Znaczenie zjawiska rozszerzalności cieplnej ciał w przyrodzie i w zyciu człowieka.

Rozszerzalność temperaturowa ciał:

Trudno jest zmienić objętość ciał stałych i cieczy. A jednak w pewnych warunkach jest to możliwe. Ze zjawiskiem rozszerzalności cieplnej ciał spotykamy się często, np. gdy trzeba otworzyć słoik z mocno zakręconą metalową pokrywką.

Rozszerzalność cieplna ciał stałych:

Ciała stałe zbudowane są z cząsteczek. Po podgrzaniu ciało zajmuje większą objętość, a więc odległości między cząsteczkami musiały się zwiększyć. Cząsteczki ciał stałych znajdują się w bliskiej odległości, a ich ruch jest ograniczony do drgań. Im wyższa jest temperatura, tym większe są drgania cząsteczek, a odległości miedzy nimi powiększają się, ale nie na tyle, aby uległa zniszczeniu struktura ciała stałego. To „rozpychanie się” cząsteczek daje widoczny efekt zwiększenia objętości ciała.
Rozszerzalność linowa ciał stałych polega na wydłużeniu się ciał stałych podczas ogrzewania (wzrostu ich temperatur) i kurczeniu się przy studzeniu (obniżeniu temperatury).
Próba włożenia rozgrzanej kulki do pierścienie Gravesanda przekonuje, że nie mieści się ona w jego otworze (tak jak wcześniej zanim ją rozgrzano). Oznacza to, że gorąca kulka jest powiększona we wszystkich kierunkach, tzw. Ma zwiększoną objętość. Zaszło zjawisko rozszerzalności objętościowej, tzn. zwiększenia objętości pod wpływem ogrzania.

Zastosowania zjawiska rozszerzalności temperaturowej ciał stałych:

Zjawisko rozszerzalności temperaturowej ciał stałych ma olbrzymie znaczenie praktyczne. W naszym klimacie zmiany temperatury w ciągu roku mogą przekraczać 50°C. Rozszerzalność temperaturowa musi więc być uwzględniona w praktyce, np. przy budowie konstrukcji architektonicznych, przewodowych linii niepowietrznych. Stalowe przęsła mostu mogą być latem nawet o pół metra dłuższe niż zimą. Wymaga to odpowiednich rozwiązań technicznych- stosuje się zazębiające się stalowe „grzebienie”, za których pomocą łączy się poszczególne części nawierzchni mostu. Nie przyczepia się też mostu sztywno do podłoża, lecz pod jednym z końców przęsła umieszcza się stalowe walce, po których ten koniec może się toczyć. Taki ruch umożliwiają opisane poniżej i pokazane na zdjęciach przerwy dylatacyjne.

Budując drogę z betonową nawierzchnią, zostawia się szczeliny,
aby beton miał miejsce na rozszerzenie się w upalne dni. Szyny kolejowe i tramwajowe łączy się ze sobą zostawiając pomiędzy kolejnymi odcinkami tzw. Przerwy dylatacyjne. Podczas jazdy pociągiem słychać charakterystyczne stukanie kół w miejscach
przerw w szynach. Obecnie, aby unikać „stukania”, stosuje się często ukośne nacięcia na szynach.

Przerwa dylatacyjna mostu

A to ciekawe!!!

Gitarzyści w czasie występów
bardzo często muszą stroić gitary,
ponieważ ich metalowe struny
ogrzane np. silnym światłem
reflektorów rozszerzają się,
co powoduje rozstrojenie instrumentu.

Rozszerzalność cieplna cieczy:

Poziom cieczy w rurce podniósł się.
Świadczy to o rozszerzeniu się wody
pod wpływem wzrostu temperatury.
Podobnie jak woda tak i inne ciecze
zwiększają swoją objętość podczas ogrzewania.
W miarę wzrostu temperatury cząsteczki
oddalają się od siebie. Zjawisko rozszerzalności
cieplnej zachodzi w większym stopniu w cieczach
niż w ciałach stałych. Przyrost objętości cieczy
jest różny dla różnych rodzajów cieczy.
Tabela przedstawia przyrost objętościowy 1dm³
cieczy przy wzroście temperatury o 1°C (od 20°C do 21°C).

Zastosowanie zjawiska rozszerzalności cieplnej cieczy:

Termometry służą do pomiary temperatury. „Temperatura” to słowo znane jest dobrze z życia codziennego. Temperatura jest wielkością fizyczną związaną z szybkością ruchu cząsteczek ciała. Im wyższą temperaturę ma ciało, tym szybszy jest chaotyczny ruch cząsteczek, z których ciało jest zbudowane. Podstawową jednostką temperatury w Układzie SI jest kelwin (1 K). W Polsce, w życiu codziennym używa się innej skali temperatur-skali Celsjusza (1°C).
Produkuje się wiele rodzajów termometrów, o różnej dokładności i różnym zakresie.
W termometrze wykorzystuje się rozszerzalność cieplną cieczy np. termometry rtęciowe i alkoholowe.

A to ciekawe!!!

William Thomson (1824-1907) był angielskim fizykiem i matematykiem, który za osiągnięcia naukowe otrzymał tytuł lorda Kelvina. Wprowadził bezwzględną skalę temperatur, zwaną skalą Kelvina.

W temperaturze 0 K, tzw. temperaturze zera bezwzględnego, zamiera ruch cząsteczek.

Stosowane są też inne skale temperatur, np.:
Fahrenheita : 100°C = 212°F, Rèaumura: 100°C = 80°R
0°C = 32°F 0°C = 0°R
0°F = -15,5°C

Anomalna rozszerzalność temperaturowa wody:

Wszystkie substancje wraz ze wzrostem temperatury zwiększają swoją objętość, a wraz ze spadkiem temperatury zmniejszają ją. Z wodą jest nieco inaczej.
W lodzie cząsteczki tworzą szczególną strukturę, w której są położone od siebie dalej niż w wodzie. Gdy lód topnieje, cząsteczki zbliżają się do siebie i powstała z lodu woda zajmująca mniejszą objętość.
Zjawisko rozszerzenia się krzepnącej wody może być niekorzystne. Zimą zdarza się, ze zamarzająca w rurach wodociągowych woda powoduje ich pękanie. Zjawisko to jest także przyczyną procesu wietrzenia skał. Woda dostaje się w szczeliny pomiędzy skałami, w czasie mrozów zamarza i, zwiększając swoją objętość, kruszy skały.
Ogrzewając wodę od temperatury 0°C do 4°C, można zaobserwować zmniejszenie się jej objętości. Mówi się, że w tym zakresie temperatur za chodzi zjawisko anomalnej rozszerzalności cieplnej wody. Przy wzroście temperatury powyżej 4°C objętość wody wzrasta, aczkolwiek wzrost ten jest inny niż pozostałych cieczy.
Zjawisko anomalnej rozszerzalności cieplnej wody ma duże znaczenie w przyrodzie dla utrzymania naturalnego życia w rzekach i jeziorach w okresie zimy. Gdy przy temperaturach poniżej 0°C woda zamarza, to pod lodem – przy dnie zbiornika wodnego – gromadzi się woda o największej gęstości (czyli o temperaturze 4°C), zapewniając rybom i innym zwierzętom odpowiednie warunki do przeżycia.

Rozszerzalność cieplna gazów

Rozgrzane powietrze nadyma balonik. Powietrze w kolbie zwiększa swoją objętość i jego część wydostaje się na zewnątrz do wody- widzisz je w postaci pęcherzyków. Gdy powietrze w kolbie stygnie, jego objętość maleje. Do kolby dostaje się tyle wody, ile podczas ogrzewania ubyło z niej powietrza. Wynika stąd, że również gazy mogą się rozszerzać podczas ogrzewania. Można to zaobserwować, np. gdy gaz znajdujący się w naczyniu z tłokiem lub w balonie będzie podgrzewany.
Ze wzrostem temperatury rośnie prędkość cząsteczek gazu. Cząsteczki silnie uderzają o ścianki zbiornika i- jeśli to możliwe- powiększają jego objętość. Większość gazów, niezależnie od ich rodzaju, rozszerza się tak samo. W porównaniu z ciałami stałymi gazy rozszerzają się ponad 1000 razy więcej.

Zastosowanie zjawiska rozszerzalności temperaturowej gazów:

Zjawisko rozszerzalności temperaturowej gazów wykorzystuje się do produkcji termometrów gazowych. Najczęściej stosowanymi w nich gazami są :wodór, hel, powietrze. Zjawisko rozszerzalności cieplnej gazów możesz także wykorzystywać, naprawiając w prosty sposób zgniecioną piłeczkę pingpongową. Powietrze wewnątrz ogrzanej piłeczki rozszerza się i nadaje jej właściwy, kulisty kształt.

