1. Температура как мера средней кинетической энергии молекул. Основное уравнение мкт идеального газа.

Температура – мера степени нагретости тела, величина, характеризующая направление теплового объема, мера кинетической энергии поступательного движения молекул.

Абсолютный ноль температуры – температура, при которой прекращается поступательное движение молекул.

В СИ принята абсолютная термодинамическая шкала температур: за нулевую температуру принят абсолютный ноль, в качестве опорной точки принята температура, при которой вода находиться в твердом, жидком и газообразном состоянии. Это тройная точка по шкале Цельсия, равная 0,01^оС. Температура таяния льда равна 273,16^о Кельвина. Температура по шкале Цельсия и термодинамическая шкала связаны отношением Т =t + 273^о.

Кинетическая энергия теплового движения молекул зависит от t^оС.

;

i – степень свободы;

k – 1,38*10²³Дж/К – коэффициент Больцмана.

Давление – это средняя сила ударов молекул о стенки сосуда, отнесенная к единице его поверхности.

;

p = бар; p= мм.рт.ст. p=Па=Н/м²;

Основное уравнение МКТ идеального газа связывает между собой параметры состояния идеального газа и характеристики движения его молекул.

p= m_o nυ²_ср; p= ρ υ²_ср; p= E_kn;

m_o-масса молекулы (кг);

n- концентрация (м^-3);

ρ- кг/м³;

Т-абсолютная температура (К);

Билет № 24

Электрический ток в полупроводниках.

К полупроводникам относят вещества, занимающие промежуточное положение по электропроводности между проводниками и диэлектриками. Это 12 элементов таблицы Менделеева: бор, кремний, фтор, сера, индий, германий, мышьяк, селен, олово, сурьма, теллурий, йод.

Полупроводники обладают собственной проводимостью. Э лектронная проводимость обусловлена перемещением свободных электронов между узлами кристаллической решетки, а дырочная обусловлена перемещением связанных электронов на свободные места парных электронных связей.

д ырка

-Si (кремний);

e

Для увеличения электропроводности к полупроводникам добавляют примеси. Если к полупроводнику добавить атом полупроводника, у которого валентность меньше, то образуются дополнительные дырки. Такая примесь называется акцепторной, а полупроводник с такой примесью – полупроводником P – типа. В нем основные носители заряда дырки, а не основные электроны.

Если к полупроводнику добавить атомы полупроводника, валентность которого больше, то образуются дополнительные свободные электроны. Такая примесь называется донорной, а полупроводник с такой примесью – полупроводником n – типа. В них основные носители заряда - электроны, а не основные дырки.

Электрона – дырочный переход (p,n - переход) – это область, образованная при контакте двух полупроводников p – типа и n – типа за счет явления диффузии.

Основное свойство p, n – перехода – односторонняя проводимость.

n p

A

V

R

• +

I

Прямой переход

U

Обратный переход

Полупроводниковый диод – это устройство, предназначенное для выпрямления и преобразования переменных токов, состоящих из p, n – переходов.

Преимущества полупроводникового диода: малогабаритен и компактен; устойчив к механическим повреждениям; большой срок службы; высокий КПД; работает при температурах от -70^оС до +125^оС.

Транзистор – устройство, служащее для усиления и генерации электрических колебаний. Состоит из двух p, n – переходов. Бывают биполярные (два типа проводимости) и полевые (ток образуется электронами или дырками).

К полупроводниковым приборам также относят:

1. Терморезисторы – сопротивление изменяется в зависимости от температуры.

2. Фоторезисторы – сопротивление изменяется в зависимости от света.

3. Тензорезисторы – сопротивление изменяется в зависимости от нагрузки.

4. Светодиоды – полупроводниковые источники света.

Билет № 23 Электрический ток в электролитах. Закон электролиза.

Жидкости могут быть диэлектриками (дистиллированная вода), проводниками (растворы или расплавы солей), полупроводниками (расплавленный селен). Проводимость жидкостей носит ионный характер. Ионы возникают в результате электролитической диссоциации – распада нейтральных молекул электролитов на ионы под действием электрического поля.

Cu SO₄→ Cu⁺⁺+SO₄^--

Степень диссоциации – это доля молекул в растворенном веществе, распавшемся на ионы; она зависит от температуры, концентрации и диэлектрической проницаемости.

Катионы – это положительные ионы металлов и водородные ионы.

Анионы – это отрицательные ионы (кислотные остатки гидроксильной группы ОН).

Электролиты обладают сопротивлением и для них выполняются законы Ома и

Джоуля -Ленца:I = ; Q = I²RΔt;

Электролиз – это процесс выделения вещества на электродах в результате

окислительно–восстановительных реакций (на аноде отрицательные ионы отдают лишние электроны, на катоде положительные ионы получают недостающие электроны).

Применение:

1. Электрометаллургия (получение чистых металлов).

