Беттік керілу.

Механикада сияқты жүйе потенциалдық энергиясы аз күйге талпынады, және потенциалдық энергиясы аз күй біршама тұрақты болып есептелінеді, изотермиялық шарттарында термодинамикада жүйе еркін энергиясы аз күйге талпынады. Сондықтан сұйықтың беті сығылуға тырысады. Осыған орай, сұйықтың бетінде беттік керілу деп аталынатын күштер пайда болады. Осында сұйықтық бет жазықтығының әр жақтарына изотропты тартылған жұқа резеңкелік қабатқа ұқсайды. Көбінесе беттік керілу 200С температурада 10-2– ден 10-1 Н/м- ге дейін болады. Мысалы, Эфирде -1,71*10-2, ацетонда -2,33*10-2 , бензолда 2,89*10-2 Н/м.Бірақ сынапта 0,465 Н/м.

4.6 Капиллярлық құбылыстар

Капиллярлық құбылыстар – бұл капиллярдағы сұйық деңгейінің өзгеру құбылысы.

Капиллярлар – жіңішке цилиндр түтікшелер (олардың диаметрі мм).

Егер капиллярды бір ұшымен кең ыдысқа құйылған ыдысқа құйылған сұйыққа батырса, онда сұйықтың ыдыс қабырғасына жұғу немесе жұқпауы нәтижесінде капиллярдағы сұйық бетінің қисықтығы көрнекті болады. Егер сұйық түтікше материалына жұғатын болса, онда оның ішіндегі сұйық беті – мениск – ойыс, ал егер жұқпайтын болса, онда дөңес болады.

Қосымша қысым – беттік керілу күштеріне негізделіп, сұйықтың майысқан бетіне түсірілетін қысым.

Дөңес беттің қосымша қысымы оң, ал ойыс беттікі – теріс. Сұйық капилляр бойымен биіктікке жоғары көтерілгенде немесе төмен түскенде сұйық бағанасындағы қысым (гидростатикалық қысым) қосымша қысыммен ( ) теңеседі, яғни

  (4.19)

Капилляр бойындағы сұйықтың көтерілу биіктігі (төмен түсу тереңдігі):

  (4.20)

мұндағы - сұйықтың тығыздығы; - капиллярдың радиусы; - сұйық бетінің қисықтық радиусы; - еркін түсу үдеуі.

Соңғы формуладан капиллярдағы сұйықтың көтерілу (төмен түсу) биіктігі оның радиусына кері пропорционал екендігі шығады. Жіңішке капиллярларда сұйық айтарлықтай жоғары көтеріледі. Мәселен, су ( кг/м3, Н/м) диаметрі 10 мкм капиллярға толық жұққанда ( ) оның бойымен м биіктікке дейін көтеріледі

Осмостық қысым - ерітінді диффузиясы кезіндегі ерітілген заттың жартылай өтімдімембрана арқылы тудыратын асқын қысымы.

 

Билет

1. Булану және конденсация. Сұйық пен қаныққан будың тепе-тендігі. Кризистік күй. Аса қаныққан бу және аса қыздырылган сұйық.

Булану және конденсация.

Сұйықтан буға айналу процесін қарастырайық. Қайнау процесінде үлкен кинетикалық энергиясы бар сұйық молекулалары сұйықтың бетіне шығып, молекулааралық тартылысты жеңіп, сұйық бетінен шығып кетуі керек. Яғни

энергиясы молекулалардың тартылыс күшіне қарсы істелетін жұмыстан көп болуы керек ( Ek>A.). Бұл жұмыс A=2r.F теңдігі арқылы анықталады. Мұндағы r – молекулалардың әсерлесу сферасының радиусы, Ғ - әсерлесу күші.

Молекулалардың тартылыс күші өте үлкен шама. Судың молекулалық ішкі қысымы 11 мың атм. Ендеше молекуланың сұйық бетіне шығуы үшін өте үлкен энергия керек. Энергиясы жоғары молекулалар, яғни «ыстық» молекулалар ғана сұйық бетіне шыға алады. Осының нәтижесінде қалған молекулалардың энергиясы азаяды. Кебу кезінде дене суыйды. Булануға кері процесс қоса жүреді. Яғни ауадағы су буы қайтадан сұйыққа айналады. Екі процесс үздіксіз жүреді. Егер булану конденсацияға қарағанда интенсивті болатын болса, сұйық буланады, ал керісінше конденсациялану булануға қарағанда интенсивті жүрсе онда сұйық көбейеді.