A to ciekawe!!!

Najprawdopodobniej pierwszym uczonym, który udowodnił, że powietrze zwiększa swoją objętość przy podgrzewaniu, był żyjący w III w p.n.e. Filon z Bizancjum. Połączył on wydrążoną kulę z naczyniem pełnym wody. Gdy słońce podgrzewało kulę, powietrze wydostawało się z niej, powodując bulgotanie wody w naczyniu.

Dalton John (1766–1844), chemik angielski, nauczyciel w Manchesterze, wprowadził teorie atomową (1808) i na jej podstawie wytłumaczył prawo stałości składu połączeń chemicznych. Badał absorpcję gazów w cieczach oraz rozszerzalność cieplną gazów.

Największą rozszerzalnością temperaturową odznaczają się gazy, najmniejszą zaś ciała stałe.
Rozszerzalność cieczy i ciał stałych jest różna i zależy od rodzaju substancji.

Szkodliwe skutki tych zjawisk:

Ciała stałe:
Ciała stałe również podlegają temu zjawisku, a lekceważenie go może mieć bardzo przykre konsekwencje, włącznie z utratą życia. Takim przykładem są tory kolejowe, które mają specjalne przerwy dylatacyjne między szynami. Gdyby nie te przerwy, to szyny położone jedna za drugą i dokładnie dopasowane, podczas upałów wyginałyby się, nie mogąc znaleźć sobie miejsca. Takie wygięte szyny mogą być przyczyną wykolejenia się pociągu, dlatego pozostawia się kilkucentymetrowe przerwy między nimi, które pozwalają metalowi rozszerzać się i kurczyć.

Ciecze:
Wszyscy wiemy, że w zimie zamarzająca woda zwiększa swoją objętość i może spowodować np. awarię wodociągów. Pękniętą rurę trzeba wymienić, co wiąże się z pewnymi niewygodami dla mieszkańców i kosztami finansowymi. Istnieje kilka sposobów na zabezpieczenie się przed tym nieszczęściem. Po pierwsze rury powinny być położone na głębokości, co najmniej 1,5m. Natomiast, gdy rury są w nieogrzewanych pomieszczeniach lub wystają na zewnątrz jako np. krany do podlewania ogrodu, to powinno się zakręcić zawory i spuścić wodę.

Gazy:
Negatywnym przykładem rozszerzalności gazów jest ogrzewanie lub palenie pojemników po aerozolowych dezodorantach. Hermetycznie zamknięty w pojemniku gaz może rozszczelnić pojemnik i spowodować wybuch groźny i szkodliwy dla zdrowia osób znajdujących się w pobliżu.

Posted in Referaty | Leave a comment

Lampa oscyloskopowa oraz jej elementy.

Lampa oscyloskopowa- przeznaczenie jest do zobrazowania przebiegów wielkości elektrycznych badanych zmieniających się w czasie lub w zależności między wielkościami elektrycznymi badanymi najczęściej umożliwia wizualizacje przebiegów elektrycznych i ocenę ich kształtu oraz pomiar okresu częstotliwości i amplitudy. Oraz przesunięcia fazowego (2 kanały)

Budowa:
-bańka szklana w kształcie stożka
-wewnątrz próżnia rzędu 10-4 Pascala [Pa]
-wyrzutnia elektronów
-soczewki elektronowe
-płytki odchylania
-ekran luminoforowy

Wyrzutnia elektronów jest przeznaczona do wygenerowania elektronów wstępnego uformowania w strumień elektryczny i nadania prędkości i kierunku ruchu do luminoforu. Wyrzutnia składa się:
-katody żarzonej pośrednio grzanej grzejnikiem elektrycznym
-siatki sterującej w postaci cylindra z otworem o średnicy od 0,7-1 mm przyłączonej do nap. O potencjale ujemnym [-1530 do 1580] V umożliwiającego regulacje jaskrawości plamki.
Soczewki elektronowe są przeznaczone do uformowania strumienia elektronów poprzez jego skupienie na ekranie luminoforu plamke o średnicy 0,5 do 1,a także dalsze przyspieszanie ruchu elektronów.Płytki odchylania są przeznaczone do odchylenia strumienia elektrycznego w płaszczyźnie pionowej i poziomej w takt zmian napięć podstawy czasu i napięcia badanego.

Układ odchylania pionowego przeznaczony jest do stosowania wzmocnienia i wysterowania strumienia elektronów lampy oscyloskopowej w płaszczyźnie
pionowej. Układ odchylania pionowego może być jedno lub dwu kanałowy, każdy kanał odchylania pion. Posiada osobny zestaw elementów regulujących umożliwiających osobne obrazowanie badanych przebiegów elektrycznych odraz za pomocą dodatkowego układu elektronicznego przedstawiającego jego sumy lub różnicy

Budowa
-wejście RC
*DC –sygnał stały *AC sygnał zmienny
-wejściowy dzielnik napięcia (tłumik)
-wzmacniacz kanału Y(szerokopasmowy o bardzo małych zniekształceniach)
-linia opóźniająca i wzmacniacz mocy albo końcowy Y
-płytki odchylania pionowego

Wejście RC jest przeznaczone do dostosowania kanału Y do wzmocnienia badanego sygnału stałego lub zmiennego. Tłumik umożliwia skokową regulacje współczynnika odchylenia (czułości). Przesunięcia dokonuje się za pomocą potencjometru przesuw. Wzmacniacz końcowy kanału Y wzmacnia badany sygnał pod względem mocy i umożliwia płynną regulacje wzmocnienia którego potencjometr z pokrętem jest wyprowadzony na płytę czołową.

Posted in Notatki | Leave a comment

Opisz i omów zasady działania przyrządów pomiarowych

Opisz i omów zasady działania przyrządów pomiarowych:
a)magnetoelektryczny
b)elektromagnetyczny
c)elektrodynamiczny i ferrodynamiczny

1.Miernik magnetoelektryczny:

Zasada działania miernika magnetoelektrycznego polega na oddziaływaniu pola magnesu na uzwojenie z prądem elektrycznym.
Organem ruchomym miernika może być też miniaturowy magnes trwały umieszczony na osi wewnątrz nieruchomej cewki z prądem. Najczęściej stosuje się magnez trwały, który wraz z nabiegunnikami 9 i rdzeniem 8 z materiału ferromagnetycznego miękkiego, stanowią nieruchome cięższe elementy. Te elementy służą do wytworzenia w szczelinie powietrznej 12 promieniowego pola magnetycznego o stałej wartości indukcji B, niezależnej od kąta wychylenia alfa cewki( rys c). Organem ruchomym jest cewka 1 nawinięta na ramce aluminiowej 2 i przymocowana do osi 6. Cewka jest nawinięta cienkim (0,02 ; 0,1 mm) izolowanym przewodem miedzianym i jest tak ułożyskowana, aby jej oś obrotu pokrywała się z geometryczną osia symetrii szczeliny promieniowego pola magnetycznego. Do osi jest przymocowana również wskazówka 3 i masy dodatkowe 5 tak dobrane, aby środek ciężkości organu ruchomego znajdował się możliwie dokładnie w osi cewki. Dwie spiralne sprężyny 4 lub taśmy zawieszenia 14 wytwarzają moment zwrotny i równocześnie doprowadzają prąd do cewki. Bocznikiem magnetycznym 13 można w niewielkim zakresie zmieniać wartość indukcji w szczelinie w celu dokładnego ustalenia stałej miernika. Korektor zera 10 służy do nastawienia wskazówki dokładnie w pozycji zero.

Organ ruchomy miernika magnetoelektrycznego:

a)widok z góry
b)przekrój w płaszczyźnie równoległej do cewki
c)widok z góry na cewkę, rdzeń i nabiegunniki
d)ά =1f(I)

1-uzwojenie
2-ramka aluminiowa
3-wskazówka
4-sprężyny
5-masy równoważące
6-oś
7-łożyska
8-rdzeń ferromagnetyczny
9-nabiegunniki magnesu trwałego

2. Miernik elektromagnetyczny

Zasada działania miernika elektromagnetycznego polega na wzajemnym przyciąganiu lub odpychaniu się rdzeni (blaszek) z materiału ferromagnetycznego miękkiego.
Rdzenie (stały i ruchomy) są magnesowane polem magnetycznym, wytwarzanym przez cewkę z prądem elektrycznym. Ponieważ kierunek siły działającej na rdzenie jest niezależny od kierunku prądu w cewce, więc miernik elektromagnetyczny można stosować do pomiaru prądu stałego i przemiennego. Jednak ze względu na pobieraną dużą moc (do kilku VA) stosuje się go przede wszystkim do pomiarów w obwodach prądu przemiennego dużej mocy. Jeżeli organ ruchomy jest zawieszony na taśmach sprężystych ,to moc pobierana przez przetwornik jest mniejsza i wynosi kilkadziesiąt (mVA).

