствора и диэлектрической проницаемости ε растворителя. С увеличением температуры степень диссоциации возрастает и, следовательно, увеличивается концентрация положительно и отрицательно заряженных ионов. Ионы разных знаков при встрече могут снова объединится в нейтральные молекулы – рекомбинировать. Носителями заряда в водных растворах или расплавах электролитов являются положительно или отрицательно заряженные ионы. Поскольку перенос заряда в водных растворах или расплавах электролитов осуществляется ионами, такую проводимость называют ионной.
Электролизом называют процесс выделения на электроде чистого вещества, связанный с окислительно-восстановительными реакциями.(или такая формулировка: Электролиз – это выделение веществ из электролита с последующим осаждением на электродах; или такая: Электролиз – это процесс выделения током химических составляющих проводника).
Фарадей сформулировал два закона электролиза:
1. 1. Масса вещества, выделяющегося из электролита на электродах, оказывается тем большей, чем больший заряд прошел через электролит: m~q, или m~It, где I – сила тока, t – время его прохождения через электролит. Коэффициент k, превращающий эту пропорциональность в равенство m=kIt, называется электрохимическим эквивалентом вещества.
2. 2. Электрохимический эквивалент тем больший, чем больше масса моля вещества и чем меньше его валентность: k~M/n (эта дробь называется химическим эквивалентом вещества). Коэффициент, превращающий эту пропорциональность в равенство, назвали постоянной Фарадея F:k=1/F•M/n. Постоянная Фарадея равна произведению двух констант – постоянной Авогадро и заряда электрона: F=6,02 10²³ моль‾¹ •1,6•10 в степени -19Кл≈9,6•10 в степени 4 Кл/моль. Итак: k=1/F•M/n.
Подставив (2) в (1): m=MIt/Fn. Это объединенный закон Фарадея для электролиза.
Электролиз применяется:
1. 1. Гальванопластика, т.е. копирование рельефных предметов.
2. 2. Гальваностегия, т.е. нанесение на металлические изделия тонкого слоя другого металла (хром, никель, золото).
3. 3. Очистка металлов от примесей (рафинирование металлов).
4. 4. Электрополировка металлических изделий. При этом изделие играет роль анода в специально подобранном электролите. На микронеровностях (выступах) на поверхности изделия повышается электрический потенциал, что способствует их первоочередному растворению в электролите.
5. 5. Получение некоторых газов (водород, хлор).
6. 6. Получение металлов из расплавов руд. Именно так добывают аллюминий.
Билет №19
Носителями свободных зарядов в металлах являются электроны. Их концентрация велика – порядка 10 в28степени 1/м3. Эти электроны участвуют в беспорядочном тепловом движении. Под действием электрического поля они начинают перемещаться упорядоченно со средней скоростью 10 в минус4 степени м/с. Наличие свободных электронов в металлах было доказано в опытах Л. И. Мандельштама и Н. Д. Папалекси (1913 г.), Б. Стюартом и Р. Толменом (1916 г.).
Опыт проводился следующим образом: на катушку наматывают проволоку, концы которой припаивают к двум металлическим дискам, изолированным друг от друга. К концам дисков при помощи скользящих контактов присоединяют гальванометр. Катушку приводят в быстрое движение, а затем резко останавливают. После резкой остановки катушки свободные заряженные частицы некоторое время движутся относительно проводника по инерции, и, следовательно, в катушке возникает электрический ток. Ток существует незначительное время, так как из-за сопротивления проводника заряженные частицы тормозятся и упорядоченное движение частиц, образующее ток прекращается. Ток (в металлах) создается движением отрицательно заряженных частиц. Переносимый при этом заряд пропорционален отношению заряда частиц, создающих ток, к их массе, т. е. |q|/m. Поэтому, измеряя заряд, проходящий через гальванометр за время существования тока в цепи, удалось определить это отношение. Оно оказалось равным 1,8▪10¹¹ Кл/кг. Скорость упорядоченного движения электронов прямо пропорциональна напряженности поля в проводнике (ν~E). Итак, электрический ток в металлах это направленное и упорядоченное движение свободных электронов.
Билет №15.
Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи.
Для длительного протекания тока через проводник необходимо поддержание разности потенциалов на концах проводника (имеющей тенденцию к уменьшению под действием электрических сил). Существуют различного типа устройства для разобщения разноименных зарядов атомов (или молекул): магнитомеханические, электрохимические, термоэлектрические, фотоэлектрические. Такие устройства могут использоваться как источники тока. Действующие в источниках силы, разобщающие. Вопреки кулоновским силам, разноименные заряды, называются сторонними силами. Примером источника тока может служить аккумулятор, внутри которого химические силы разделяют молекулы на положительные и отрицательные ионы и переносят их на клеммы (зажимы) аккумулятора. Энергетической характеристикой источника тока является электродвижущая сила (ЭДС) Е=Астор/q. (Электродвижущая сила в замкнутом контуре представляет собой отношение работы сторонних сил при перемещении заряда вдоль контура к заряду). Простейшая электрическая цепь состоит из источника тока (сопротивлением r), потребителя или нагрузки (сопротивлением R) и соединительных проводов. Закон Ома для полной цепи: I=E/(R+r). Сила тока в полной цепи равна отношению ЭДС цепи к ее полному сопротивлению.
Билет ‾№16.
Магнитное поле тока. Магнитная индукция. Магнитный поток.
Вокруг проводника с током существует магнитное поле, обнаруживаемое по его действию на железные опилки или на маленькие магнитные стрелки.
 Наблюдаемые при этом концентрические окружности вокруг проводника можно назвать линиями магнитного поля. Магнитное поле – это особый вид материи, существующий вокруг движущихся заряженных тел или вокруг проводников с током и являющийся посредником в их взаимодействии. Силовое действие магнитного поля в любой его точке на пролетающую через нее заряженную частицу характеризуют магнитной индукцией В (или индукцией магнитного поля).
Пусть заряженная частица движется перпендикулярно линиям магнитного поля (или касательная к ним). Тогда модуль магнитной индукции выразится формулой, очень похожей на формулу силовой характеристики электрического роля – напряженности (Е=Fэл/qпроб): В=Fмаг/qпробν.
Направление вектора В связывают с направлением, в котором поворачивается в данном магнитном поле северный конец магнитной стрелки. При рассмотрении индукции как вектора линии магнитного поля можно более строго назвать линиями вектора магнитной индукции. В тех участках поля, для которых эти линии – прямые( например, вблизи полюсов постоянного магнита), вектор В направлен вдоль них, а там, где они кривые, вектор В направлен вдоль касательных к ним. Направление вектора магнитной индукции определяют правилом буравчика. Потоком магнитной индукции ∆Ф сквозь участок поверхности с малой площадью ∆S называется скалярная величина, равная ∆Ф=В•∆S•cosa=Вn•∆S, где Вn=B•cosa есть проекция вектора В магнитной индукции на нормаль к площадке
Положительный (отрицательный) знак магнитного потока соответствует острому (тупому) углу а, или условию Вn›0 (Вn‹0). Магнитный поток Ф сквозь поверхность с площадью Sнаходится алгебраическим суммированием потоков ∆Ф сквозь участки поверхности. Если магнитное поле однородно, то магнитный поток через плоскую поверхность с площадью Sравен Ф=Bscosa.
Билет№ 18.