Екі процесс өзара тең болса тепе-теңдік процесс делінеді, яғни қанша молекула буланса, сонша молекула конденсацияланады. Бұл уақыттығы буды қаныққан бу дейді.

Егер адиабаталық кебу болса, температура төмендейді. Изотермалық кебуде (тұрақты температурада) берілген жылу тұрақты болады. Сұйықты қайнауға дейін қыздырғанда жылудың біразы ғана булануға жұмсалады, ал көп бөлігі тек қыздыруға кетеді. Қайнау басталу үшін сұйықтың ішінде ауа көпіршіктері болуы керек, яғни қос фазалы болу керек.

Ауа көпіршіктері сұйықтың ішінде ыдыс қабырғасындағы не түбіндегі денелерге жабысып тұрады. Осы көпіршіктер булану орталығы болып табылады. Сұйық осы көпіршіктің ішінде буланады, көпіршік үлкейіп өз орнына кішкене көпіршік қалдырады да сұйық бетіне көтеріліп жарылады. Кішкене көпіршік тағы ұлғайып, тағы көтеріледі. Осылай қайталану болады. Көпіршіктер тізбек жасап көтеріліп отырады.

Булану (Испарение) — заттың сұйық немесе қатты агрегаттық күйден газ тәрізді (бу) күйге (бірінші текті фазалық ауысу) ауысу процесі. Cуқойманың су беті ылғалының булану арқылы атмосфераға көтеріліп, одан жауын-шашын түрінде қайта түсуі. Ылғалы мол аймақтардағы жауын-шашын қабаты булану қабатынан артып кетеді, сондықтан атмосферамен ылғал алмасу теңдестігінің оң (болымды), ал ылғал жетіспейтін аймақтардағы бұған керісінше жағдай; ылғал алмасу теңдестігінің теріс (болымсыз) құбылысы деп аталады;

Cудың сұйық немесе қатты күйден газға (буға) айналу процесі, сұйықтықтан қоршаған кеңістікке өткен молекулалар саны мен беттің қайтадан жұтқан молекулалар саны арасындағы айырма. Кері жағдай, яғни бетте қайта жұтылған сұйықтық молекулаларыныңсаны одан бөлінген молекулалар санынан көп болса, онда оны конденсация дейді. Қар мен мүз бетінен булануды немесе қатты фазадан сұйық фазаны айналып газ күйіне өтуді төте булану десе, ал қар бетіндегі сұйық фазаны айналып өтетін конденсацияны — сублимация дейді. Су беті немесе топырақтан булануды физикалық булану, ал өсімдікгер транспирациясын биологиялық булану деп бөледі.[1]

Қатты дененің Булануы сублимация деп аталады. Булану процесі кез келген температурада жүруі мүмкін, бірақ ол температуражоғарылаған сайын тезірек өтеді. Жабық ыдыстағы Булану процесі сұйықтықтың не қатты дененің үстіндегі кеңістік қаныққан буғатолғанша тұрақты температурада жүреді ылғал алмасудың негізі болып табылады.

. Жылулық электроқозғаушы күш. Зеебек, Пельтье және Томсон қөбылыстары. Металл емес қатты денелердiң өткiзгiштiгi. Электролиттердiң электрөткiзгiштiгiнiң механизмi және оның температураға тәуелдiлiгi

Электр Қозғаушы Күш – электр тізбегіне жалғанған, табиғаты электрстатикалық емес энергия көзі. Тек қана электрстатик. күштер тұйық тізбекпен тұрақты токтың үздіксіз жүруін қамтамасыз ете алмайды. Өйткені бұл күштердің тұйық контур бойымен зарядты қозғалтуы үшін жұмсайтын жұмысы нөлге тең, ал ток жүрген кезде әдетте энергия шығыны болады.

Зеебек кұбылысы.Егер екі түрлі металдардың тұйық тізбек жасап, осы кезде пайда болатын 1 және 2 жапсарларды әр түрлі температурада ұстаса, тізбек бойымен ток жүретін байқалады, яғни тізбекте ЭҚК пайда болады. Бұл құбылысты 1821 жылы Зеебек ашқан. Зеебек құбылысын жоғарыда қарастырыған біркелкі кыздырылмаған металдарда ЭҚК пайда болатындығымен түсіндіруге болады.