Najczęściej wytwarza się przetworniki dwurdzeniowe o cewce okrągłej. Ponieważ jednoimienne bieguny magnesów się odpychają więc nieruchomy rdzeń 2 przymocowany do cewki 1 odpycha, tak samo magnesowany, ruchomy rdzeń 3 połączony z osią 7 przetwornika. Oś jest osadzona w łożyskach 6. Do osi jest przymocowana wskazówka 9, tłumik 4 oraz początek spirali wytwarzający moment zwrotny. Koniec spirali 8 jest przymocowany do korektora zera 5.

Mierniki elektromagnetyczne są stosowane do pomiarów prądu i napięcia małej częstotliwości (amperomierze do 1500 Hz, woltomierze do 1kHz) obiektów o mocy ponad
500 (VA).

Schemat funkcjonalne czterozakresowego elektromagnetycznego: a) amperomierza; b) woltomierza. Najmniejszy zakres prądowy wynosi 1mA, największy 30A. Najmniejszy zakres napięciowy wynosi 6V, największy 600V, klasy dokładności: 0,5; 1; 1,5. Są wypierane zarówno przez mierniki cyfrowe, jak również przez przetwornikowe mierniki magnetoelektryczne.

3. Miernik elektrodynamiczny i ferrodynamiczny

Zasada działania mierników elektrodynamicznego i ferrodynamicznego polega na wzajemnym oddziaływaniu dwóch cewek, w uzwojeniach których płyną prądy.

Cewka 2 wewnętrzna jest ruchoma, a prąd jest doprowadzony do niej poprzez sprężyny spiralne wytwarzające moment zwrotny podobnie jak w miernikach magnetoelektrycznych. W zależności od przeznaczenia miernika elektrodynamicznego, cewki są połączone szeregowo, równolegle lub przez każdą z nich przepływa prąd z różnych obwodów elektrycznych.

Mierniki: a) elektrodynamiczny; b) ferrodynamiczny:
1-cewka nieruchoma, 2- cewka ruchoma, 3- rdzeń ferromagnetyczny

Mierniki elektrodynamiczne mierzą poprawnie skuteczną wartość prądu o dowolnym przebiegu. Są stosowane w przyrządach laboratoryjnych klasy 0,1 i 0,2, takich jak: amperomierz i woltomierz skutecznej wartości prądu przemiennego, małej częstotliwości amperomierze do 2kHz, woltomierze do 1kHz, watomierze prądu stałego i przemiennego oraz waromierze prądu przemiennego.

Posted in Referaty | Leave a comment

Magnes, Regułą prawej dłoni, elektromagnetyczność

1- I.magnes zawieszony swobodnie na nitce ustawia się wzdłuż kierunku północ- południe II.N i N, S i S – takie same bieguny są odpychające. N i S – przeciwne bieguny są przyciągające III.kiedy zetkniemy ze soba biegun N jednego magnesu z biegunem S drugiego magnesu bieguny zanikają I/.magnes przyciąga stal i żelazo a nie przyciaga aluminium i miedzi /.stalowe gwoździe w pobliżu magnesu magnesują się /I.kiedy magnes wytwarza własne pole magnetycznepole magnetyczne- to taka własność przestrzeni w której na umieszczony magnes działa siła5- najprostszy elektromagnes zbudowany jest z cewki o bardzo dużej ilości zwojów, rdzenia stalowego i zasilany jest ze źródła prądu. Kiedy przez zwoje cewki płynie prąd, to cewka wytwarza własne, słabe pole magnetyczne, które magnesuje stalowy gwóźdź i pojawia się drugie pole m rdzenia stalowego. Kiedy wyłączymy prąd- oba pola znikną7-Wartość siły elektrodynamicznej zależy od: *siły pola [M] magnesu *natężenia prądu płynacego przez przewodnik *długości przewodnika objętego p [M] 3-kiedy prąd płybue przez przewodnik dookoła przewodnika z prądem pojawia sie pole magnetyczne.żwrot i kierunek tego p.m wyznacza sie za pomocą reguły prawej dłoniREGUŁA PRAWEJ DŁONI DLA PRZEWODNIKA:jeżeli prawą dłonią obejmujemy przewodnik z prądem w takie sposób że kciuk zwrócony będzie zgodnie z kierunkiem płynącego przez przewodnik prądu to pozostałe cztery palce wskażą zwrot linii pola magnetycznego6b-Jeżeli lewą dłoń ułożymy w polu [M] tak aby linie pola zwrucone były prostopadle ku wewnętrznej powierzchni dłoni, a 4 wyprostowane palce wskazywały kierunek prądu, to odchylony o 90o kciuk wskaże kierunek i zwrot siły działającej na przewodnik.8a- Silnik prądu stałego zbudowany jest z3 zasadniczych części: obracającego się wirnika; nieruchomego silnego magnesu; komutatora, który składa się z 2 półpierścieni i szczotek dotykających tych pierścieni. Silnik jest zasilany prądem stałym, który płynie od +do
2- ziemia zachowuje sie jak wielki magnes którego biegun S w pobliżu połnocnego bieguna geograficznego a biegun N w poblizu południowego bieguna geograficznego.Bieguny geograficzne znajdują się w pobliżu biegunów magnetycznych ziemi.Bieguny geograf. nie przemieszczają sie a bieguny magnetyczne przemieszczają sie6a-Siła elektrodynamiczna to siłą pomiędzy dwoma polami [M], np. pomiędzy p. magnesu a p [M] przewodnika przez który płynie prąd. Reguła lewej dłoni służy do oznaczania kierunku zwrotu siły elektrodynamicznej, która wypycha przewodnik z prądem znajdujący się pomiędzy dwoma biegunami magnesu.8b- Lewa szczotka-> na lewy półpierścień-> przez wirnik-> wraca na prawy półpierścień-> prawa szczotka. Płynący prąd przez wirnik wytwarza P[M] pojawia się siła elektrodynam. Która powoduje że wirnik zaczyna wirować. Po wykonaniu ½ obrotu prąd zmienia kierunek dzięki komunikatorowi i wirnik może wykonać następne ½ obrotu. 9a- Zjawisko indukcji elektrycznej polega na wzbudzaniu przepływu prądu cewki pod wpływem zmiennego P elektro[M]. Można to zrealizować na wiele sposobów:1) zbliżanie i oddalanie magnesu od cewki. Zbliżając lub oddalając magnez do cewki, przez zwoje cewki płynie prąd indukcyjny w prawo i w lewo, dlatego prąd zmienny.
17. prawo Maxwella 1) każdej zmianie p.m towarzyszy powstanie zmiennego pola elektro. 2)każdej zmianie p. elektro. Towarzyszy powstanie zmiennego pola magnet.1)Kiedy magnes zbliża się do przewodnika to narasta p. magn. W zamkniętym zwoju. Pojawia się siłą działająca na ładunku czyli zmienne pole elekt.2)Umieszczamy swobodną igłę magnet. Pomiędzy dwiema równoległymi metalowymi płytkami, na które doprowadzony byłby ładunek + i – spowodować można obroty igły. Kiedy ładunek zmieniał by znak na przeciwny. Wniosek zmienne p .e. powoduje powstanie zmiennego p.m. 10- Kiedy zbliżymy magnes biegunem N do cewki, wtedy od strony zbliżającego się bieguna N magnesu pojawia się biegun N cewki i magnes jest odpychany. R. Lenza: Kierunki prądu indukcyjnego powstałego w zwojnicyna skutek zmiany pola magnetycznego w jej wnętrzu jest zawsze taki, że pole magnetyczne wytworzone przez ten prąd przeciwdziała przyczyni, która go wywołała12a- Prąd zmienny I1 powoduje w uzwojeniu wejściowym (pierwotnym) powstawanie zmiennego strumienia magnetycznego. To zmienne pole magnetyczne wędruje rdzeniem do uzwojenia wyjściowego (wtórnego). Zachodzi tam zjawisko indukcji elektrycznej. I w uzwojeniu wturnym zaczyna płynąć prąd zmienny I2. Pod warunkiem, że do wyjścia transformatora podłączony jest odbiornik R. 4. jeżeli przez zwoje cewki płynie prąd to ta cewka staje się magnesem i wytwarza własne p.m. Zwrot tego p.m i bieguny magnetyczne cewki wyznaczamy za pomocą reguły prawej dłoni dla cewkiREGUŁA PRAWEJ DŁONI DLA CEWKI: jezeli prawą dlonią obejmujemy zwojnice tak aby cztery palce skierowane były zgodnie z płynącym w zwojnicy prądem to odchylony kciuk wskaże zwrot linii pola magnetycznego w zwojnicy (czylu wskaże koniec zwojnicy przy którym położony jest biegun północny powstałego magnesu)
13- U1*I1=U2*I2U1-napięcie pierwotne U2- napięcie wtórne I1-natężenie na wejściu I2-natężenie na wyjściu.Wzór ten oznacza że moc P1=U1*I1 na wejściu jest równa mocy P2=U2*I2 na wyjściu transformatora oznacza to ze transfor.. przekazuje moc z wejścia na wyjście przy bardzo małych stratach.15. wzór: U1/U2=Z1/Z2 Jeżeli np. liczba zwojówZ2 będzie 2X mniejsza od Z1 to natężenie prądu I2 na wyjściu tr będzie 2X większe od I114- Wzór=U1/U2=I2/I1 Jeżeli np. tr. Zwiększa napięcie U2 np. 4X (U1*4=U2) to natęrzenie na wyjściu zmniejsza się 4X 12b-Transformator służy do podwyższania i obniżania napięcia na wyjściu transformatora. Można również otrzymać większy lub mniejszy prąd na wyjściu. Zależy to od przekładu transformatora, czyli stosunku liczby zwojów na wejściu i wyjściu.18.- x=c/f x-dł. Fal elektro. Magnet. Podawana w metrach c- prędkość światła w próżni c=300mln m/sf-częstotliwość fal podawania w Hz Za pomocą tego wzoru można obl. Np. dł. Fali jeżeli znamy częstotliwość stacji nadającej. Przykład częstotliwości RZW-88,6mhz Jest to zakres fal U.K.F 19a. Prąd stały to taki prąd, który nie zmienia kierunku oraz jego wartośc jest stała. Prąd zmienny zmienia wartość oraz kierunek.9b- 2)Te dwie cewki umieszczając blisko siebie i zasilając „1” cewkę prądem zmiennym (I) ta pierwsza cewka wytworzy swoje zmienne P [M], które jeżeli przeniknie zwoje „2” cewki to w tej”2” cewce wzbudzi się przepływ zmiennego prądu indukcyjnego. 3) sytuacja odwrotna do przykładu pierwszego cewkę zbilżamy do magnesu.

