2015-05-20
1085
Билет
Жауаптары:
Термодинамиканың бірінші бастамасы — термодинамикалық жүйелер үшін керек энергияның сақталу заңы; бұл заң бойынша жүйеге берілетін жылу оның ішкі энергиясын өзгертуге және жүйенің сыртқы күштерге қарсы жұмысына жұмсалады.
Ішкі энергия[1] – дененің (жүйенің) тек ішкі күйіне байланысты энергия. Ішкі энергияға дененің барлық микробөлшектерінің (молекулалардың, атомдардың, иондардың, т.б.) ретсіз (хаосты) қозғалыстарының энергиясы, микробөлшектердің өзара әсерлесу энергиясы, атомдар мен молекулалардың ішкі энергиясы, т.б. жатады. Ішкі энергия ұғымын 1851 жылы У.Томсон енгізген. Ішкі энергиясының өзгерісі (ΔU) мынаған тең: ΔU=ΔQ–A, мұндағы Q – жүйенің қоршаған ортамен алмасқан жылу мөлшері, А – істелген жұмыс.
Газ тек көлемі өзгергенде жұмыс атқарады. Егер газдың көлемі ұлғайса, газ оң жұмыс атқарады, ал газ сығылса (көлемі азайса) теріс жұмыс атқарады. Егер газдың қысымы тұрақты болса, онда газдың көлемі 
-ден 
-ге өзгергенде атқарылатын жұмыс 
өрнегімен анықталады.
|
|
|
Газдың көлемі өзгергенде қысымы да өзгеретін болса, онда жоғарыдағы формула тек көлемнің 
аз өзгерістері үшін дұрыс орындалады. Сондықтан газдың көлемі мен қысымы өзгерген жағдайда, газ жұмысы элементар жұмыстардың қосындысы, яғни интегралдау жолымен табылады:
.
Идеал газдың барлық iшкi энергиясы оның молекулаларының қалыптаспаған қозғалысының кинетикалық энергиясы болып табылады.
Массасы кез-келген мәнді дененің температурасын 10К-ге арттыруға қажет жылу мөлшерін жылу сыйымдылық деп атайды.
Газдың жылу сыйымдылығы оның қыздырылу шарттына, дәлірек айтсақ қысым мен көлемнің тұрақты болуына байланысты.
2) Жарықтың шашырауын жүйелі түрде кванттық электрдинамикаға негізделген сәуленің затпен әсерлесуінің кванттық теориясы мен зат құрылысының кванттық көзқарасына сүйене отырып сипаттауға болады.
Билет
1. Термодинамиканың бірінші бастамасын әртүрлі изопроцестерге қолдану. Адиабаттық процесс. Қайтымды және қайтымсыз процестер. Оралымды процестер (циклдер). Жүйенің энтропиясы,
Термодинамиканың бірінші бастамасы
1.Газ күйін өзгерту үшін оған белгілі жылу мөлшерін беру және алу керек екендігі белгілі, демек газды ыстығырақ немесе суығырақ басқа денемен жанастыру керек. Газ күйін осылай өзгерткенде қандай жұмыс атқарылатынын анықтайық. Бұл сұраққа жауапты энергияның сақталу заңы береді. Егер газға 
жылу мөлшері берілсе, онда 
жұмыс атқарылады және оның ішкі энергиясының өзгерісі 
болды. Газдың ішкі энергиясы деп газдың барлық молекулаларының барлық энергияларының қосындысын түсінетін боламыз. Жүйенің ішкі энергиясы жүйеге жылу мөлшері берілгенде немесе алынғанда, жүйе жұмыс атқарғанда немесе жұмыс жүйе үстінен атқарылғанда өзгереді.