Егер белгілі температуралар аралығында Q және Q шамаларды тұрақты деп есептеуге болатын болса,

(8.1.1.2)

мұндағы - меншікті термоЭҚК деп аталады және жапсарлардағы температуралар айырымы бipгe тең болған кездегі пайда болатын ЭҚК шамасымен анықталады. ЭҚК-тің бірлігі (практикада ). Көпшілік пар металдар үшін Q - шамасы (l0 ) аралығында жатады. Ал әр түрлі типті шала өткізгіштер пары шін дейін жетуі мүмкін, ceбeбi екі түрлі (n-типті және р-типті) шала өткізгіштер үшін Q жән

Зеебек құбылысын температураны өлшеу үшін қолданады. Температураны өлшеу үшін қолданатын термоэлемент термопара деп атайды.

8.1.3. Томсон құбылысы. Біркелкі қыздырылмаған өткізгіш арқылы ток жүретін болса, онда косымша жылу бөлінеді. Бұл құбылысты Томсон құбылысы деп атайды. Егер өткізгіште температура градиенті болмаса, (Т = const болса), тек Джоуль жылуы ғана бөлінер еді. Жылу ағыны бар кезде (gradT ) өткізгіште бөлінетін жылу

(8.1.3.1)

соңғы формулаға өpic кернеулігі мен жылу ағынының өрнектерін қойсақ,

(8.1.3.2)

Бұл формуладағы - Томсон коэффициенті, біріншi мүше Джоуль жылуы, екінші мүше Томсон құбылысының нәтижесінде пайда болатын қосымша жылу. Бұл жылу токтың біріншi дәрежесіне пропорционал, сондықтан токтың бағыты өзгерген кезде таңбасын өзгертеді, яғни Томсон жылуының бөлінуі де, жұтылуы да мүмкін.

Жартылай өткізгіштердің электр өткізгіштігін зоналық теория негізінде тек кванттық механика жан-жақты түсіндіріп бере алады. Кристалдарда энергетикалық зоналардың пайда болуы металдардың, жартылай өткізгіштердің және диэлектриктерге бөлінуімен түсіндіріледі. Жартылай өткізгіштер мен диэлектриктердің екеуінде де еркін зарядты тасымалдаушылар жоқ, олардың пайда болуы үшін (электрондарды атомдардан жұлып алу үшін) белгілі бір көлемде энергия жұмсау керек. Бірақ бұл энергия диэлектриктер үшін өте үлкен, ал жартылай өткізгіштер үшін ол аз шама болуы қажет [1-3].

Билет

1. Балқу жэне кристалдану. Клапейрон-Клаузиус теңдеуі. Үштік нүкте. Күй диаграммасы. Фазалық ауысу. 1 және 2 шекті фазалық ауысу.)Балқу және кристалдану. Балқу температурасы.

Балқу және кристалдану. Балқу температурасы. Заттың қатты күйген сұық күйге өтуі балқу, ал сұйық күйден қатты күйге өтуі қатаю немесе кристалдану деп аталады.

Қатты зат балқыған кезде кристалдық тор құрайтын бөлшектердің ақашықтығы артып, бүлінуі басталады, сөйтіп заттың молекулалы – потенциалдық энергиясы артады. Заттың балқуы өз бетінше алмайды, оны орындау үшін жұмыс атқару керек.

Кристалдану кезінде, керісінше бөлшектер бір-біріне жақындап, бір кристалдық тор түзе бастайды да, олардың потенциалдық энергиясы төмендейді. Демек, кристалдану процессі сұйық өзінің энергиясы басқа бір сыртқы денеге берген кезде ғана жүреді.

Сонымен температуралы бірдей болған күннің өзінде, заттың сұйық күйіндегі бірлік массасының ішкі энергиясы осы заттың қатты кезіндегі бірлік массасының ішкі энегргиясынан артық болады.

Заттың өзінің барлық физикалық және химиялық қасиеттері бойынша бір текті болатын облысы осы зат күйінің фазасы деп аталады. Осы заттың сұйық фазасы энегргия бере алмаса, ал қатты фазасы оны бере алмаса, онда бірдей температурадағы заттың сұйық және қатты фазалары тепе-теңдік күйде ұзақ уақыт бойы қала алады. Мысалы: қоршаған ортаның температурасы О0С болса, онда мұз суда ұзақ бойы қала береді.