Posted in Oddziaływania | Leave a comment

Wstęp do optyki – sciąga

1 Treść prawa odbicia światła: Światło odbija się od powierzchni ciała zawsze w takim kierunku, że kąt padania światła alfa jest równy kątowi dobicia Beta ( alfa= beta). Kąty te leżą w tej samej płaszczyźnie wraz z prostopadłą do powierzchni ciała (normalną) w ptk padania światła. {Rys. Przedstawia odbicie wiązki promieni równoległych, które padają na powierzchnie zwierciadła płaskiego.) (rys.2 przedstawia rozproszenie światła na nierównej powierzchni. Po odbiciu wiązka promieni odbitych przestaje być wiązką promieni równoległych)2. Rys. przedstawia powstawanie obrazu pozornego w zwierciadle płaskim. Obraz pozorny palącej się świecy w rzeczywistości nie istnieje. Do oka wpada wiązka promieni rozbieżnych. Obraz powstaje w wyniku przecięcia się przedłużeń promieni odbitych. Jest to złudzenie4Jeżeli podmiot AB uniesiemy w odległości większej niż podwójna ogniskowa (x>2f) to otrzymamy obraz A’B’ rzeczywisty, odwrócony, pomniejszony. Promień światła 1 biegnie równolegle do osi optycznej, a po przejściu przez soczewkę przechodzi przez ognisko. Promień 2 przechodząc przez optyczny środek soczewki S nie ulega załamaniu. Promień 3 biegnie przez ognisko f a po przejściu przez soczewkę załamuje się i biegnie równolegle do osi optycznej3.Zjawisko załamania się światła polega na zmianie rozchodzenia się światłą kiedy światło przechodzi z jednego ośrodka do drugiego np. z powietrza do wody lub do szkła. Spowodowane jest tym, że w każdym przezroczystym ośrodku światło rozchodzi się z inną prędkością np. rys. Rys. przedstawia załamanie światła kiedy przechodzi z powietrza do wody. Kiedy światło pada prostopadle na powierzchnie wody (alfa=0) wtedy nie załamuje się Przejściu światła przez szybę towarzyszy zjawisko dwukrotnego załamania się światła na wejściu i na wyjściu. 5Jeżeli podmiot AB umieścimy pomiędzy ogniskiem f a 2f (x>fx<2f) to otrzymamy obraz odwrócony, rzeczywisty, powiększony. Promień światła 1 biegnie równolegle do osi optycznej załamuje się w soczewce i za soczewką przechodzi przez ognisko. Promień 2 biegnie prosto i nie załamuje się przechodzi przez środek optyczny soczewki S12Reakcja syntezy jąder atomowych. Jądra izotopu wodoru (deuter) 2/1 H i (try +) 3/1 H łączą się w bardzo wys. Tem. 108 K w wyniku czego powstaje nowe jądro helu 4/2 He
6Rodzaje soczewek:a) obustronnie wypukłab) b)obustronnie wklęsłac) płasko – wypukład) klęsło – wypukłae) płasko – wklęsłaF- ognisko- to miejsce w którym przecinają się promienie światła po przejściu przez soczewkęS- środek optyczny soczewkif- ogniskowa – odległość od ogniska (F) do środka soczewki (s) wyrażona w metrachWzór na zdolność zbierającą soczewki podawana dioptriach: D = 1/f1dioptria – soczewka o ogniskowej f = 0,5m soczewka o zdolności zbierającejD = 2 dioptrieOś optyczna – linia przechodząca przez środek optyczny soczewki (s). przejście światła przez soczewkę obustronnie wklęsłą i konstrukcja ogniska pozornego F w punkcie przedłużeń promieni7Pryzmat to szklany graniastosłup o podstawie trójkąta. Światło białe przechodzące przez pryzmat ulega dwa razy załamaniu ( na wejściu i na wyjściu).Po przejściu światła białego przez pryzmat obserwujemy nie tylko zmianę kierunku, ale również rozszczepienie światła na barwy od czerwieni przez zieleń do fioletu. Dowodzi to że światło białe jest mieszaniną wszystkich barw. Jest to spowodowane tym, że światło o różnych barwach rozchodzi się w ciałach przezroczystych z różnymi prędkościami, dlatego każda barwa światła inaczej. Najbardziej ulega załamaniu barwa fioletowa8Światło zachowuje się raz jakby było strumieniem cząstek, które nazwano fotonami (tak jest w zjawisku fotoelektrycznym) a innym razem światło pokazuje inną naturę, zachowuje się jakby fala. Tak jest w zjawisku dyfrakcji i interferencji. W 1801r Thomas Young skierował strumień światła jednobarwnego na dwie bardzo małe szczeliny blisko siebie. Za tymi szczelinami tył ekran. Na ekranie powstał obraz, który składał się z jasnych i ciemnych prążków a nie jak spodziewał się Young dwóch plamek światła. Świadczy to o naturze falowej światła. Fale światła tak jak fale na wodzie nakładały się na siebie w wyniku czego dochodziło do wzmocnień ( jasny prążek) i wygaszeń (ciemne prążki)9Kiedy światło pada na powierzchnię metalowej płytki. Z płytki wybijane są elektrony Aby to zjawisko mogło nastąpić częstotliwość fali światła musi być dostatecznie duża. Jest ona różna dla różnych metali. Światło padające na płytkę traktujemy jako światło składające się z pojedynczych cząsteczek, które nazywano fotonami. Energia padającego na płytkę fotonu zużyta na wyrzucenie elektronów czyli pracę wyjścia W oraz jeżeli jest większa na podanie elektronowi prędkości. Zjawisko to wyjaśnił Albert Einstein. Zjawisko fotoelektryczne można opisać równaniem E = W + mV2 /2 E = hV E- energia fotonu W- praca wyjścia mV2 / 2 – energia kinetyczna elektronu
10Śnieg jest biały ponieważ światło białe, które pada na śnieg jest w całym zakresie widma ciągłego odbijanie śniegu. Sadza jest czarna ponieważ pochłania z padającego na nią światła białego cały zakres widma światła białego. Trawa jest zielona ponieważ kiedy światło białe pada na trawę to trawa z całego zakresu widma odbija tę część widma która odpowiada barwie zielonej a resztę widma pochłania11Jak rozumiesz wzór E = mc2, według A. Einsteina masa ciała m jest miary całkowitej energii ciała E. Jeżeli energia ciała wzrasta np. poprzez wzrost prędkości ciała lub wzrost jego temp. Wzrasta wtedy masa ciała za pomocą tego wzoru można wyjaśnić efekt niedoboru masy podczas syntezy termojądrowej lub rozszczepienia jąder atomowych c- prędkość światła. Niedobór masy – wyjaśnienie np. jądra helu. Jądro helu 4/2 He składa się z 2 protonów i 2 neutronów. Kiedy wykonując pracę W rozbijemy jądro helu na osobne składniki tzn. 2 protony i 2 neutrony to okazuje się że masa protonów i neutronów po rozbiciu osobno jest większa od masy jąder przed rozszczepieniem. Praca W którą wykonaliśmy jest równa energii wiązania jąder. Ma tu zastosowanie wzór E = mc2. Kosztem wykonanej pracy na pokonanie energii wiązania neuklonów w jądrze wzrasta jego masa.12. Reakcja syntezy jąder atomowych. Jądra izotopu wodoru (deuter) 2/1H (tryt) 3/1H łączą się w bardzo wysokiej temp. 10-8K w wyniku czego powstaje nowe jądro helu 2/4He neutron oraz energia. Reakcja tego typu zachodzi na słońcu i w gwiazdach.