|
|
|
Энергияның сақталу заңына сәйкес жүйенің атқаратын жұмысы жүйе алған жылу мөлшерімен жүйенің ішкі энергиясының өзгерісінің айырымына тең болады:
(21.1)
немесе
(21.2)
Бұл теңдеу термодинамиканың бірінші бастамасы болып табылады.Егер элементар жұмыстың 
екендігін ескерсек және формальді түрде 
деп алсақ, онда жұмыстың өзгерісін былай өрнектеуге болады:
Онда термодинамиканың бірінші бастамасы мынандай түрге келеді:
Бұл формулада жүйеге берілетін жылу мөлшері формальді түрде деп белгіленген. Егер жүйенің алған жылу мөлшерін 
деп белгілесек және жүйенің ішкі энергиясының өзгерісінің 
екенін ескерсек, онда термодинамиканың бірінші бастамасын былай өрнектеуге болады:
2. Люминесценция құбылысы: негізгі заңдылықтары, спектрлік және уақыттық сипаттамалары, кванттық ұғымдар тұрғысынан интерпретациясы. Фотолюминесценция. Фотоэффект. Фотоэлектрлік құбылыстар, фотоэффект — электрмагниттік сәуленің затпен әсерлесуі нәтижесінде пайда болатын электрлік құбылыстар (электр өткізгіштігінің өзгеруі, ЭҚК-нің пайда болуы не электрондар эмиссиясы). Бұл құбылыс қатты денелерде, сұйықтықтарда, сондай-ақ газдарда да байқалады. Фотоэлектрлік құбылыстар қатарына рентген сәулелерінің фотоэффектісі мен ядролардың фотоэффекті де жатады. Қатты немесе сұйық денелердің жарық сәулесін (фотондарды) жұтуы нәтижесінде электрондардың бөлініп шығу құбылысы сыртқы фотоэффект делінеді. Мұны 1887 ж. Г.Герц ашқан. Сыртқы фотоэффектіні тәжірибе жүзінде А.Г. Столетов (1888) толық зерттеп, оның бірнеше заңдарын тұжырымдап берген. А.Г. Столетов ашқан фотоэффектінің бірінші заңы былайша тұжырымдалады:
максимал фотоэлектрлік ток (қанығу фототогы) түскен жарық ағынына тура пропорционал болады.
1905 жылы А.Эйнштейн сыртқы фотоэффект құбылысын жарықтың кванттық теориясы тұрғысынан түсіндіріп берді. Сыртқа қарай бөлініп шыққан электронның максимал кинетик. энергиясының (Емак) шамасы электронға берілген фотонныңэнергиясы (hv) мен шығу жұмысының (φ) айырымына тең (Емак=hv–φ) екендігі тәжірибе жүзінде дәлелденді. Сыртқы фотоэффектінің бұл екінші заңы, яғни Эйнштейн заңы былайша тұжырымдалады:
фотоэлектрондардың максимал энергиясы түскен жарық жиілігіне сызықты тәуелді болып өседі және оның қарқындылығына байланысты болмайды.
Ішкі фотоэффект (фотоөткізгіштік) кезінде жартылай өткізгіштер мен диэлектриктерге түскен жарық (фотон) оларда жұтылады да, сыртқа қарай электрондар бөлініп шықпайды. Сөйтіп, жартылай өткізгіштер мен диэлектриктердің электр өткізгіштігі өзгереді. Ішкі фотоэффектіні 1873 ж. америка физигі У.Смит байқаған. Жарық әсерінен кедергісі кемитін жартылай өткізгіштер фотокедергілер деп аталады. Металл электрод пен сұйық шекарасында байқалатын фотогальваникалық эффектіні 1839 ж. француз физигі А.Э. Беккерель ашты. Ал екі қатты дене шекарасындағы мұндай құбылысты 1876 ж. ағылшын физиктері У.Адамс пен Р.Дей байқаған. Екі заттың түйіскен жеріне жарық түсірілген кезде фотоэлектрлік қозғаушы күш пайда болады. Мұндай зат ретінде әр түрлі жартылай өткізгіштер (электрондық және кемтіктік) немесе жартылай өткізгіш пен металл алынады. Фотогальваник. эффектіге негізделіп жасалған фотоэлектрлік құрылғылар вентильді фотоэлементтер деп аталады.
|
|
|
Билет
1. Термодинамиканың екінші және үшінші бастамалары. Жылу машинасы. Жылу машинасының пайдалы әсер коэффициенті. Карно теоремасы. Карно циклы. Тоңазытқыш машина.
Термодинамиканың екінші бастамасы. Термодинамиканың 2-шi заңы жұмыс пен жылудың бір-біріне эквивалентті шамалар болғанмен, олардың сапа жағынан тең еместігін көрсетеді. Басқаша айтқанда, жұмыс өздігінен әруақытта жылуға айнала алады, ал жылу сыртқы әсерсіз өздігінен жұмысқа айналмайды.
(15)
(15) теңдеу термодинамиканың II заңының математикалық өрнегі болып табылады да Клаузиус теңсіздігі деп аталады.
Отынның ішкі энергиясын механикалық энергияға айналдыратын машиналарды жылу машиналары деп атайды.
Пайдалы әсер коэффициенті (ПӘК) – жүйенің (механизмнің) энергияны түрлендіру немесе басқа денеге беру тиімділігін сипаттайтын шама. Ол көбінесе грек әрпі η -мен (этта) белгіленіп, мына өрнек арқылы анықталады: η =Wпайд./Wтол
Термодинамиканың екінші заңына сәйкес жылу қозғалтқыштарының Пайдалы әсер коэффициенттерінің ең жоғарғы мәні Карно циклі бойынша анықталады.
|
|
|