Заттың сыртқы денелерден энергия алатын тек қаты фазасы болсын. Сонда әуелі осы заттың малекулалы – потенциалдық және малекулалы – кинетикалық энергиясы артады. Тек сұйық фазада одан әрі алған энергия оның молекулалы – кенетикалық энергиясын артуға жұмсалады, яғни сұйық қызады. Егер сұық өзінің энергиясын қоршаған денелерге берсе, онда осы айтылған процесс кері бағытта қайталанады.

   
 
 

1- суретте заттың балқыған және қатайған кездердегі температурасы өзгерістерінің графиктері келтірілген Qк кесіндісі қатты күйдегі жылуға кетген жылу мөлшерін, Qбал кесінді балқыған кезде алған, Qс кесінді сұйық күйдегі заттың әрі қарай жылуына кетген жылу мөлшерін өрнектейді. Qс кесіндісі заттың сұйық күйде тұрып салқындаған кезінде заттың берген жылу мөлшерін өрнектейді. Тәжірибе көрсеткендей, заттың балқу және қатары бірдей температурада өтеді. Және бұл температура заттың қатты және сұйық күйі қатар болатын кезде өзгеріссіз қалады. Бұл температура балқу температурасы деп аталады. Заттың балқу және қатаюының қатты және сұйық фазаларының арасында анық шекара болады.

Аморфты денелерде балқу және қатаю процессетері байқалмайды. Қыздырған кезде олар бірте-бірте жұмсаралы, ал салқында түрлі кезде бірте – бірте қоюлады. Осы кезде бұл заттардың температуралы үздіксіз өзгеруде, олардың сұйық және қатты фазаларын арасында көзге түсетіндей шекара болмайды, массасы бір тектілігі ерекшеленеді.

Сонымен балқу мен кристалдануды тек кристалдық денелерде ғана бақылай аламыз.

 

Меншікті балқу жылуыу.

Балқу мен қатаю процесстерінде заттың ішкі энергиясының өзгерісі оның m массасына тура пропорционал. Осы кездегі энергияның өзгерісін балқу жылуы мөлшерімен анықталады.

Qбал=m

Qбал балқу жылуы сонымен қатар заттың тегіне және сыртқы қатарға тәуелді. Осы тәуелділікті пропорционалдық коэффициентімен өрнектейді. Заттың балқу немесе қатаю процесстері кезінде оның ішкі энергиясының заттың тегіне және сыртқы шартты тәуелділігін сипаттайтын шамасы меншікті балқу жылуы деп аталады. Ол осы заттың балқу температурасында алынған бірлік массасын балқытуға қажетті жылу мөлшерімен өлшенеді, яғни

 

меншікті балқу жылыуының SI жүйесіндегі өлшем бірлігі

=1Дж/кг

яғни бірлігі үшін тұрақты температура кезінде массасы 1 кг қатты денелі балқытуға 1 Дж энергия жұмсалатын меншікті балқу жылуын алады.

Меншікті балқу жылуын тәжірибе жүзінде анықтайды және есептеулер кезінде оның мәнін кестеден алады.

Механикалық кернеу.

Механикалық кернеу. 2-ші суретте деформацияланған шыбықта өсіні перпендикуляр жұқа қабатты ойша бөліп алайық. Ол шыбықты екі бөлікке бөледі. Шыбықтың екі бөлігінің де тепе-теңдікте болуына, шыбықтың жоғарғы жағы бөлініп алынған қабатқа F1 күшке тең F1, ал төменгі жағына F2 күшіне тең F2 күшпен әрекет етеді. Деформацияланған дененің ішінде пайда болатын осы ішкі күштер деп аталады. Олар дененің әр бір элементінің деформациясы (біздің жағдайымызда - созылуы) тудырады.

Егер шыбыққа бір текті F1 және F2 сыртқы күштер шыбық осының бойымен әрекет етсе, онда F1 және F2 ішкі күштер көлденең қиманың S ауданы бойынша біркелей таралады.

