Zasady termodynamiki

„0” zasada dynamiki jeśli ciała A i B są w równowadze termodynamicznej z ciałem C to są one także w stanie równowagi termodynamicznej same ze sobą

Pierwsza zasada termodynamiki.

ΔEw=Ewkoń-Ewpocz= Q-W

Energia wewnętrzna układu wzrasta jeżeli układ pobiera energię w postaci ciepła (Q) i maleje kiedy wykonuje ona pracę (W). Różnica Q-W jest dla wszystkich procesów jednakowa, odpowiada zmianie pewnej wielkości opisującej układ, nazywaną energią wewnętrzną.

II zasada termodynamiki jeśli przemiana zachodzi w układzie zamkniętym to entropia układu wzrasta w przypadku przemiany nieodwracalnej i nie zmienia się w przypadku przemiany odwracalnej. Entropia nigdy nie maleje
. S=k lnW

III zasada termodynamiki. Wartość entropi przy temp. Dążącej do 0 jest równa 0. Entropia ciał jednorodnych o skończonej gęstości zmierza do 0, gdy temp. W skali bezwzględnej dąży do 0.

Ruch harmoniczny prosty

Każdy ruch powtarzający się w regularnych odstępach czasu nazywany jest ruchem okresowym. Jeżeli ruch ten opisywany jest sinusoidalną funkcją czasu to jest to ruch harmoniczny. Ciało porusza się ruchem harmonicznym prostym, jeżeli znajduje się tylko pod wpływem siły o wartości proporcjonalnej do wychylenia z położenia równowagi i skierowanej w stronę położenia równowagi (Prawo Hooke'a)

F=-kx

19. Ruch harmoniczny tłumiony

Ruch harmoniczny tłumiony występuje wtedy, gdy na ciało działa dodatkowo siła oporu ośrodka proporcjonalna do prędkości:

Równanie ruchu drgającego tłumionego.

Równanie :

.
??

Teoria atomu Bohra gazy i pary jednoatomowe odpowiednio pobudzone np. wyładowaniem elektrycznym emitują promieniowanie elektromagnetyczne którego widmo jest liniowe, dyskretne- ściśle określone prążki. k= 1/λ= R(1/n² - 1/m²).

Postulaty Bohra 1. Ruch elektronów w atomie wodoru podlega prawom mechaniki klasycznej. Siła columbowskiego oddziaływania jest równa sile odśrodkowej

2. Elektron może się poruszać tylko po takich orbitach dla których jego orbitalny moment pędu

L=n*ђ mvr=n* h/2π.

3. Elektron poruszający się po dowolnej orbicie nie wypromieniowuje energii elektromagnetycznej mimo faktu iż poddany jest działaniu przyspieszenia. Zatem energia całkowita pozostaje stała. Z wyższej na niższą oddaje energię z wyższej na wyższą absorbuje energię.

4. Promieniowanie elektromagnetyczne zostaje wysłane tylko wówczas gdy częstotliwość υ=(E₂.-E₁ )/h

Grawitacja

Prawo powszechnego ciążenia F=G m1*m2/r² każda cząstka przyciąga każdą inną cząstkę siłą ciężkości. F-siła ciężkości, G-stała grawitacyjna G=6,67*10 ˉ¹¹ N*m²/kg² ; Grawitacyjna energia potencjalna Ep jest ujemna dla skończonej odległości r. Jest tym bardziej ujemna im bliżej siebie znajdują się ciała Ep= - G*M*m/r . Ep zależy od r i dąży do 0 gdy r→∞ W=∫ od R do ∞ F(r)dr ; F(r)= -G M*m/r² ; F= -dEp/dr Prędkość ucieczki V0 prędkość ucieczki do strefy wplnej bez grawitacji. II prędkość kosmiczna Ek= ½mv² ; Ep= -G M*m/r; Ek=0; v=0; Ep=0 ; Ek+Ep= ½mv² + (-G M*m/r); IIpręd. kosm.= √2GM/r = 11,2 km/s. I prędkość kosmiczna G M*m/Rz²= m*v²/Rz ; G*M/Rz=v² ; Ipręd. kosm.=√G*M/Rz=7,9 km/s

Ec=-Ek

Zjawisko fotoelektryczne Energia tych najszybszych elektronów nie zależy od natężenia światła. Istnieje określona częstość poniżej której efekt fotoelektryczny nie występuje. Zasadnicze cechy efektu fotoelek. nie dadzą się wyjaśnić na gruncie falowej teorii światła.