Posted in Uncategorized | 1 Comment

Zastosowanie energii jądrowej

ZASTOSOWANIE ENERGII JĄDROWEJ

Od kiedy społeczeństwo świata zaczęło korzystać z dobrodziejstw techniki jądrowej, ujawniły się następujące jej zastosowania:
•produkcja energii elektrycznej,
•zastosowanie izotopów w badaniach medycznych i radioterapii,
•uzyskiwanie efektywnych technologii w przemyśle (na przykład radiografia, inne ekspertyzy jakościowe – zatem podniesienie standardu produkcji),
•możliwość produkcji silników wykorzystujących energię jądrową (okręty, samoloty, rakiety),
•produkcja broni jądrowej.
Od czasu wynalezienia bomby atomowej w 1945 r. eksperci pokładają wielkie nadzieje w wykorzystaniu energii jądrowej do wytwarzania energii elektrycznej. Dotychczas energia elektryczna z elektrowni jądrowych pozwoliła zaoszczędzić miliardy ton węgla kamiennego i brunatnego, a także biliardy m3 gazu ziemnego. O szkodliwości emisji rozprzestrzeniających się z elektrowni węglowych wie każdy, toteż łatwo sobie wyobrazić, w jakim stopniu, dzięki elektrowniom jądrowym, zostało zmniejszone zanieczyszczenie środowiska.

Większość nowoczesnych reaktorów to reaktory termiczne, czyli wykorzystujące neutrony termiczne do rozszczepiania jąder atomów paliwa jądrowego. W reaktorach tych trzeba stosować moderatory. Obecnie stosuje się trzy ich rodzaje: grafit, wodę oraz wodę ciężką. Te ostatnie charakteryzują się najmniejszymi stratami neutronów. Niekiedy stosuje się paliwo jądrowe
w postaci uranu metalicznego w specjalnych koszulkach ze stopu magnezowego. Jednak zwykle paliwem jest granulowany tlenek uranu zamknięty w długich metalowych rurach – prętach paliwowych. Obecnie wszystkie pracujące reaktory wykorzystują do produkcji energii zjawisko rozszczepiania jąder ciężkich atomów. Lecz istnieje inny sposób otrzymywania jeszcze większej energii, jest nim synteza jądrowa. Polega ona na łączeniu się dwóch jąder lekkich atomów w jedno jądro atomu cięższego oraz wolną cząstkę elementarną. Energia wydziela się wskutek różnicy mas pomiędzy substratami
i produktami reakcji. Światowe zasoby deuteru są ogromne (oceany), zaś tryt jest łatwy do wyprodukowania. Reakcja nie wytwarza też odpadów promieniotwórczych. Problem polega na tym, że do jej przeprowadzenia potrzebne jest podgrzanie substratów do co najmniej 40 mln stopni Celsjusza. Zapoczątkowanie reakcji deuteru wymaga temperatury 350 mln stopni Celsjusza. W tych temperaturach materia staje się plazmą. Poza tym jądra muszą znaleźć się odpowiednio blisko siebie, potrzebna jest więc ogromna gęstość plazmy. Co więcej, warunki te muszą trwać odpowiednio długo, czyli dziesiątą część sekundy. W laboratoriach pracuje się nad kontrolowaną reakcją termojądrową, stosując szereg pomysłowych technologii. Reakcja syntezy zachodzi, jednak wciąż wydatkuje się więcej energii dla jej przeprowadzenia, niż uzyskuje się w jej wyniku. Dlatego elektrownie termojądrowe pojawią się prawdopodobnie nieprędko.

W wyniku reakcji jądrowych otrzymuje się izotopy, mające liczne
zastosowania: głównie w technice, medycynie, biologii, fizyce.
Są wykorzystywane m. in. do zwalczania nowotworów, wykrywania wad materiałów, pomiarów grubości. Jako wskaźniki izotopowe wykorzystywane są w biologii do śledzenia przemian materii, w geofizyce do badania wędrówki wody w przyrodzie. Izotopowe datowanie pozwala natomiast, określić wiek szczątków organizmów żywych, materiałów, np. znalezisk archeologicznych. Dobrze by było, by wykorzystywanie energii jądrowej sprzyjało rozwojowi badań naukowych służących człowiekowi, poznawaniu jego przeszłości
i budowaniu lepszej przyszłości.

Zastosowanie izotopów promieniotwórczych jako źródła promieniowania

Szeroką dziedzinę zastosowania izotopów promieniotwórczych stanowi radiografia. Metoda analizy radiograficznej polega na badaniu wewnętrznej struktury materiałów i wyrobów za pomocą promieniowania jonizującego (rentgenowskiego, gamma). W odlewach bardzo często tworzą się niepożądane pęcherze, luki i pęknięcia, pochłaniające promieniowanie jonizujące w inny sposób niż materiał, z którego został wykonany badany obiekt. W rezultacie na radiogramie, czyli na kliszy fotograficznej umieszczonej po przeciwległej stronie, w stosunku do źródła promieniowania badanego obiektu lub na ekranie fluoryzującym, są widoczne szczegóły badanego przedmiotu. W hutach
i w fabrykach często stosuje się prześwietlanie konstrukcji aparatami rentgenowskimi (defektoskopia rentgenowska). Bardziej opłacalna jest metoda defektoskopii izotopowej, polegająca na wykorzystaniu izotopów jako źródeł promieniowania gamma (defektoskopia gamma).
Izotopem promieniotwórczym jest zwykle kobalt 60 lub cez 137 znajdujący się w grubej osłonie biologicznej, najczęściej w kształcie kuli („bomby”)
z okienkiem przepuszczającym promienie gamma. Aparat nosi nazwę bomby kobaltowej lub cezowej. Termin „bomba kobaltowa” jest również stosowany
do bomby jądrowej.

Defektoskopia izotopowa jest stosowana przede wszystkim w metalurgii, przemyśle maszynowym, stoczniowym, lotniczym i chemicznym.
Bomby kobaltowe i cezowe są stosowane w medycynie do celów diagnostycznych (wykrywanie uszkodzeń kości) i w leczeniu nowotworów.

Zastosowanie izotopów w nauce i technice

Obecnie jest już znanych ok. 1000 nietrwałych, promieniotwórczych izotopów pierwiastków chemicznych (radioizotopów) oraz ok. 300 trwałych. Wyodrębnienie, rozdzielenie i badanie chemiczne pierwiastków promieniotwórczych obejmuje dziedzina nauk chemicznych zwaną radiochemią. Ze względu na łatwość wykrywania izotopów promieniotwórczych, nawet z większej odległości, są one szeroko stosowane do badań analitycznych oraz do badania procesów fizycznych i chemicznych, jak dyfuzja w cieczach i ciałach stałych, rozpuszczalność, strącanie osadów, określanie poziomu cieczy w zbiornikach itp.

Radioizotopy oddają cenne usługi w defektoskopach służących
do wykrywania wad w wyrobach metalowych.

Metody radiometryczne umożliwiają śledzenie wędrówki izotopów
w organizmach, dzięki czemu można dziś znacznie dokładniej niż za pomocą klasycznych metod chemicznych poznać i zrozumieć metabolizm, czyli procesy przyswajania i przemiany materii w organizmie. W ten sposób stwierdzono np. gromadzenie się fluoru w zębach, prześledzono procesy trawienne, dzięki izotopom jodu 131I gromadzącym się w tarczycy opanowano diagnostykę choroby Basedowa.