Деформацияланған қатты денедегі ішкі күштердің әрекеттесуі сипаттардың шама механикалық кернеу деп аталады. Механикалық кернеу деформацияланған дене қимасының бірлік ауданың әрекет ететін ішкі ішімен өлшенеді:

 

Егер ішкі күште қима бойында таралмаса, онда бірінші сүреттегі S –тің орнына жеткілікті мөлшерде аз және оның аумағында ішкі күші турақты деп санауға болатын ауданды алу қажет

механикалық кернеудің SI жүйесіндегі өлшем бірлігі

 

SI жүйесінде бірлігі ретінде қимасының бір 1 М2 ауданына 1Н ішкі күш әрекет ететін материалдық механикалық кернеуін алынады. Қатты дене кез келген деформациясы кезінде ішкі күштердің әрекетінен дене құрайтын бөлшектер бір біріне қатысты ығысады. Бұл материал деформацияға қарсы әрекет ететін күштерді тудырады. Серпімділік күштері деп аталатын осы күштер деформацияланған дененің ішкі оның жеке бөліктерінің арасында дененің деформациясын тудырады басқа денелерге де әрекет етеді. Олар деформацияланған денені бұрыңғы пішінін және көлемін қалпына келтіруге тырысады. Деформацияланған дененің сыртқы күштердің әрекеті тоқтағаннан өзінің бұрыңғы пішіні мен көлемін қабылдау қасиеті серпімділік деп аталады. Денеге түсірілген сыртқы күштердің әрекеті тоқтаған бойда жоғалатын дененің деформациясы серпімді деформация деп аталады. Тәжірибе көрсеткендей, денені сыртқы күш әрекеті тоқтағаннан кейін өзінің бастапқы пішіні мен көлемін қалпына келтіре алмағандай дәрежеге дейін деформациялауға болады екен. Денелердің сыртқы әрекеті тоқтағаннан кейін де деформацияны сақтап қалу қасиеті иілгішктік (пластинкалық) деп аталады. Сонымен бірге материалдың қасиеттері сыртты шарттарға қатты тәуелді. Мысалы, әдетте, иілгіш болып келетін қорғасын төменгі температуралар кезінде серпімді, ал серпімді болат – жоғарғы қысым немесе жоғарғы температура кезінде иілгіш.

Машина жасау өндірісінде материалдардың ескеруді аса қажет болатын механикалық қасиеттеріне морттың және қаттылық жатады. Серпімді деформациялар мен материалдағы ішкі күштердің арасындағы байланысты тұңғыш тағайындалған ағылшын ғалымы Р.Гук. Гук заңының тұжырымдамасы мынадай: серпімді деформацияланған денедегі механикалық кернеу осы оның салыстырмалы деформациясында тұра пропорционал

 

2. Диа- және парамагнетиктер. Диа- және парамагнетиктердiң магниттелу механизмдерi. Лармор прецессиясы. Парамагниттiк қабiлеттiктiң температураға тәуелдiлiгi. Кюри заңы

Зат атомдарының магнит өрісі сыртқы магнит өрісі бағыты бойымен орналасқанда атомдардың электрондық қабаттарының магнит өрісі сыртқы магнит өрісіне қосылып күшейтетін жағдай тудыратын атомдармен құралатын заттарды парамагнетиктер деп атайды.

Диамагнетик– магниттік алғырлығы теріс шама болатын (10-6-10-5) зат. Д-ке инерттік газдар, N2, H2, Sі, P, Bі, Zn, Cu, Au, Ag, т.б. көптеген элементтер, сондай-ақ, органик. және органик. емес қосылыстар жатады.

Лармор прецессиясы. Сырткы магнит өрісіндe орналаскан атомның электронына магнит өpici тарапынан әсер ететін күш электрон орбитасын сырткы магнит өрісінe перпендикуляр бағытта айналмалы козғалыска келтіреді. Осы косымша айналмалы козғалысты лармор прецессиясы деп атайды. Егер орбита бойымен козғалып жүрген электронды элементар ток ретінде карастырсак, оның магниттік моменті

(10.6)

мұндағы -электронның ядро маңындағы айналмалы козғалысының бұрыштық жылдамдығы. Орбиталық козғалыстың механикалык моменті

(10.7)

Егер атомды гироскоп ретінде карастырсак, оның козғалыс тендеуі

(10.8)

мұндағы . Ендеше,

(10.9)

болмаса,

Диамагнетиктердің магниттелу механизмі және олардың магниттелу коэффициенті. Лармор прецессиясы кезінде пайда болатын косымша магниттік момент

(10.10)

Сырткы магнит өpiciнe карама-карсы бағытталған. Олай болса, магниттік момент тудыратын косымша магнит өpici де магниттеуші магнит өрісінe карама-карсы бағытталған. Сондыктан магниттелген диамагнетиктерде магнит өpici әлсірейді. Диамагнетизм барлык заттарда да байкалады.

