Презентации по Физике

Термоэлекричество. Термоэлектрические явления
Термоэлекричество. Термоэлектрические явления
СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1. ПЕРВООТКРЫВАТЕЛЬ ЯВЛЕНИЯ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСТВА 2. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ВОЗНИКНОВЕНИИ ЭЛЕКТРОДВИЖУЩЕЙ СИЛЫ 3. ПОНЯТИЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ЗЕЕБЕКА 4. ПРИМЕНЕНИЕ ЭФФЕКТА Ь ЗЕЕБЕКА ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ВВЕДЕНИЕ ВОЗМОЖНО, НАС ЖДУТ НОВЫЕ МЕСТОРОЖДЕНИЯ НЕФТИ И УГЛЯ И ТАКИХ МАЛО РАЗВЕДАННЫХ РАЙОНАХ, КАК АВСТРАЛИЯ, САХАРА ИЛИ АНТАРКТИКА. КРОМЕ ТОГО, ИНТЕНСИВНО РАЗРАБАТЫВАЮТСЯ И ОСВАИВАЮТСЯ НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ УГЛЯ ИЗ ТОНКИХ И ГЛУБОКИХ ПЛАСТОВ, А ТАКЖЕ НЕФТИ ИЗ МОРСКИХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ.НЕТ СОМНЕНИЯ В ТОМ, ЧТО БУДУТ РАЗРАБОТАНЫ ПРИНЦИПИАЛЬНО НОВЫЕ, БОЛЕЕ ЭФФЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИСКОПАЕМЫХ ВИДОВ ТОПЛИВА. ТРАДИЦИОННЫЙ МНОГОСТУПЕНЧАТЫЙ ПРОЦЕСС, КОГДА ТОПЛИВО СЖИГАЮТ, ЧТОБЫ ПОЛУЧИТЬ ВОДЯНОЙ ПАР, КОТОРЫЙ НАПРАВЛЯЕТСЯ НА ВРАЩЕНИЕ ТУРБИНЫ ГЕНЕРАТОРА, ВЫРАБАТЫВАЮЩЕГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВО, СОПРЯЖЕН С ОГРОМНЫМИ ПОТЕРЯМИ ЭНЕРГИИ. БОЛЬШЕЙ ЧАСТИ ЭТИХ ПОТЕРЬ МОЖНО ИЗБЕЖАТЬ, ЕСЛИ НАУЧИТЬСЯ ПРЕВРАЩАТЬ ТЕПЛО НЕПОСРЕДСТВЕННО В ЭЛЕКТРИЧЕСТВО. ПЕРВЫМ ВОЗМОЖНОСТЬ ТАКОГО ПРОЦЕССА ОБНАРУЖИЛ НЕМЕЦКИЙ ФИЗИК Т. ЗЕЕБЕК В ДАЛЕКОМ 1823 ГОДУ. ПЛОТНО СОЕДИНИВ ПРОВОДА ДВУХ РАЗНЫХ МЕТАЛЛОВ В ЗАМКНУТУЮ ЦЕПЬ И НАГРЕВ МЕСТО СТЫКА, ОН ЗАМЕТИЛ, КАК ДРОГНУЛА СТРЕЛКА, НАХОДИВШЕГОСЯ РЯДОМ КОМПАСА. ЭТО ОЗНАЧАЛО, ЧТО ПОД ДЕЙСТВИЕМ ТЕПЛА В ЦЕПИ ВОЗНИКАЛ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК (ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСТВО). ОДНАКО САМ АВТОР НЕВЕРНО ИСТОЛКОВАЛ РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННОГО ОПЫТА, И О ЕГО ОТКРЫТИИ НАДОЛГО ЗАБЫЛИ. ОДНАКО С ПОЯВЛЕНИЕМ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ И ТЕХНОЛОГИЙ ЗАБЫТЫЙ ЭФФЕКТ ЗЕЕБЕКА СНОВА ПРИВЛЕК ВНИМАНИЕ УЧЕНЫХ. И В РЕЗУЛЬТАТЕ БЫЛИ РАЗРАБОТАНЫ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ УСТРОЙСТВА НА ОСНОВЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ. ПРИ НАГРЕВАНИИ ОДНОГО КОНЦА ПОЛУПРОВОДНИКА В НЕМ ПОЯВЛЯЕТСЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПОТЕНЦИАЛ: В ПОЛУПРОВОДНИКЕ Р-ТИПА НА ХОЛОДНОМ КОНЦЕ ВОЗНИКАЕТ ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ЗАРЯД, А В N-ЭЛЕКТРОДЕ - ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ. ЕСЛИ ДВА ЭТИХ ЭЛЕКТРОДА СОЕДИНИТЬ В ФОРМЕ U-ОБРАЗНОЙ КОНСТРУКЦИИ С N-Р-ПЕРЕХОДОМ В НИЖНЕЙ ЧАСТИ, ТО НАГРЕВАНИЕ ЭТОГО СТЫКА ПРИВЕДЕТ К ТОМУ, ЧТО НА ВЕРХНЕМ КОНЦЕ Р-ЭЛЕКТРОДА БУДЕТ НАКАПЛИВАТЬСЯ ОТРИЦАТЕЛЬНЫЙ ЗАРЯД, А НА ВЕРХНЕМ КОНЦЕ N-ЗЛЕКТРОДА - ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ. В ИТОГЕ МЕЖДУ НИМИ ПОТЕЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК, ПРИЧЕМ ЭТОТ ПРОЦЕСС БУДЕТ ПРОДОЛЖАТЬСЯ ДО ТЕХ ПОР, ПОКА ПОДДЕРЖИВАЕТСЯ РАЗНОСТЬ ТЕМПЕРАТУР. (И НАОБОРОТ, ПРОПУСКАНИЕ ЧЕРЕЗ ТЕРМОЭЛЕМЕНТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ТОКА ВЫЗЫВАЕТ ПОГЛОЩЕНИЕ ТЕПЛА И ПОНИЖЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ, ПОЭТОМУ ЕГО МОЖНО ИСПОЛЬЗОВАТЬ В КАЧЕСТВЕ ХОЛОДИЛЬНОГО УСТРОЙСТВА.) ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ - ОЧЕНЬ КОМПАКТНЫЙ, НЕ ТРЕБУЮЩИЙ НИ ДОРОГОСТОЯЩЕГО ГЕНЕРАТОРА, НИ ГРОМОЗДКОГО ПАРОВОГО ДВИГАТЕЛЯ - МОЖНО ЛЕГКО УСТАНОВИТЬ ПРАКТИЧЕСКИ В ЛЮБОМ МЕСТЕ И ПОЛЬЗОВАТЬ В КАЧЕСТВЕ УДОБНОГО ИСТОЧНИКА ЭНЕРГИИ. ВСЕ, ЧТО ЕМУ ТРЕБУЕТСЯ, - ЭТО ВНЕШНИЙ ОБОГРЕВАТЕЛЬ, НАПРИМЕР КЕРОСИННАЯ ГОРЕЛКА. ЭФФЕКТ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗЕЕБЕК ТОК.