Energię jądrową, która powstaje w wyniku naturalnego rozpadu promieniotwórczego pierwiastka można wykorzystać również dla celów medycznych. W niektórych przypadkach, posługiwanie się wiedzą
o promieniotwórczości i rozpadach jąder atomowych okazuje się, z punktu widzenia medycyny, nieodzowne i niezastąpione.

Jedną z bardzo ciekawych metod diagnostycznych jest scyntygrafia.
Metoda ta polega na wprowadzeniu do organizmu pewnej substancji
z dodatkiem pierwiastka radioaktywnego. Wprowadzona substancja jest tak dobrana aby gromadziła się w obszarach chorobotwórczych badanego narządu. Podczas późniejszych obserwacji emisji promieniowania można stwierdzić, które punkty badanego organu są zmienione chorobowo.
Innym przykładem wykorzystania energii jądrowej w medycynie jest walka z nowotworami. W radioterapii wykorzystuje się energię jądrową
w postaci promieniowania pochodzącego z tzw. bomby kobaltowej.

Innym wykorzystaniem reakcji jądrowych jest utrwalanie żywności. Metoda ta polega na poddaniu żywności oddziaływaniu silnego strumienia kwantów promieniowania gamma, zwykle pochodzących z rozpadu promieniotwórczego kobaltu 60Co. Silny strumień promieniowania unieszkodliwia drobnoustroje chorobotwórcze, mogące być przyczyną zatruć pokarmowych. Napromieniowanie silnym strumieniem promieniowania gamma zapobiega również niekorzystnym, z punktu widzenia przydatności do konsumpcji zmianom, jakie zachodzą w żywności od chwili jej wyprodukowania. Wyniki badań prowadzonych od wielu dziesiątków lat świadczą o tym, że żywność utrwala radiacyjnie nie jest promieniotwórcza, nie jest toksyczna ani rakotwórcza, a więc można ją bezpiecznie spożywać. Napromieniowanie żywności nie zmienia też wartości odżywczej jej składników. Obecnie wiele krajów posiada tego typu urządzenia, pozwalające utrwalać radiacyjnie żywność na skalę przemysłową. Wśród tych państw jest również Polska, która posiada stację utrwalania żywności we Włochach k/Warszawy. Napromieniowanie na pewno nie zastąpi innych metod utrwalania żywności. Może jednak odegrać niesłychanie ważną rolę w gospodarce żywnościowej świata, a w szczególności poprzez zmniejszenie strat żywności może przyczynić się do likwidacji głodu w krajach Trzeciego Świata.

Energia jądrowa jest wyzwalana w reaktorze jądrowym, głównie
w postaci ciepła i wykorzystywana albo bezpośrednio do ogrzewania albo przetwarzana na energię mechaniczną lub elektryczną, jak np. na statkach
i okrętach z napędem jądrowym. Jednym z takich statków jest lotniskowiec USS Nimitz o napędzie atomowym, gdzie paliwo w reaktorze wymienia się co 13 lat. Energią jądrową jest napędzana sonda Galileo wystrzelona w 1989 roku celem zbadania Jowisza, a dokładniej atmosfery jego satelitów oraz magnetosfery planety.

Jedynie kilka izotopów pierwiastków można wykorzystać jako paliwo jądrowe. Jądro musi być duże i ciężkie. Istnieją także zakłady przetwarzania wypalonego paliwa jądrowego. Przeprowadza się w nich chemiczne zabiegi dążące do wydzielenia plutonu. Pręty paliwowe są cięte a następnie rozpuszczane w kwasie azotowym. Po rozpuszczeniu następuje ekstrakcja plutonu, który może służyć jako materiał rozszczepialny do produkcji ładunków nuklearnych lub jako paliwo do pewnych typów reaktorów. (Proces odzyskiwania plutonu z wypalonego paliwa znany jest pod nazwą mokrej metody PUREX). Pozostałe po nim materiały radioaktywne wykazują bardzo wysoką promieniotwórczość i są kierowane do składowisk materiałów radioaktywnych. W Europie znajdują się dwa z największych na świecie zakładów przeróbki paliwa – w Sellafield (Wielka Brytania) i La Hague (Francja). Przyjmują one wypalone paliwo od wielu krajów europejskich, USA, Japonii. Uszkodzenie któregoś z wyżej wymienionych zakładów w czasie aktu sabotażu wewnętrznego lub poprzez upadek samolotu może doprowadzić
do uwolnienia znacznych ilości materiałów radioaktywnych. Stany Zjednoczone i Rosja dysponują własnymi zakładami przerobu paliwa.

Pierwszą łodzią podwodną o napędzie atomowym wyprodukowaną przez USA był Nautilus. Do napędu wykorzystano tu niejednorodny reaktor termiczny. Paliwem był uran rozcieńczony cyrkonem stosowany w postaci prętów. Woda przepływająca wokół prętów występowała w roli chłodziwa, jak również jako źródło pary. Para wodna przechodziła do turbin, które bezpośrednio napędzała. Moc turbin w tym przypadku dochodziła do 2000 kW.

Inną możliwością wykorzystania energii jądrowej jest zastosowanie jej do napędu samolotu. Stosuje się tutaj kilka systemów. Można, np. zastosować ogrzewanie powietrza w repulsyjnym silniku reakcyjnym za pomocą gorących gazów opuszczających system chłodzący reaktora jądrowego. Można też zastosować sposób łatwiejszy do bezpośredniej realizacji, polegający na użyciu turbinowego silnika reakcyjnego, zapewniającego cyrkulację powietrza chłodzącego, które po ogrzaniu w reaktorze doznawałoby pierwszego stopnia rozprężenia w turbinie przed przejściem do dyszy napędowych.
Rozwiązanie te napotykają jednak wiele trudności związanych przede wszystkim z poważnym ciężarem reaktora i urządzeń pomocniczych,
a zwłaszcza osłon. Problem wykorzystania reaktora jako układu zasilającego w lotnictwie jest zatem mało prawdopodobny i nabiera dopiero sensu przy zastosowaniu go w pojazdach kosmicznych.

Każdy wynalazek w zasadzie może być wykorzystany w sposób ułatwiający życie człowieka, ale i jako czynnik to życie unicestwiający.
W przypadku energii jądrowej to drugie zastosowanie może być aż nadto skuteczne.
Historycznie pierwszym zastosowaniem energii jądrowej było użycie jej do celów niszczenia. 6 sierpnia 1945 roku amerykanie zrzucili bomby atomowe na Hiroszimę, a trzy dni później na drugie miasto japońskie – Nagasaki. Bomby te przyniosły śmierć wielu tysiącom osób i ogromne straty materialne. Od tamtej pory rozpoczął się wyścig zbrojeń podyktowany posiadaniem bomby atomowej. Prace naukowców wojskowych miały na celu udoskonalenie zwiększenia siły rażenia tej bomby, co zresztą przyniosło wymierne skutki.
Bomba atomowa, jądrowa lub nuklearna niezależnie od nazwy działa
w oparciu o taki sam proces – gwałtowną, lawinową reakcję rozszczepienia jąder pierwiastków ciężkich, np. uranu z jednoczesnym wydzieleniem ogromnej ilości energii.

Istotnym elementem bomby atomowej jest kształt i rozmieszczenie materiału będącego źródłem energii – uranu. Są one dobrane w ten sposób aby stosunek powierzchni do jej objętości był równy tzw. rozmiarom krytycznym, przy którym stosunek wytwarzania neutronów do ich tracenia jest stały. Sytuacja taka nie powoduje zachodzenia reakcji rozszczepienia.
Jeżeli rozmiary krytyczne ulegną zmianie natychmiast zapoczątkowany zostaje lawinowy proces pękania jąder uranu i następuje wybuch.

Energia wydzielana podczas wybuchu bomby atomowej występuje
w trzech rodzajach: jako energia mechaniczna, cieplna i promieniotwórcza.
Energia mechaniczna uwidacznia się, jako potężny podmuch.
W pewnych miejscach występuje bardzo silny wzrost podciśnienia powietrza,
w innych odwrotnie – w skutek szybkiego przemieszczania się olbrzymich mas powietrznych występuje sprężenie. Tak zresztą jeden, jak i drugi efekt jest dla ludzi bardzo niebezpieczny.
Energia cieplna i związane z nią promieniowanie świetlne wydzielane są przez bardzo krótki czas – zaledwie w ciągu drobnego ułamka sekundy a więc tylko wtedy, gdy trwa łańcuchowa reakcja jądrowa. Wytworzone światło uwidacznia się jako jaskrawy błysk. Późniejsze promieniowanie świetlne rozżarzonej kuli powietrznej ma już znaczenie o wiele mniejsze.
Energia promieniotwórcza ma dwa źródła. Pochodzi ona albo bezpośrednio od nowych atomów promieniotwórczych wytwarzanych podczas łańcuchowego procesu rozszczepień, albo też od atomów istniejących
w substancjach materialnych otaczających bombę (powietrze, woda, ziemia, rośliny) i pobudzonych do promieniotwórczości przez neutrony wyzwolone
w czasie eksplozji. Stężenie ciał promieniotwórczych, a zatem ich intensywność zmniejsza się jednak stopniowo i powoli ich zabójcze działanie ustaje.