Парамагнетиктердің магниттелу механизмдері және олардың магниттелу коэффициенті.Парамагнетиктердің атомдарының (молеку лаларыньщ) магниттік моменттері нөлден өзге. Парамагнетикті сыртқы магнит өpiciнe қойған кезде оның молекулаларының магниттік моменттері қосымша энергия алады.

(10.11)

Бұл формуладан қосымша энергияның шамасы Р және В векторларының арасындағы 90°-тан кем болғанда, аз мәндерін, ал = 0° болғанда, ең аз мәнін қабылдайды (W = -PB). Олай болса сыртқы магнит өpici бар кезде атомдардың магниттік моменттерінің бағыттары өpic бағытымен сүйір бұрыш жасайтын күй энергетикалық тұрғыдан қолайлы күй болады, ceбeбi бұл кезде толық энергия мүмкін болғанша аз мән қабылдайды. Мұндай күйде парамагнетиктің бірлік көлемнің магниттік моменті нөлден өзгеше болады, яғни парамагнетик магниттелген күйде болады. Парамагнетиктің осылай магниттелуін бағытталғыштық магниттелу деп атайды. Магниттелген парамагнетиктің атомдарының магниттік момент­терінің магнит өpici бағытымен бұрыш жасау ықтималдығы Больцман таралуымен анықталуы керек:

(10.12)

Магниттік моменттерінің бағыттары денелік бұрыштың ішінде жататын молекулалардың саны dn болса,

(10.13)

бірлік көлемдегі молекулалардың саны, бұл теңдіктен

(10.14)

Бірлік көлемде орналасқан молекулалардың магниттік моменттерінің магнит өpiciнe проекцияларының орта мәні, яғни магниттелгіштік , мұндағы -Ланжевен функциясы деп аталады. Магниттелгіштіктің магнит өpiciнe тәуелділігі 7.8.4.1-суретте көрсетілгендей болады. Магнит өрісінің белгілі бip мәнінен бастап магниттелгіштік өзінің қанығу мәніне жетеді, яғни бірлік көлемдегі барлық молекулалардың магниттік моменттері өpic бойымен бағытталады.

Бұл өpicтiң шамасы өте үлкен болмаса, яғни шарты орындалатын болса, Ланжевен функциясын -ның дәрежесі бойынша жіктеуге болады, сонда

(10.15)

Соңғы тендікті қатынасымен салыстырсақ

(10.16)

 

Билет

1. Электростатика. Кулон заңы. Электрстатикалық өрісі, оның кернеулігі. Гаусс теоремасы. Электр диполі.

Ағылшын физигі Ш.Кулон күйектелі таразының көмегімен вакуумдегі бір-бірінен арақашықтықта тұрған нүктелік екі зарядтардың өзара әсерлесу күшін тәжірибе жасап анықтаған. Кулон заңы: Вакуумдегі (бостықтағы) нүктелік екі зарядтардың өзара әсерлесу күші, сол зарядтардың көбейтіндісіне тура пропорционалды, арақашықтықтарының квадратына кері пропорционал болады.

Зарядталған бөлшектердің өзара әсерлесуі олардың айналасындағы электр өрісі арқылы болады. Кез-келген зарядталған дененің (бөлшектің) айналасында электр өрісі болады. Қозғалмайтын зарядтың айналасындағы өрісі электростатикалық өріс деп атайды

Гаусс теоремасы. Радиусы r сфера беттің центрінде q заряд болсын. Ол зарядтың өрісінің кернеулігінің күш сызықтарын сфера бетті қияп жатады. Сонда сфера бетті қиып өтетін кернеулік векторының ағыны

Гаусс теоремасы былай оқылады: кез-келген тұйық бетті қиып өтетін электр өрісінің кернеулік векторының ағыны сол беттің ішіндегі зарядтардың қосындысын -ге бөлгенге тең.

Жалпы жағдайда тұйық беттің ішіндегі зарядтардың алып жатқан көлемі V болса, онда зарядтың тығыздығы

болады.