Продолжить чтение
Истечение газов и паров
Истечение газов и паров
Уравнение первого закона термодинамики для потока Имеется большая группа машин, в которых работа производиться за счет внешней кинетической энергии рабочего тела: паровые турбины, газовые турбины и т.д. При перемещении газа с конечной скоростью по каналу теплота расходуется ни только на изменение внутренней энергии и совершение внешнего работы, но и на приращение внутренней кинетической энергии газа. Таким образом, уравнение первого закона термодинамики для потока в диф. форме : , где dq - подведенное удельное количество теплоты от внешнего источника теплоты. du - изменение удельной внутренней энергии газа. dl′- работа против внешних сил, называемая работай проталкивания. dω2/2 - изменение внешней кинетической энергии рабочего тела (располагаемая работа) Уравнение первого закона термодинамики для потока mv=aω=const, где m – масса рабочего тела; v - удельный объём; ω - скорость рабочего тела; a - площадь поперечного сечения. Работа по перемещению объема между сечениями I-I и II-II с элементарной массой dl′=(p+dp)(a+da)(ω+dω)-paω Изменение кинетической энергии газа (рабочего тела) происходит как в трубах простого сечения, так и в каналах со специальным сечением - в соплах и диффузорах. Сопло - канал, в котором при перемещении газа происходит его расширение с понижением давления и увеличением скорости. Диффузор - канал, в котором происходит сжатие рабочего тела с увеличением давления и снижением скорости.
Продолжить чтение
Конструктор ситуационных задач Илюшина
Конструктор ситуационных задач Илюшина
Ситуационные задачи Ситуационные задачи – это задачи, позволяющие ученику осваивать интеллектуальные операции последовательно в процессе работы с информацией: ознакомление – понимание – применение – анализ – синтез – оценка. Ситуационные задачи ориентированы на формирование наиболее универсальных способов работы с информацией.  Большинство исследователей выделяют следующий набор универсалий: анализ, синтез, сравнение, обобщение, классификация, узнавание, выбор, составление, комбинирование, перестановка, преобразование, унификация, структурирование, построение, варианты по аналогии. На основе таксономии целей по К. Блуму Л.С. Илюшин разработал конструктор задач, позволяющий создавать задания разного уровня сложности, в том числе задания, предполагающие создание определенного продукта, задания, предполагающие привлечение знаний из нескольких учебных  предметов. Проектирование ситуационных задач может осуществляться как на учебном, так и на внеучебном материале. Существует несколько подходов.
Продолжить чтение
Газовые лазеры
Газовые лазеры
Laser Генераторы электромагнитного излучения оптического диапазона, использующие эффект индуцированного излучения, называются лазерами. Слово LASER – это аббревиатура словосочетания: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation. Газовые лазеры В газовых лазерах активной средой является газ, смесь нескольких газов, или смесь газов с парами металла. Особенности характеристик излучения газовых лазеров: Рабочие уровни в газе – это уровни почти изолированных частиц. Взаимодействие частиц в газе значительно слабее, чем в твердых телах и жидкостях, поэтому линии рабочих переходов могут быть очень узкими. Газ оптически более однороден, чем другие среды, поэтому потери на рассеяние в таких средах минимальны. Вследствие низкой концентрации активных частиц коэффициент усиления газовых сред мал. Для получения генерации нужны существенные размеры (от сантиметров до сотни метров).
