Билет № 13. 1. Работа в термодинамике

1. Работа в термодинамике. Внутренняя энергия. Количество теплоты.

2. Квантовые постулаты Бора. Испускание и поглощение света атомами.

3. Экспериментальное задание «Измерение влажности воздуха»

Задание: измерить влажность воздуха в кабинете.

4. Расчетное задание по теме «Законы сохранения в механике»

Задание: Тело массой 100 кг поднимают с ускорением 2 м/с² на высоту 25 м. Какая работа совершается при подъеме тела?

5. Текст по теме «Оптика»

«Трубы-хамелеоны»

Для трубопроводов, которые находятся в помещениях, большое значение имеет их внешний вид. Для красоты их красят, никелируют. Но можно применить необычное покрытие, изобретение которого подсказано бабочками.

Чешуйки тропических бабочек семейства ураний представляют собой многослойную структуру. Семь хитиновых пластинок разделены между собой воздушными промежутками. В результате многократного отражения и интерференции отражённые лучи приобретают более насыщенный цвет, а поверхность – блеск полированного металла. При деформации чешуйки толщина воздушного зазора изменяется, что вызывает и изменение окраски чешуйки.

Чешуйка крыла урании состоит из хитиновых пластинок, между которыми имеются прослойки воздуха (а). Отражённый луч представляет собой результат интерференции лучей, отражённых от передней и задней поверхностей пластинки. Разность хода (АВС) двух частей световой волны определяется толщиной пластинки и углом падения лучей (б).

Современные технологии позволяют получать тонкие плёнки толщиной до 0,5 мкм. На внешние стенки труб наносят покрытия из слоёв плёнки толщиной около 5 мкм, склеенных между собой. Но клей наносят не сплошь, а тонкими полосками, и получается структура, аналогичная чешуйкам бабочек ураний.

Такое покрытие будет менять цвет при изменении температуры: у горячей трубы возрастает давление изнутри на слои покрытия, и толщина воздушных зазоров уменьшается. По оттенкам цвета можно безошибочно определить, течёт ли по трубе вода и какая она – горячая или холодная. Кроме того, подобное покрытие также служит хорошим теплоизолятором и уменьшает потери тепла.

Ответьте на вопросы к тексту:

1. Что представляет собой явление интерференции света? Рассмотрите первый рисунок и поясните, какие лучи интерферируют в чешуйке бабочки.

2. Почему для нанесения, описанного в тексте, покрытия на трубы нельзя использовать плёнки толщиной, например, 1 мм?

3. Предположим, что чешуйка бабочки семейства ураний в данном пучке света имела зелёный цвет. Как изменится цвет пластинки при уменьшении воздушной полости между хитиновыми пластинками, например, при увеличении внешнего давления?

4. При нагревании металлические трубы расширяются быстрее, чем материал плёнок в покрытии. В какую сторону сместится окраска трубы (в синюю или красную) при увеличении температуры воды, протекающей по трубе? Почему?