Гаусс теоремасын пайдаланып әртүрлі жағдайдағы зарядтың, немесе зарядтар системасының өрістерінің кернеуліктерін анықтауға болады.

 

2. Жылулық сәулелену. Жылулық сәулелену, оның сипаттамалары. Қара дене. Кирхгоф заңы. Абсолют қара дененің сәуле шығару заңдары. Фотоэффект. Сыртқы фотоэффект зандары.

Жылулық сәулелену - сәулеленуші дененің (сәуле шығарушы) ішкі энергиясының электромагниттік толқындар түрінде таралу процесін сипаттайды. Электромагниттік толқындар – дегеніміз, сәулеленетін денеден шығатын электромагниттік ауытқулар және де ваккумда жарық жылдамдығымен таралады.

Кирхгоф заңы. Бұл заң денелердің сәулешығару және жұту қабілетті арасындағы байланысты орнатады.

Параллель орналасқан екі дене арасындағы сәулелік энергиямен алмасуын қарастырайық, және де біреуінің температурасы Т0-ға тең абсолютті қара және сәулешығару қабілетті Е0 болып, ал екіншісінің температурасы Т-ға тең сұр және сәулешығару қабілетті Е болсын. Бұл жағдай үшін Т>T0 қатынасы, абсолютті қара дене арқылы қабылданатын жылу мөлшеріннің қосындысы анықтайды:

 

мұндағы сұр дене арқылы шағылысатын энергия мөлшері.

Билет

1. Потенциалды энергия Потенциал. Электрлік сыйымдылық. Конденсаторлар және оларды қосу. Электр өрісінің энергиясы.

Потенциалдық энергия.Егер жүйеге тек консерватив және гироскоптық күштер әрекет жасаса, өзара әрекет энергиясы ретінде потенциалдық энергия түсінігін қарастыруға болады.

Электр Сыйымдылық – өткізгіштің немесе өткізгіштер жүйесінің электр зарядтарын жинау және ұстап тұру қабілетін сипаттайтын физикалық шама.

Конденсатордеп жұқа диэлектрик қабатымен бөлінген екі өткізгіштен тұратын жүйені айтамыз. Ол латынның “condenso”- қоюлату, жинақтау деген сөзінен шыққан. Конденсатор электр энергиясын және электр зарядтарын жинақтау үшін қолданылады. Конденсатордың екі өткізгішін оның жапсарлары деп атайдың Ол жапсарларды шамасы жағынан тең, таңбалары жағынан қарама –қарсы зарядтпен зарядтайды.Бұл құрал өзіміз көріп жүрген телевизорларда, радиоқабылдағыштарда, магнитофонда және т.б электр құралдарында қолданылады.

Электр өрісінің энергиясы:

Зарядталған оқшау өткізгіштердің электр өрісінің энергиясы келесі формуламен анықталады:

.

Зарядталған конденсатордың энергиясы

.

Зарядталған конденсатордың энергиясын астарлар арасындағы электр өрісін сипаттайтын шамалар арқылы өрнектеуге болады. Жазық конденсатордың электр сыйымдылығы екенін ескерсек

көбейтіндісі көлемді, қатынасы электр өрісінің кернеулігін береді.

Сондықтан электр өрісінің энергиясын келесі түрде өрнектеуге болады:

Бірлік көлемдегі электр энергиясын өріс энергиясының тығыздығы деп атайды.

Өлшем бірлігі .

 

2. Спектрлік сипаттамалар. Бор постулаттары. Бор жасаған сутегі атомының моделі.

 

Спектрлік сипаттамалар:

Заттың сыну көрсеткішінің толқын ұзындығына тәуелді өзгеруін берілген заттың дисперсиясы

D=dn/dl. (2)

 

Аталған құбылыс жарық мөлдір призмадан өткенде айқын білінеді. Сонда ақ жарық жеті түрлі түске жіктеледі. Оны спектр деп атайды. Әр түрлі жарық көздерінің спектрлерін зерттегенде, спектрдің бірнеше түрлері болатындығы тағайындалды. Қызған қатты денелер мен сұйықтар шығаратын жарықтардың спектрлері тұтас спектр болады.

Мұндай спектрлерде екі түстің ара жігі бөлінбейді. Мысалы, электр шамының қыл сымы қызғанда шығаратын жарығының спектрі тұтас болады.