Продолжить чтение
Масса алмасу үдерістері
Масса алмасу үдерістері
(1.1)-ші және (1.2)-ші теңдеулердегі тепе-теңдік жағдайлары процесс бағытын айқындауға мүмкіндік береді. Егер берілген фазада таралатын заттың жұмыс концентрациясы оның тепе-теңдік концентрациясынан жоғары болса, онда бұл зат осы фазадан басқа фазаға таралады. Масса өту процесінің қозғаушы күшін қандай концентрация үлкен соған байланысты, жұмыс және тепе-теңдік концентрацияларының немесе керісінше тепе-теңдік және жұмыс концентрацияларының айырымы ретінде белгілейді. Фазалар аралығындағы тепе-теңдікті график түрінде диаграммасында кескіндеуге болады (1-сурет). ОС – тепе-теңдік сызығын, АВ – жұмыс сызығын сипаттайды. 2-сурет. Жұмыс концентрациясы сызығы теңдеуін қорытындылауға арналған Масса алмасу процесінің материалдық балансы  Диффузиялық процестер масса алмасуға қатысатын фазалардың бір-біріне қарама-қарсы қозғалысында жүзеге асырылатындықтан, қарама-қарсы ағысты аппараттарда жүргізіледі. Сондықтан масса алмасу процестерінің материалдық баланс теңдеуін қарама-қарсы ағысты аппараттардағы ағыстар қозғалысын қарастырып шығарады (2-сурет). Бөлу беті бойында сұйық фазаның салмақтық жылдамдығын L (кг/сағ) ал газ фазасының салмақтық жылдамдығын G (кг/сағ) деп белгілейік. Фазалардағы таралатын компоненттерді (кг/кг) L-де x арқылы, ал G-де y арқылы белгілейміз. Таралатын компоненттің концентрациясы тепе-теңдік концентрациясынан үлкен болсын: (1.3) демек, компонент G фазадан L фазаға таралады. Фазалар таралатын затты тасымалдаушы болғандықтан масса алмасу процесіне қатыспайды. Фазалардың әсерлесуінің шексіз кіші бет элементі үшін фазалар аралығындағы таралатын компонентке қатысты материалдық баланс теңдеуі дифференциалды теңдеумен өрнектеледі: (1.4) Соңғы теңдеуді интегралдаймыз: (1.5) немесе (1.6)
Продолжить чтение
Второе начало термодинамики. Энтропия
Второе начало термодинамики. Энтропия
Пример необратимого процесса в замкнутой системе: адиабатическое расширение газа в вакуум. Замкнутая макросистема: два теплоизолированных объёма, разделённых перегородкой. Равновесное состояние 1: в объёме V1 ν молей идеального газа, T=T1, в объёме V2 – вакуум. Равновесное состояние 2: в объёме V1 + V2 находится ν молей идеального газа, T=T1. Переход очевидно необратимый. Должно быть S2-S1>0. Проверим. Мысленно проведём тот же процесс обратимо (квазистатически) Снимая песчинку за песчинкой, дадим газу адиабатически расшириться и занять весь объём. Газ остынет до температуры Т2 (теперь газ совершил работу за счёт внутренней энергии 0 = ∆U + ∆A). Изохорически нагреем газ до начальной температуры Т1. Формула относится только к равновесным процессам. До сих пор всё происходило в замкнутой (теплоизолированной) системе (∆Q=0). Теперь в систему подаётся тепло от внешнего нагревателя, она уже незамкнутая.
Продолжить чтение
Курс лекций по теоретической механике. Динамика (I часть)
Курс лекций по теоретической механике. Динамика (I часть)
Содержание Лекция 1. Введение в динамику. Законы и аксиомы динамики материальной точки. Основное уравнение динамики. Дифференциальные и естественные уравнения движения. Две основные задачи динамики. Примеры решения прямой задачи динамики Лекция 2. Решение обратной задачи динамики. Общие указания к решению обратной задачи динамики. Примеры решения обратной задачи динамики. Движение тела, брошенного под углом к горизонту, без учета сопротивления воздуха. Лекция 3. Динамика механической системы. Механическая система. Внешние и внутренние силы. Центр масс системы. Теорема о движении центра масс. Законы сохранения. Пример решения задачи на использование теоремы о движении центра масс. Лекция 4. Импульс силы. Количество движения. Теорема об изменении количества движения. Законы сохранения. Теорема Эйлера. Пример решения задачи на использование теоремы об изменении количества движения. Момент количества движения. Теорема об изменении момента количества движения.. Законы сохранения. Элементы теории моментов инерции. Кинетический момент твердого тела. Дифференциальное уравнение вращения твердого тела. Пример решения задачи на использование теоремы об изменении момента количества движения системы. Рекомендуемая литература 1. Яблонский А.А. Курс теоретической механики. Ч.2. М.: Высшая школа. 