O wiele niebezpieczniejsza jest bomba wodorowa, w której wykorzystuje się energię termojądrową powstałą na skutek syntezy lekkich jąder wodoru.
Początkowe działanie takiej bomby jest podobne do zwykłej bomby atomowej. Ładunki trotylu inicjują reakcję jądrową uranu, która z kolei powoduje ściśnięcie wodoru zawartego wewnątrz.
W wyniku ściskania następuje synteza (łączenie się) jąder wodorowych, w wyniku czego wydziela się energia powodująca wybuch. Jak się okazuje,
w tym przypadku moc wybuchu jest dużo większa niż w przypadku zwykłej bomby jądrowej.

KORZYŚCI WYNIKAJĄCE ZE STOSOWANIA ENERGII JĄDROWEJ:

jest niezależna od surowców naturalnych (węgla, ropy naftowej, gazu ziemnego) elektrownie mogą pracować bez obawy szybkiego wyczerpania się zapasów paliwa
z używanego paliwa jądrowego uzyskuje się więcej energii elektrycznej niż z jakiegokolwiek źródła naturalnego
energetyka jądrowa jest nieszkodliwa dla środowiska, tzn. Nie zanieczyszcza powietrza, nie emituje pyłów i gazów (klasyczne elektrownie emitują duże stężenia dwutlenku węgla, dwutlenku siarki, i innych trujących substancji, które przyczyniają się do powstawania efektu cieplarnianego
nie wpływa na pogorszenie się stanu zdrowia ludzi
nie wymaga hałaśliwych urządzeń
można ją wykorzystać w celach medycznych (bomby kobaltowe, które używa się w leczeniu nowotworu)

ZAGROŻENIA WYNIKAJĄCE ZE STOSOWANIA ENERGII JĄDROWEJ:

główne zagrożenie może wystąpić w przypadkach awarii reaktora(np. Czarnobyl w 1986 roku doszło do skażenia środowiska, śmierci i ciężkich chorób nowotworowych u ludzi)
składowanie odpadów radioaktywnych (pierwiastki mają długi czas połowicznego rozpadu, proces jest ten długotrwały i wymaga, aby składowisko było dobrze zabezpieczone
transport materiałów promieniotwórczych musi być bezpieczny
skażenia radioaktywne, w tym promieniowanie, prowadzi do wystąpienia chorób u ludzi, głównie są to choroby nowotworowe skóry, białaczki, które prowadzą do śmierci organizmu, uszkodzenie układu limfatycznego (spadek odporności), uszkodzenia szpiku kostnego, uszkodzenia zarodków i płodów
możliwość skażenia wody przez co woda jest niezdatna do picia; powietrza
i gleby (wyjałowienie gleby)

literatura:
1.Encyklopedia PWN
2.Internetowa Encyklopedia Wikipedia
3.strony internetowe w kategorii fizyka i chemia

Posted in Referaty | Leave a comment

Ciemna materia – referat

Ciemna materia – materia nie emitująca światła, ale znana przez swoje efekty grawitacyjne. Została zaakceptowana przez większość (ale nie przez wszystkich) astronomów w latach 80. i 90. XX wieku na podstawie dowodów obserwacji zachowania galaktyk.[1]
Do 2006 r. jej istnienie było tylko hipotezą, aczkolwiek istniały pośrednie przesłanki obserwacyjne wskazujące na jej prawdopodobne istnienie. Hipotezy te sugerowały, że materia ta nie świeci tak, jak gwiazdy i nie wywiera ciśnienia.
Zgodnie ze współczesnymi hipotezami, materia ta występuje w całym Wszechświecie, zarówno w przestrzeni międzygwiezdnej wewnątrz galaktyk jak i między galaktykami. Istnieją hipotezy twierdzące, że masa tej materii wielokrotnie przewyższa masę materii “widzialnej”. Obecnie przyjmuje się, że ilość ciemnej materii we Wszechświecie jest ok. 4-5 razy większa od ilości materii jasnej. Zgadzałoby się to z przewidywaniami teorii inflacyjnej powstania Wszechświata. Trwają próby zbadania budowy ciemnej materii.

Historia i argumenty obserwacyjno-eksperymentalne [edytuj]
Na jej istnienie wskazywały początkowo wyłącznie oddziaływania grawitacyjnie, co powodowało, że bardzo trudno było dowieść jej istnienia na drodze obserwacji lub eksperymentu. Jej istnienie zostało zaproponowane, aby wytłumaczyć niektóre zjawiska występujące we Wszechświecie, nie do końca zgodne z wcześniej zaproponowanymi teoriami.
W latach 70. i 80. XX wieku liczne obserwacje, zwłaszcza krzywych rotacji galaktyk dowiodły, że masa obserwowanej materii we Wszechświecie jest niewystarczająca, aby wytłumaczyć istniejące siły grawitacji w galaktykach, jak i pomiędzy nimi. Uważa się, że wokół każdej galaktyki znajduje się halo o średnicy kilkunastokrotnie większej od średnicy galaktyki. Halo to ma być zbudowane z ciemnej materii. Tłumaczyłoby to stabilność dysków galaktyk spiralnych oraz ruch ich gwiazd zewnętrznych.
To doprowadziło do idei, iż 90% materii we Wszechświecie jest niebarionową ciemną materią. Założenie, że Wszechświat złożony jest jedynie z materii barionowej prowadziło do sprzeczności z obserwacjami. Początkowo, termin materia ciemna był bardzo kontrowersyjny, gdyż sprawiał wrażenie typowej hipotezy stworzonej ad-hoc. Do dziś nie ma dowodów eksperymentalnych na istnienie cząstek (taonów), z których powinna teoretycznie być zbudowana ciemna materia. W przygotowaniu są eksperymenty mające za zadanie wykrycie tego rodzaju cząstek.[3].

Posted in Referaty | Leave a comment

Powtórka z praw

PRAWO OHMA
Natężenie prądu w przewodniku jest wprost proporcjonalne do napięcia przyłożonego między jego końcami.

REGUŁA LENZA
Kierunek prądu indukcyjnego powstałego w zwojnicy na skutek zmiany pola magnetycznego w jej wnętrzu jest zawsze taki, że pole magnetyczne wytworzone przez ten prąd przeciwdziała przyczynie, która go wywołała.

I ZASADA DYNAMIKI
Jeżeli na ciało nie działa żadna siła lub jeśli działające sił wzajemnie się równoważą, to ciało to porusza się ruchem jednostajnie prostoliniowym lub pozostaje w spoczynku.

II ZASADA DYNAMIKI
Wartość przyspieszenia ciała o masie m jest wprost proporcjonalna do wartości siły wypadkowej F działającej na to ciało, a jego zwrot i kierunek są zgodne z kierunkiem i zwrotem tej siły.

III ZASADA DYNAMIKI
Siły wzajemnego oddziaływania na siebie dwóch ciał mają takie same wartości, ten sam kierunek, przeciwne zwroty i różne punkty przyłożenia. Siły te równoważą się, bo działają na dwa różne ciała.

I ZASADA TERMODYNAMIKI
Energię wewnętrzną ciała możemy zmienić albo przez wykonanie pracy (W), albo przez przekazanie ciepła (Q). Oczywiście może nastąpić równocześnie jedno i drugie.

PRAWO PASCALA
Ciśnienie wywołane przez ciecz i gaz rozchodzi się równomiernie we wszystkich kierunkach.

PRAWO ARCHIMEDESA
Na każde ciało zanurzone w cieczy (w gazie) dział siła wyporu zwrócona do góry, a jej wartość jest równa wartości ciężaru cieczy (gazu) wypartego przez to ciało i nie zależy ani od kształtu ciała zanurzonego w cieczy (w gazie), ani od rodzaju substancji, z której jest ono wykonane.

PRAWO COULOMBA
Wartość siły wzajemnego oddziaływania naelektryzowanych kulek (ładunków punktowych) oddalonych od siebie w pewnej odległości jest wprost proporcjonalna do iloczynu wartości ładunków zgromadzonych na kulkach i odwrotnie proporcjonalna do kwadratu odległości między ich środkami.