Efekt Comptona jest to rozpraszanie promieniowania rentgenowskiego związane ze zmianą długości fali tego promieniowania.

Nadprzewodniki

Nadprzewodniki 1 rodzaju: są idealnymi diamagnetykami (B=0 wewnątrz nadprzew.)

Istnieje krytyczna wartość pola magnetycznego powyżej której nadprzewodnictwo znika (silne pole magnetyczne i silny prąd niszczy nadprzewodnictwo 1 rodzaju).

Nadprzewodniki 2 rodzaju: powoduje stan mieszany (metal normalny i nadprzewodzący). W silnych polach magnetycznych strumień jest wypychany tylko częściowo.

Półprzewodniki

Drgania termiczne umożliwiają kilku elektronom z pasma walencyjnego pokonanie przerwy energetycznej do pasma przewodnictwa.

Typu-p

Typu-n

28. Półprzewodniki - najczęściej substancje krystaliczne, których zdolność przewodzenia jest rzędu 10^-8 do 10⁵ S/m (simensa na metr), co plasuje je między przewodnikami a izolatorami. Wartość rezystancji półprzewodnika maleje ze wzrostem temperatury. Półprzewodniki posiadają pasmo wzbronione między pasmem walencyjnym a pasmem przewodzenia w zakresie 0 - 5 eV (np. Ge 0,7 eV, Si 1,1 eV , GaAs 1,4 eV, GaN 3,4 eV). Koncentracje nośników ładunku w półprzewodnikach można zmieniać w bardzo szerokich granicach, zmieniając temperaturę półprzewodnika lub natężenie padającego na niego światła lub nawet przez ściskanie lub rozciąganie półprzewodnika.

W przemyśle elektronicznym najczęściej stosowanymi materiałami półprzewodnikowymi są pierwiastki grupy IV (np. krzem, german) oraz związki pierwiastków grup III i V (np. arsenek galu, azotek galu, antymonek indu) lub II i VI (tellurek kadmu). Materiały półprzewodnikowe są wytwarzane w postaci monokryształu, polikryształu lub proszku.

Rodzaje półprzewodników:

-samoistne

-domieszkowe

Domieszkowanie polega na wprowadzeniu do struktury kryształu dodatkowych atomów pierwiastka, który nie wchodzi w skład półprzewodnika samoistnego. Na przykład domieszka krzemu (Si) w arsenku galu (GaAs). Ponieważ w wiązaniach kowalencyjnych bierze udział ustalona liczba elektronów podmiana któregoś z jonów atomem domieszki może spowodować wystąpienie nadmiaru lub niedoboru elektronów.

Wprowadzenie domieszki produkującej nadmiar elektronów (w stosunku do ilości niezbędnej do stworzenia wiązań) powoduje powstanie półprzewodnika typu n, zaś domieszka taka nazywana jest domieszką donorową. W takim półprzewodniku powstaje dodatkowy poziom energetyczny (poziom donorowy) położony w obszarze energii wzbronionej bardzo blisko dna pasma przewodnictwa, lub w samym paśmie przewodnictwa. Nadmiar elektronów jest uwalniany do pasma przewodnictwa (prawie pustego w przypadku półprzewodników samoistnych) w postaci elektronów swobodnych zdolnych do przewodzenia prądu. Mówimy wtedy o przewodnictwie elektronowym, lub przewodnictwie typu n (z ang. negative - ujemny).

Wprowadzenie domieszki produkującej niedobór elektronów (w stosunku do ilości niezbędnej do stworzenia wiązań) powoduje powstanie półprzewodnika typu p, zaś domieszka taka nazywana jest domieszką akceptorową. W takim półprzewodniku powstaje dodatkowy poziom energetyczny (poziom akceptorowy) położony w obszarze energii wzbronionej bardzo blisko wierzchołka pasma walencyjnego, lub w samym paśmie walencyjnym. Poziomy takie wiążą elektrony znajdujące się w paśmie walencyjnym (prawie zapełnionym w przypadku półprzewodników samoistnych) powodując powstanie w nim wolnych miejsc. Takie wolne miejsce nazwano dziurą elektronową. Zachowuje się ona jak swobodna cząstka o ładunku dodatnim i jest zdolna do przewodzenia prądu. Mówimy wtedy o przewodnictwie dziurowym, lub przewodnictwie typu p (z ang. positive - dodatni). Dziury, ze względu na swoją masę efektywną, zwykle większą od masy efektywnej elektronów, mają mniejszą ruchliwość a przez to oporność materiałów typu p jest z reguły większa niż materiałów typu n.

---