Тема 5. Радиометрический эффект

Сила взаимодействия молекул разреженного газа с поверхностью твердого тела зависит от температуры поверхности. Радиометриче­ский эффект состоит в том, что неравномерно нагретое тело, поме­щенное в разреженный газ, пытается перемещаться в направлении от более нагретой поверхности этого тела к менее нагретой.

Задание

1. Исследуйте радиометрический эффект. Укажите причины этого эффекта. Опишите схемы возможных экспериментов и необходимые условия для наблюдения радиометрического эффекта.

2. Укажите возможные применения радиометрического эффекта.

3. Возможно создание демонстрационной установки, сопровождае­мое оценочным расчетом радиометрических сил для конкретной уста­новки и оценкой погрешностей расчетов.

Литература

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.2. М.: Наука. 1990. С.385.

2. Матвеев А.Н. Молекулярная физика. М.: Высшая школа, 1981. С.40

Тема 6. Явление эффузии газов

Если средняя длина пробега молекул газа значительно больше раз­мера отверстия в стенке сосуда с газом, то каждая молекула пролетает через отверстие без столкновения с соседними молекулами газа, т.е. движение молекул через отверстие не носит коллективного характера, который наблюдается, например, при выходе пара из носа чайников или при выходе воздуха из камеры мяча и шины автомобиля. Условие малости размеров отверстия по сравнению со средней длиной пробега молекул можно достичь в достаточно разреженных газах. Течение газа через отверстие в таких условиях, называемое молекулярным течени­ем, отличается от обычного истечения газа через отверстие и назы­вается эффузией. Явление эффузии было использовано для разделения изотопов урана при создании ядерного оружия.

Задание

1. Исследуйте явление эффузии - молекулярного течения разрежен­ного газа через небольшие отверстия, дав теоретическое обоснование.

2. Для чего можно использовать явление эффузии? Желательны новые предложения с Вашей стороны.

3. Возможно создание демонстрационной установки и проведение оценочных расчетов параметров эффузии с анализом погрешностей для этой установки.

Литература

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.2. М.: Наука, 1990. С.378.

2. Савельев И.В. Курс общей физики. T.I. M.: Наука, 1970. 512 с.

Тема 7. Тепловой насос

Тепловой насос - это установка, предназначенная для передачи ко­личества теплоты от менее нагретого тела к более нагретому, напри­мер, для обогрева помещения. Принцип работы теплового насоса такой же, как и в холодильной установке (холодильнике), т.е. использует­ся обратный термодинамический цикл. С помощью теплового насоса можно, затратив 1 Дж энергии (электроэнергии или энергии от сжига­ния топлива), закачать в помещение тепловую энергию в количестве, большем 1 Дж. Это означает, что эффективность работы теплового насоса (с точки зрения экономики и стоимости затрат на обогрев по­мещения) выше, чем традиционного электрообогревателя.

Задание

1. Исследуйте работу теплового насоса и его эффективность в зави­симости от перепада температуры между горячим и холодным телами. Дайте примеры расчетов и оценки для реальных условий.

2. Возможно создание макета действующей установки.

Литература

1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.2. М.: Наука, 1990. С.129.

2. Дж.Орир. Физика. Пер. с англ. М.: Мир, 1981. Т.1. 336 с.

3. Фабрикант В. Зачем мы зимой используем отопление? //Прило­жение к журналу Квант.

N 2/96. С.124.