Сиретілген газдар мен булар сызықтық спектрлер шығарады. Мысалы, инертті газдардың, сутегі, оттегі атомдарының, сондай-ақ металл буларының шығаратын жарығының спектрлері сызықтық болады.

Жарқырайтын дененің шығаратын спектрлері шығару спектрлері деп аталады. Кез келген жарық көзі шығарып тұрған жарық ағынын мөлдір зат арқылы өткізсек, онда ағын энергиясының бір бөлігін зат жұтып алады. Заттар толқын ұзындықтары әр түрлі жарық сәулелерін бірдей жұта бермейді. Қызған кезде зат қандай толқын ұзындығындағы сәуле шығаратын болса, ол сондай толқын ұзындығындағы сәулені жақсы жұтады. Демек, атомдардың жұтылу сызықтары олардың сәуле шығару сызықтарына сәйкес келеді. Бұл Кирхгоф заңы деп аталады. Заттың құрамын оның сәуле шығару спектрі бойынша анықтау спектрлік анализ деп аталады.

Билет

1. Электр тогы. Электр тогы және оның күші мен тығыздығы. Тізбек бөлігі үшін Ом заңы. Өткізгіштердің кедергісі, олардың температураға тэулділігі. Асқын өткізгіштік.

 

Электр тогы дегеніміз зарядталған бөлшектердің немесе макроскопиялық денелердің реттелген қозғалысы.

Ток күші (және кернеу) өзгерісі (тербеліс) қайталанатын уақыттың (секундтпен берілген) ең қысқа аралығы период (Т) деп аталады.

Электр тоғының тығыздығы – электр тогының векторлық сипаттамасы. Э. т. т. векторының модулі – зарядтың қозғалу бағытына перпендикуляр бірлік аудан арқылы бірлік уақыттың ішінде өтетін электр зарядына тең.

 

Тізбек бөлігі үшін Ом заңы.

1826 жыл неміс ғалымы Ом көптеген тәжірибенің нәтижесінде мынадай қорытынды жасады: тұрақты температурада өткізгіштегі ток күші түсірілген кернеуге тура пропорционал және өткізгіштің кедергісіне кері пропорционал болады.

мұндағы: R - өткізгіштің кедергісі, U – кернеу, I – ток күші.

Кедергі - өткізгіштің негізгі электрлік сипаттамасы болып табылады. Өткізгіштің кедергісі оның пішініне, тегіне және температураға тәуелді.

Өлшем бірлігі .

Өткізгіштің кедергісіне кері шама өткізгіштік деп аталады.

Өткізгіш біртекті болса кедергі келесі формуламен анықталады:

,

мұндағы: - өткізгіштің меншікті кедергісі, -көлденең қимасының ауданы, - ұзындығы.

Егер орта біртекті болмаса, онда кедергі келесі формуламен анықталады:

.

Өткізгіштің кедергісінің температураға тәуелділігі келесі өрнекпен анықталады:

,

мұндағы: -кедергінің температуралық коэффициенті.

1) металлдар үшін температура артқанда өткізгіштің кедергісі артады, яғни ,

2) Электролиттер, газдар және жартылай өткізгіштер үшін температура артқанда өткізгіштің кедергісі кемиді, яғни .

Кез-келген тізбекте электр тогы жүру үшін қажетті шарттар:

1. Тізбек тұйықталған болуы қажет.

2. Электр тогын тудыратын ток көзі болуы керек.

 

Асқын өткізгіштік — кейбір өткізгіштерді белгілі бір алмағайып температураға (Та) дейін суыту кезінде олардың электрлік кедергісінің секірмелі түрде кенет нөлге дейін төмендеу құбылысы.

 

2. Кванттық механиканың негізі. Де Бройль гипотезасы. Толқындық функция, оның физикалық қасиеттері. Гейзенбергтің анықталмағандықтар қатынасы.

 

Механиканы классикалық немесе Ньютон механикасы және кванттық механика деп екіге бөледі.

Кванттық механика, толқындық механика – микробөлшектердің (элементар бөлшектердің, атомдардың, молекулалардың, атом ядроларының) және олардың жүйелерінің (мысалы, кристаллдардың) қозғалу заңдылықтарын анықтайтын, сондай-ақ, бөлшектер мен жүйелерді сипаттайтын физикалық шамаларды макроскопиялық тәжірибеде тікелей өлшенетін шамалармен байланыстыратын теория.