Электрический ток – это совокупность упорядоченно движущихся заряженных частиц. Поэтому действие магнитного поля на проводник с током есть результат действия поля на движущиеся заряженные частицы внутри проводника. Силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля, называют силой Лоренца. Модуль силы Лоренца равен отношению модуля силы F, действующей на участок проводника длиной ∆l, к числу N заряженных частиц, упорядоченно движущихся на этом участке проводника: Fл=F/N. Рассмотрим отрезок тонкого прямого проводника с током. Пусть длина отрезка ∆l и площадь поперечного сечения проводника S настолько малы, что вектор индукции магнитного поля В можно считать неизменным в пределах этого отрезка проводника. Сила тока I в проводнике связана с зарядом частиц q, концентрацией заряженных частиц (числом зарядов в единице объема) и скоростью их упорядоченного движения v следующей формулой I=qnvS. Модуль силы, действующей со стороны магнитного поля на выбранный элемент тока, равен: F=│q│∆lBsina. Подставляя сюда предыдущее выражение для силы тока, получим: F=│q│nvS∆lBsina=v│q│NBsina, где N=nS∆l – число заряженных частиц в рассматриваемом объеме. Следовательно на каждый движущийся заряд со стороны магнитного поля действует сила Лоренца, равная:Fл=f/n=│q│vBsina, где а – угол между вектором скорости и вектором магнитной индукции. Сила Лоренца перпендикулярна векторам В и v, и ее направление определяется правилом левой руки. Так как сила Лоренца перпендикулярна скорости частицы, то она не совершает работу. Сила Лоренца не меняет кинетическую энергию частицы и, следовательно, модуль ее скорости. Под действием силы Лоренца меняется лишь направление частицы. При движении заряженной частицы в однородном электрическом поле радиус движения частицы остается неизменным: mv²/r=│q│vB, отсюда r=mv/│q│B.
Билет №19
Электрический ток в металлах
Носителями свободных зарядов в металлах являются электроны. Их концентрация велика – порядка 10 в28степени 1/м3. Эти электроны участвуют в беспорядочном тепловом движении. Под действием электрического поля они начинают перемещаться упорядоченно со средней скоростью 10 в минус4 степени м/с. Наличие свободных электронов в металлах было доказано в опытах Л. И. Мандельштама и Н. Д. Папалекси (1913 г.), Б. Стюартом и Р. Толменом (1916 г.).
Опыт проводился следующим образом: на катушку наматывают проволоку, концы которой припаивают к двум металлическим дискам, изолированным друг от друга. К концам дисков при помощи скользящих контактов присоединяют гальванометр. Катушку приводят в быстрое движение, а затем резко останавливают. После резкой остановки катушки свободные заряженные частицы некоторое время движутся относительно проводника по инерции, и, следовательно, в катушке возникает электрический ток. Ток существует незначительное время, так как из-за сопротивления проводника заряженные частицы тормозятся и упорядоченное движение частиц, образующее ток прекращается. Ток (в металлах) создается движением отрицательно заряженных частиц. Переносимый при этом заряд пропорционален отношению заряда частиц, создающих ток, к их массе, т. е. |q|/m. Поэтому, измеряя заряд, проходящий через гальванометр за время существования тока в цепи, удалось определить это отношение. Оно оказалось равным 1,8▪10¹¹ Кл/кг. Скорость упорядоченного движения электронов прямо пропорциональна напряженности поля в проводнике (ν~E). Итак, электрический ток в металлах это направленное и упорядоченное движение свободных электронов.
Билет №23
Электрический ток в растворах и расплавах электролитов. Закон электролиза. Применение электролиза
Электролиты – водные растворы солей, кислот и щелочей. При растворении электролитов под влиянием электрического поля полярных молекул воды происходит распад молекул электролитов на ионы. Этот процесс называется электролитической диссоциацией. Степень диссоциации, т.е. доля молекул в растворенном веществе, распавшихся на ионы, зависит от температуры, концентрации раствора и диэлектрической проницаемости ε растворителя. С увеличением температуры степень диссоциации возрастает и, следовательно, увеличивается концентрация положительно и отрицательно заряженных ионов. Ионы разных знаков при встрече могут снова объединится в нейтральные молекулы – рекомбинировать. Носителями заряда в водных растворах или расплавах электролитов являются положительно или отрицательно заряженные ионы. Поскольку перенос заряда в водных растворах или расплавах электролитов осуществляется ионами, такую проводимость называют ионной.