ZASADA ZACHOWANIA ŁADUNKU
W układzie ciał izolowanych elektrycznie od otoczenia całkowity ładunek (suma ładunków dodatnich i ujemnych) nie ulega zmianie. Ładunek ten może jedynie przemieszczać się z jednego ciała (lub jego części) do innego ciała (lub jego części).

ZASADA ZACHOWANIA ENERGII MECHANICZNEJ
Całkowita Em (Ep+Ek) jest wielkością stałą, gdy siły z zewnątrz nie wykonują nad ciałem pracy tj. pomijamy opory ruchu.

ZASADA ZACHOWANIA PĘDU
Jeżeli na jakiś układ ciał nie działają siły (oddziaływania) zewnętrzne, wtedy układ ten ma stały pęd.

Posted in Ściągi | Leave a comment

Domowa instalacja elektryczna.

Skąd się bierze prąd w domu.
Jak wiadomo z II prawa Kirchoffa prąd może płynąć tylko w obwodzie zamkniętym. Elektrownia która wytwarza prąd doprowadza do naszego domu jeden przewód (1). Jako drugi przewód wykorzystywana jest przewodność ziemi.(2) Do naszego budynku dochodzą dwa przewody: jeden z elektrowni a drugi z najbliższego transformatora, przy którym zakopany jest w ziemi (3).
Którędy płynie prąd w domu.
Instalacja domowa składa się z
Bezpiecznika głównego – chroni całą instalacją przed poborem prądu, który mógłby ją uszkodzić; ten bezpiecznik znajduje się jeszcze przed licznikiem i dlatego jest zaplombowany przez zakład energetyczny.
Licznika – cały prąd, który dopływa do domu z elektrowni przepływa przez to urządzenie; rozgałęzienie instalacji w domu następuje za licznikiem.
Bezpieczników – chronią poszczególnie obwody aby nie płyną w nich za duży prąd. Te bezpiecznik są czulsze niż bezpiecznik główny. W przypadku zwarcia w obwodzie najpierw „zadziała” bezpiecznik dla tego obwodu, a dopiero w ostateczności bezpiecznik główny
Przewodów rozprowadzających – zapewniają drogę dla przepływu prądu do każdego gniazdka lub odbiornika. Wykonane są z dobrze przewodzącego metalu aby miały jak najmniejszą oporność.
Odbiorników – czyli wszystkich urządzeń które do swojego działania potrzebują energii elektrycznej.
Skąd wiadomo ile prądu płynie w instalacji.
Prąd rozpływa się do wielu urządzeń w całym budynku ale rozgałęzienie następuje dopiero za licznikiem i dlatego licznik może zmierzyć całkowity pobór energii elektrycznej dopływającej z elektrowni do domu.
Dlaczego żarówki migają przy prasowaniu.
Wewnątrz budynku znajdują się różne obwody elektryczne. Każdy obwód to odcinek przewodu o pewnej oporności jeśli przez taki przewód przepływa prąd to na tej oporności pojawia się spadek napięcia czyli napięcie na odbiorniku zmniejsza się. Taką sytuację ilustruje schemat. Prąd płynący do żelazka i prąd płynący do żarówki pokonuje oporność wspólnego przewodu A. Spadek napięcia na przewodzie A zależy od wielkości płynącego prądu (prawo Ohma V=I * R). Jeśli żelazko pobiera dużą moc elektryczną to na przewodzie A występuje większy spadek napięcia i dlatego żarówka przygasa.
Aby uniknąć tego efektu należy żarówki i żelazka zasilać z różnych obwodów.
Zagrożenia i jak się chronić.
Ciało człowieka składa się w 80% z wody w której rozpuszczone są różne sole. Takie elektrolity dość dobrze przewodzą prąd elektryczny dlatego jeśli domownik dotknie nierozważnie przewodu „gorącego” i „zimnego” zamyka się obwód prądu.
Dodatkowe niebezpieczeństwo bierze się stąd że obwód prądu może zamknąć się również między przewodem „gorącym” a jakimś połączonym z „ziemią” przedmiotem domu np.: kamienną podłogą, rurą wodociągową. Prąd przepływa wówczas z elektrowni przewodem „gorącym” przez organizm nieszczęśnika i spływa poza instalacją do ziemi.
We współczesnych instalacjach stosuje się dlatego bezpieczniki różnicowe które sprawdzają czy taki sam prąd przepływa przewodem „gorącym” i „zimnym”. Jeśli część prądu „ucieknie’ boczną droga bezpiecznik różnicowy wykrywa różnicę i odłącza obwód. Na schemacie ilustruje to obwód z lodówką.

Posted in Prąd elektryczny | Leave a comment

Wpływ pola elektromagnetycznego na organizmy żywe.

Wpływ pola elektromagnetycznego na organizmy żywe

Charakterystyka pola elektromagnetycznego
pole fizyczne, za pośrednictwem którego następuje wzajemne oddziaływanie obiektów fizycznych o właściwościach elektrycznych i magnetycznych, np. naładowanych cząstek spoczywających lub będących w ruchu, dipoli magnetycznych itp.
Wokół przewodnika przez który płynie prąd elektryczny, istnieje pole magnetyczne. Zjawisko indukcji elektromagnetycznej jest dowodem wywoływania pola elektrycznego przez zmienne pole magnetyczne. Pola te są zatem od siebie wzajemnie uzależnione. Do tego wniosku doszedł szkocki fizyk James Clerk Maxwell. Udowodnił on, że pole elektryczne istnieje zawsze tam, gdzie zmienia się pole magnetyczne. Wykazał też, że zmienne pole elektryczne powoduje powstanie zmiennego pola magnetycznego. Pola te przenikają się nawzajem tworząc tzw. pole elektromagnetyczne opisane równaniami Maxwella. Oddziaływania pola zależy do jego częstotliwości i natężenia. Zmiany pola elektrycznego i magnetycznego rozchodzące się w przestrzeni (z prędkością 300 000 km/s w próżni) tworząc falę elektromagnetyczną. Do fal elektromagnetycznych należą m.in.:
fale radiowe,
fale świetlne,
mikrofale,
promieniowanie γ (gamma),
promieniowanie X (rentgenowskie).

Wpływ pola elektromagnetycznego na organizmy żywe
Wszystkie organizmy które żyją na Ziemi, podlegają działaniu ziemskiego pola magnetycznego. Wiadomo że Ziemia jest gigantycznym magnesem, wytwarzającym wokół siebie stałe pole magnetyczne, ale jest to pole o małym natężeniu i nie wywołuje widocznych skutków. Tkanka żywa jest na ogół mało podatna na działanie pola magnetycznego, ale mimo to u niektórych gatunków zwierząt np. owadów, ptaków lub ryb pole magnetyczne Ziemi odpowiada za bezbłędną orientację w przestrzeni (np. coroczne wędrówki ptaków do tych samych miejsc lęgowych różnie położonych geograficzne dla różnych gatunków). W organizmach tych zwierząt muszą występować narządy pełniące funkcje biologicznych “kompasów” sprzężonych najprawdopodobniej z “zegarem biologicznym”. Sztuczne zmiany wywołane np. przez przymocowanie do głowy ptaka miniaturowego magnesu, powodują całkowitą utratę orientacji i chęć “podróży” w innym kierunku. Gdy izolowano rośliny i zwierzęta od wpływu ziemskiego pola magnetycznego, zaobserwowano u nich zakłócenia w ich biorytmie życia.
Natomiast silne pole magnetyczne wpływa na układ nerwowy ludzi i zwierząt przejawia się to opóźnionym czasem reakcji. Natomiast u roślin działanie silnego pola magnetycznego powoduje kurczenie się komórek i zmiany w błonach komórkowych.

Oprócz stałych pól magnetycznych występują zmieniające się pola magnetyczne. Wokół zmieniającego się pola magnetycznego zawsze występuje zmieniające się pole elektryczne. Takie połączone pola nazywamy polem elektromagnetycznym. Pola elektromagnetyczne również oddziaływają na organizmy żywe. Jeśli pole elektromagnetyczne wnika do komórek to oddaje im swoją energię na ogół zamieniając ją na ciepło. Prowadzone są badania nad wpływem pól elektromagnetycznych na komórki żywe. Są dowody na to, że pola elektromagnetyczne o dużej częstotliwości mogą uszkadzać lub bardzo zaburzać pracę komórek. Dlatego warto unikać kontraktu z urządzeniami które wytwarzają takie pola, np. monitorami, telefonami komórkowymi, kuchenkami mikrofalowymi. Jest to szczególnie ważne dla rozwijających się organizmów.

Oddziaływanie pól elektromagnetycznych na tkanki jest również wykorzystywane w medycynie do diagnozy metodą rezonansu magnetycznego

Posted in Uncategorized | Leave a comment