1977 г. 368 с. 2. Мещерский И.В. Сборник задач по теоретической механике. М.: Наука. 1986 г. 416 с. 3. Сборник заданий для курсовых работ /Под ред. А.А. Яблонского. М.:Высшая школа. 1985 г. 366 с. 4. Бондаренко А.Н. “Теоретическая механика в примерах и задачах. Динамика” (электронное пособие www.miit.ru/institut/ipss/faculties/trm/main.htm ), 2004 г. Лекция 1 Динамика – раздел теоретической механики, изучающий механическое движение с самой общей точки зрения. Движение рассматривается в связи с действующими на объект силами. Раздел состоит из трех отделов: Динамика материальной точки Динамика Динамика механической системы Аналитическая механика ■ Динамика точки – изучает движение материальной точки с учетом сил, вызывающих это движение. Основной объект - материальная точка – материальное тело, обладающей массой, размерами которого можно пренебречь. Основные допущения: – существует абсолютное пространство (обладает чисто геометрическими свойствами, не зависящими от материи и ее движения . – существует абсолютное время (не зависит от материи и ее движения). Отсюда вытекает: – существует абсолютно неподвижная система отсчета. – время не зависит от движения системы отсчета. – массы движущихся точек не зависят от движения системы отсчета. Эти допущения используются в классической механике, созданной Галилеем и Ньютоном. Она имеет до сих пор достаточно широкую область применения, поскольку рассматриваемые в прикладных науках механические системы не обладают такими большими массами и скоростями движения, для которых необходим учет их влияния на геометрию пространства, время, движение, как это делается в релятивистской механике (теории относительности). ■ Основные законы динамики – впервые открытые Галилеем и сформулированные Ньютоном составляют основу всех методов описания и анализа движения механических систем и их динамического взаимодействия под действием различных сил. ■ Закон инерции (закон Галилея-Ньютона) – Изолированная материальная точка тело сохраняет свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, приложенные силы не заставят ее изменить это состояние. Отсюда следует эквивалентность состояния покоя и движения по инерции (закон относительности Галилея). Система отсчета, по отношению к которой выполняется закон инерции, называется инерциальной. Свойство материальной точки стремиться сохранить неизменной скорость своего движения (свое кинематическое состояние) называется инертностью. ■ Закон пропорциональности силы и ускорения (Основное уравнение динамики - II закон Ньютона) – Ускорение, сообщаемое материальной точке силой, прямо пропорционально силе и обратно пропорционально массе этой точки: или Здесь m – масса точки (мера инертности), измеряется в кг, численно равна весу, деленному на ускорение свободного падения: F – действующая сила, измеряется в Н (1 Н сообщает точке массой 1 кг ускорение 1 м/c2, 1 Н = 1/9.81 кг-с). ■ Динамика механической системы – изучает движение совокупности материальных точек и твердых тел, объединяемых общими законами взаимодействия, с учетом сил, вызывающих это движение. ■ Аналитическая механика – изучает движение несвободных механических систем с использованием общих аналитических методов. 1
Продолжить чтение
Тепловая машина Карно. Второе начало термодинамики
Тепловая машина Карно. Второе начало термодинамики
Идеальная тепловая машина. Цикл Карно Наибольшим КПД при заданных температурах нагревателя T1 и холодильника T2 обладает тепловой двигатель, где рабочее тело расширяется и сжимается по циклу Карно, который состоит из двух изотерм и двух адиабат. Карно Никола Леонард Сади (1796 – 1832) – французский физик и инженер, один из создателей термодинамики Тепловую машину, работающую по циклу Карно, называют идеальной, потому что в этом цикле отсутствуют необратимые процессы, связанные с теплопроводностью. Рассмотрим цикл Карно. Пусть в качестве рабочего тела используется идеальный газ, заключенный в сосуд с подвижным поршнем. Будем считать, что нагреватель и холодильник имеют бесконечную теплоемкость. Это означает, что их температуры остаются неизменными в процессе обмена теплом с рабочим телом. На диаграмме PV цикл Карно выглядит следующим образом.
Продолжить чтение