Электролизом называют процесс выделения на электроде чистого вещества, связанный с окислительно-восстановительными реакциями.(или такая формулировка: Электролиз – это выделение веществ из электролита с последующим осаждением на электродах; или такая: Электролиз – это процесс выделения током химических составляющих проводника).
Фарадей сформулировал два закона электролиза:
3. 1. Масса вещества, выделяющегося из электролита на электродах, оказывается тем большей, чем больший заряд прошел через электролит: m~q, или m~It, где I – сила тока, t – время его прохождения через электролит. Коэффициент k, превращающий эту пропорциональность в равенство m=kIt, называется электрохимическим эквивалентом вещества.
4. 2. Электрохимический эквивалент тем больший, чем больше масса моля вещества и чем меньше его валентность: k~M/n (эта дробь называется химическим эквивалентом вещества). Коэффициент, превращающий эту пропорциональность в равенство, назвали постоянной Фарадея F:k=1/F•M/n. Постоянная Фарадея равна произведению двух констант – постоянной Авогадро и заряда электрона: F=6,02 10²³ моль‾¹ •1,6•10 в степени -19Кл≈9,6•10 в степени 4 Кл/моль. Итак: k=1/F•M/n.
Подставив (2) в (1): m=MIt/Fn. Это объединенный закон Фарадея для электролиза.
Электролиз применяется:
7. 1. Гальванопластика, т.е. копирование рельефных предметов.
8. 2. Гальваностегия, т.е. нанесение на металлические изделия тонкого слоя другого металла (хром, никель, золото).
9. 3. Очистка металлов от примесей (рафинирование металлов).
10. 4. Электрополировка металлических изделий. При этом изделие играет роль анода в специально подобранном электролите. На микронеровностях (выступах) на поверхности изделия повышается электрический потенциал, что способствует их первоочередному растворению в электролите.
11. 5. Получение некоторых газов (водород, хлор).
12. 6. Получение металлов из расплавов руд. Именно так добывают аллюминий.
Билет 20
Полупроводники – элементы и соединения у кот с увел темпер удельн сопротивл не растет, как у металлов, а наоборот, чрезвычайно резко уменьш. При низк темпер полупров ведет себя как диэлектрик. При нагрев полупров Ек валентных электронов повышается и наступает разрыв отдельных связей. Некотор электроны покидают свои проторенные пути и станов свободн, подобно электронам в металле. В эл поле они перемещ между узлами решетки образуя электрический ток. Электронная провод – проводимость полупр, обусловленная наличием у них свободн электр. Дырочн провод – проводимость полупр, обусловленн упорядоч перемещ дырок. Механизм электр и дырочн проводим: в отсутствии внешнего поля имеется 1 электрон (-) и 1 дырка (+). При наложении поля происходит перемещение электронов. Свободн электр смещ против напряженности поля. В этом напр перемещ также один из связанных электронов. Образуется дырка, кот перемещ по всему кристаллу. Собствен провод – это проводимость чистых полупр. Она обычно невелика, так как мало число свободн электронов. Число свободн электр составл одну десятимиллиардную часть от общ числа. Примесная проводимость – дополнительн провод существ наряду с собственн., обуславл наличием примесей в полупр. Сущ донорн и акцепторн примечи. Донорн прим – это прим, легко отдающие электроны, и следов, увеличивающие число свободн электронов. Поскольку полупров, имеющ донорн примеси облад больш числом электр, их назыв полупр n-типа. В полупр n-типа электр явл осн носит заряда, а дырки – неосн. Акцепт прим – это принимающие примеси. Осн носит заряда в полупр p-типа явл дырки, а электр – неосн. Акцепт прим создают дырки: образ полупр р-типа. Электропров полупр зависит от темпер, так как с повыш темп возрастает число разрывов ковалентных связей и увеличивается кол-во свободн электр. Кроме нагрев разрыв ков связи может быть вызв освещением (фотопроводим полупров). Терморез использ для измер темп по силе тока в цепи с полупр. Терморез примен для дистанцион измерения температ, противопожарн сигн и т.д. Фоторез – приборы в кот использ фотоэлектр эффект. Фотоэлектр эффект – явлен позвол регистрировать и измерять слабые световые потоки. Использ в солн батареях и т.д..