2. Очистка металлов от примесей.( рафинирование меди)

3. Гальваностегия – покрытие одного металла слоем другого.

4. Гальванопластика – получение копий с рельефных поверхностей, изготовление полых фигур.

5. Получение алюминия из бокситов.

Законы Фарадея:

1. Масса вещества, выделившегося на электродах прямопропорциональна заряду, прошедшему через электролит.

;

2. Электрохимический эквивалент пропорционален его химическому эквиваленту.

k= ;

F=96500 Кл/моль; k=кг/Кл;

Билет № 25

Ядерные реакции. Ценные ядерные реакции. Ядерный реактор.

Ядерная реакция – реакция превращения ядер при взаимодействии их с элементарными частицами или друг с другом.

Ядерные реакции классифицируются по:

1. Роду участвующих в них частиц (на нейтронах, на заряженных частицах, на гамма - квантах).

2. Массе участвующих в них ядер (на легких ядрах – А<50, на средних ядрах – 50< А<200, на тяжелых ядрах).

3. Энергии вызывающих частиц:

• На малых энергиях – W =1эВ;

• На средних энергиях – W = 1МэВ;

• На высоких энергиях – W = 1ГэВ;

4. Характеру происходящих ядерных превращений (с испусканием нейтронов, заряженных частиц, реакции захвата).

Ядерная реакция характеризуется энергетическим выходом – это разность энергий покоя ядер до реакции и после нее.

ΔW =Δm c²;

Если ΔW<0, то реакция идет с поглощением энергии (называется эндотермической).

Если ΔW>0, то реакция идет с выделением энергии и называется изотермической.

В 1938г. Ганн и Штрасман установили, что при бомбардировке урана нейтронами, возникают элементы средней части таблицы Менделеева. Это объяснили Майтнер и Фриш: при бомбардировке урана нейтронами, ядро урана захватывает нейтрон и переходит в возбужденное состояние, меняет свою форму, деформируется, образуя перетяжку, и ядро раскалывается на два осколка, вылетает 2 – 3 нейтрона:

+ +

+

+

Цепная реакция – это ядерная реакция, в которой частицы, вызывающие эту реакцию образуются как продукты этой реакции.

;

Для протекания цепной реакции необходимо:

1. Чтобы коэффициент размножения нейтронов лежал в пределах 1≤K≤1.01;

2. Масса делящегося вещества должна быть выше критической ;

Неуправляемые цепные реакции протекают в атомной бомбе, а управляемые – в ядерных реакторах.

Ядерные реакторы могут быть:

1. исследовательские;

2. энергетические;

3. воспроизводящие;

4. транспортные;

Основные элементы ядерного реактора:

1. делящиеся вещества (уран – 235, 238, 239, торий – 232, плутоний – 239,240,241);

2. управляющие стержни из кадмия или бора;

3. теплоноситель;

4. поглотитель нейтронов;

5. Замедлитель нейтронов (вода, тяжелая вода, графит);

6. Система биологической защиты и дозиметрического контроля;

Синтез легких ядер:

Термоядерная реакция – это реакция слияния ядер легких элементов, протекающая при сверхвысоких температурах при сближении ядер до расстояния 2*10^-15м.

Термоядерная реакция протекает в недрах звезд. Неуправляемая термоядерная реакция протекает в водородной бомбе, а управляемый термоядерный синтез пытаются получить с помощью установок «Токмак», с помощью ядерного синтеза.

Билет № 26 Электромагнитные волны. Свойства электромагнитных волн. Скорость распространения электромагнитной волны.

Электромагнитная волна – поперечная волна, в которой вектор напряженности перпендикулярен вектору магнитной индукции и перпендикулярен направлению распространения волны. С помощью электромагнитных волн распространяется в пространстве электромагнитное поле, которое является совокупностью неразрывно связанных друг с другом, изменяющимся электрическим и магнитным полем.

К электромагнитным полям относят:

1. Радиоволны;

2. Инфракрасные излучения;

3. Видимый свет;

4. УФ – излучения;

5. Рентгеновские излучения;

6. Гамма – излучения;

Источником электромагнитных волн может быть:

• Открытый колебательный контур;

• Атомы, находящиеся в возбужденном состоянии;

Свойства:

1. Дифракция;

2. В однородной среде распространяется прямолинейно;

3. Преломляются на границе раздела двух диэлектриков;

4. Отражаются от металлических преград;

5. Скорость распространения в вакууме с=3*10⁸м/с, в любой другой среде определяется по формуле Максвелла:

υ = ;

6. Электромагнитная волна переносит энергию, но не переносит вещество;

7. Интерференция – происходит сложение двух когерентных волн;

8. Период электромагнитной волны равен периоду колебаний источника электромагнитных волн;

9. Источником электромагнитных волн может быть открытый колебательный контур или атомы в возбужденном состоянии.