Билет 21
Электр-дырочн переходом наз контакт 2 полупров nи р – типов. Суш прямой и обратный переход. Прям перех: такое подкл, когда потенциал полупр р-типа – полож, а n-типа – отриц. Ток через р-n переход осущ осн носит: из области n в область р – электронами, а из области р в область n – дырками. Вследствие этого проводимость всего образца велика, а сопротивл мало.
Обратн переход. Переключим полюсы источн тока. Тогда при той же разн потенциалов сила тока в цепи окажется значит меньше, чем при прямом переходе. Это обусловл следующ: электр через контакт идут теперь из области р в область n, а дырки из области n в область р. Но в полупр р-типа мало свободн электр, а в полупр n-типа мало дырок. Теперь переход через контакт осущ неосн носителями, число кот мало. Вследствие этого проводимость образца оказывается незнач, а сопротивл – больш. Образ так назыв запирающ слой. Полупр диоды использ в соврем техн для выпрямл перемен тока. В полупр диоде используется св-во p-n перехода
Билет 21
Электр-дырочн переходом наз контакт 2 полупров nи р – типов. Суш прямой и обратный переход. Прям перех: такое подкл, когда потенциал полупр р-типа – полож, а n-типа – отриц. Ток через р-n переход осущ осн носит: из области n в область р – электронами, а из области р в область n – дырками. Вследствие этого проводимость всего образца велика, а сопротивл мало.
Обратн переход. Переключим полюсы источн тока. Тогда при той же разн потенциалов сила тока в цепи окажется значит меньше, чем при прямом переходе. Это обусловл следующ: электр через контакт идут теперь из области р в область n, а дырки из области n в область р. Но в полупр р-типа мало свободн электр, а в полупр n-типа мало дырок. Теперь переход через контакт осущ неосн носителями, число кот мало. Вследствие этого проводимость образца оказывается незнач, а сопротивл – больш. Образ так назыв запирающ слой. Полупр диоды использ в соврем техн для выпрямл перемен тока. В полупр диоде используется св-во p-n перехода. На протяжении половины периода, когда потенциал полупров р-типа полож, ток свободн проходит через
р-n переход. В следущ половину периода ток равен нулю. В полупр диоде катодом служит германий, а анодом – индий. Полупр диод имеет целый ряд преимуществ перед электронными двухэлектродными лампами (экономия энергии для получения системой тока, миниатюрность, высокая надежность и большой срок службы). Недостатком полупр диодов явл ограниченный интервал температур, в котором они работают (приблизительно от -70 до +125˚С).
Билет 24
При норм услов газы явл диэлектриками, то есть не проводят эл ток. Это доказыв опыт с электрометром и дисками плоского конденсатора. Если спичкой нагреть воздух между дисками то конденсатор разряжается. Следов нагретый газ является проводн и в нем устанавливается эл ток. Газ также становится проводящим если его облучить ультрафиолетом, рентгеном и др лучами. Процесс протекания эл тока через газ наз газовым разрядом. При нагрев или облуч часть атомов ионизируется – распадается на положит заряженн ионы и электроны. В газе могут образовываться и отрицательные ионы, кот появл благодаря присоединению электронов к нейтральным атомам. Ионизация газов при нагрев объясн тем что по мере нагрев молекулы движутся быстрее. При этом некоторые сталкиваются и распадаются, превращаясь в ионы. Чем выше t тем больше образ ионов. Рекомбинация – при прекращении эл тока, электрон и положительно заряженн ион могут вновь образовать нейтральный атом. Если действие ионизатора прекратить, то прекратится и разряд, т.к. других источн ионов нет. По этой причине разряд наз несамостоятельным. Если продолжать увеличивать разность потенциалов на электроде, то число ионов возникающих в процессе разряда может стать таким большим, что внешний ионизатор будет уже не нужен для поддержания разряда. Так как разряд не нуждается для своего поддержания во внешнем ионизаторе, его наз самостоятельным. Эл ток в газе – это направленное движение полож и отриц ионов и электронов.
Билет 25
В зависимости от свойств и состояния газа, а также от характера и расположения электродов и приложенного к электродам напряжения возник различн виды самостоят разряда в газах. Тлеющий разряд образ при низких давлениях в трубке. Для возбуждения тлеющ разряда достаточно напряжения в несколько сотен вольт. При тлеющ разряде почти вся трубка, за исключ небольшого участка возле катода, заполнена однородн свечением, называемым положительн столбом. Тлеющ разряд примен в трубках для свечения реклам. Красное свечение возник при наполнении трубки неоном. Синевато – зеленоватый при аргоне. В лампах дневн света использ разряд в парах ртути. Эл дуга: при соприкосновении двух угольн стержней в месте их контакта из-за большого сопротивл выдел большое кол-во теплоты. Темпер повышается настолько, что начинается термоэлектр эмиссия. Вследствие этого при раздвижении угольных электродов между ними начинается разряд. Между углями возникает столб ярко светящ газа – эл дуга. Проводимость газа в этом случае значительна и при атмосф давлении, т.к. число электронов, испускаемых отриц электродом, очень велико. Сила тока в небольш дуге достигает нескольких ампер, а в больших дугах – нескольких сотен ампер при напряжении порядка 50В. Эл дуга может возник не только между угольными, но и между металл электродами. Если увеличивать силу тока при тлеющем разряде, то температ катода за счет бомбардировки ионами увеличится настолько, что начнется дуговой разряд. Таким образом, для возникнов дугового разряда не обязательно предварительное сближение электродов. Дуговой разряд -–мощн источн света, его используют в прожекторах, проекционных аппаратах и киноаппаратах. Коронный разряд: при атмосф давлении вблизи заостренных участков проводн, несущего большой эл заряд, наблюдается газовый разряд, светящаяся часть которого напоминает корону. Коронн разряд вызывается высокой напряженностью эл поля вблизи заряженного острия. При такой больш напряженности поля ионизация посредством электронного удара происх при атмосф давл. По мере удаления от поверхн проводн напряженность быстр убыв. Поэтому ионизация и связанное с ней свечение газа наблюд в ограниченн области пространства. При большом напряж между электродами в воздухе возник искровой разряд, имеющий вид пучка ярких зигзагообразных полосок, разветвляющихся от тонкого канала. Этот вид разряда возник тогда, когда мощность источн тока недостаточна для поддержания дугового или тлеющего разряда. Пример гигантского искрового разряда – молния, возникающая между 2 облаками или облаком и землей. Сила тока в молнии достигает 500 000 А, а разность потенциалов между облаком и землей – 1млрд.В. Плазма – это частично или полностью ионизированный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически совпадает. Плазма – электрически нейтральная система
Билет 7
Кристаллы – это твердые тела, атомы или молекулы которых занимают определенные, упорядоченные положения в пространстве. Кристаллы по - разному проводят теплоту и ток в различных направлениях. От направления зависят и оптические свойства кристаллов. Анизотропия – зависимость физических свойств от направления внутри кристалла. Различаются четыре типа кристаллической решетки: 1). Ионные кристаллы – большинство неорганических соединений, например соли, окиси металлов; 2). Атомные кристаллы – кристаллические решетки полупроводников, многие органические твердые тела; 3). Молекулярные кристаллы – бром, метан, нафталин, парафин, многие твердые органические соединения; 4). Металлические кристаллы – металлы. Твердое тело, состоящее из большого числа маленьких кристаллов, называют поликристаллическими. Одиночные кристаллы называют монокристаллами. Аморфные тела не имеют определенной формы в своей структуре строения атома или молекулы, не имеют кристаллической решетки, обладают свойством изотропии. Изотропия – это свойство одинаково передавать тепло, электрический ток по всем направлениям одинаково. Определенной температуры плавления у аморфных тел нет. Аморфные тела при низких температурах по своим свойствам напоминают твердые тела. Упругость – это деформация, которая полностью исчезает после прекращения действия внешних сил. Модуль упругости или модуль Юнга – это коэффициент пропорциональности Е, входящий в закон Гука : =Е| |. Предел упругости - максимальное напряжение, при котором еще не возникают заметные остаточные деформации (0,1%). Прочностью материала называется его свойство выдерживать действия внешних сил без разрушения. Пределом прочности называется механическое напряжение, которому соответствует наибольшая выдерживаемая телом нагрузка перед разрушением его кристаллической структуры. Запасом прочности называется число, показывающее, во сколько раз предел прочности больше допускаемого напряжения. Пластичными называют материалы, у которых незначительные нагрузки вызывают пластические деформации (глина, песок). Деление материалов на упругие и пластичные в значительной мере условно. Получение материалов с заданными механическими, магнитными, электрическими и др. свойствами – одно из основных направлений современной физики твердого тела. Теоретические исследования приводят к созданию твердых тел, св-ва которых совершенно необычны.
Билет 8.
Энергия в природе не возникает из ничего и не исчезает: количество энергии неизменно, она только переходит из одной формы в другую Изменение внутренней энергии системы при переходе ее из одного состояния в другое равно сумме работы внешних сил и количества теплоты, переданного системе: ∆U=А+Q. Если система не совершает работу А=0 и она не обменивается теплотой с окружающими телами (Q=0) =>∆U=U-U=0 т.е. внутренняя энергия изолированной системы остается неизменной. Из 1 закона: Q=∆U+A (A= −A) количество теплоты, переданное системе идет на изменение ее внутренней энергии и на совершение системой работы над внешними телами. Изохорный процесс. При изохорном процессе объем газа не меняется и поэтому работа газа равна нулю. Изменение внутренней энергии равно количеству переданной теплоты: ∆U=Q. Если газ нагревается, то Q>0 и ∆U>0, его внутренняя энергия увеличивается. При охлаждении газа Q<0 и ∆U=U−U<0, изменение внутренней энергии отрицательно и внутренняя энергия газа уменьшается. Изотермический процесс. При изотермическом процессе (Т=const) внутренняя энергия идеального газа не меняется. Все переданное газу количество теплоты идет на совершение работы: Q=A. Если газ получает теплоту Q>0, то он совершает положительную работу (А>0). Если напротив газ отдает теплоту окружающей среде, то Q<0 и A<0. Работа же внешних сил над газом в последнем случае положительна. Изобарный процесс. При изобарном процессе согласно формуле Q=∆U+A передаваемое газу количество теплоты идет на изменение его внутренней энергии и на совершение им работы при постоянном давлении. Адиабатный процесс. Процесс в теплоизолированной системе называют адиабатным. При адиабатном процессе Q=0 и согласно уравнению: ∆U=A+Q, изменение внутренней энергии происходит только за счет совершения работы: ∆U=A. Согласно этому уравнению при совершении над системой положительной работы, например при сжатии газа, внутренняя энергия его увеличивается, что означает повышение температуры газа. И наоборот при расширении газа сам газ совершает положительную работу (А>0) и внутренняя энергия его уменьшается - газ охлаждается.
|
