1.WYMIEN EFEKTY POTWIERDZAJACE KWANTOWA NATURE PROMIENIOWANIA. jedno z nich opisz +przykład

-zjawisko fotoelektryczne zewnętrzne

- zjawisko Comptona

Zjawisko Comptona, rozpraszanie komptonowskie - zjawisko rozpraszania promieniowania X (rentgenowskiego) i promieniowania γ, czyli promieniowania elektromagnetycznego o dużej częstotliwości, na swobodnych lub słabo związanych elektronach, w wyniku którego następuje zwiększenie długości fali promieniowania. Za słabo związany uważamy przy tym elektron, którego energia wiązania w atomie, cząsteczce lub sieci krystalicznej jest znacznie niższa, niż energia padającego fotonu. Zjawisko przebiega w tym przypadku praktycznie tak samo, jak dla elektronu swobodnego.

Zwiększenie długości fali rozproszonego fotonu, zwane przesunięciem Comptona, zależy od kąta rozproszenia fotonu zgodnie ze wzorem:

gdzie:

- zmiana długości fali fotonu, (przesunięcie Comptona)

- kąt rozproszenia fotonu,

- stała, tzw. komptonowska długość fali elektronu[1],

- stała Plancka,

- masa spoczynkowa elektronu,

- prędkość światła,

Zjawisko Comptona odgrywa istotną rolę w oddziaływaniu promieniowania gamma i rentgenowskiego z materią. W zakresie energii fotonów od kilkudziesięciu keV do kilku MeV rozpraszanie Comptona jest najbardziej prawdopodobnym rodzajem oddziaływania, jakiemu może ulec promieniowanie podczas przechodzenia przez materię[1]. Ma więc decydujące znaczenie dla zdolności pochłaniania promieniowania w tym zakresie energii, przez co pośrednio gra zasadniczą rolę w radiobiologii, m.in. radioterapii.
- długość fali rozproszonej.

2. Prawo Bernoulliego i jego zastosowanie techniczne

Prawo dotyczące przepływu cieczy doskonałej przez przewód o zmiennym przekroju. Wiąże ono ciśnienia p i prędkości v przepływu płynu przez poszczególne przekroje poprzeczne strugi z wysokościami względem obranego poziomu odniesienia h. Trzy wyrazy równania przedstawiają kolejno: energie potencjalną elementu płynu w polu ciężkości, energię kinetyczną tego elementu oraz energię potencjalną wynikajacą z istnienia gradientu ciśnienia

p+rgh+1/2pv2=const, gdzie r to gestość cieczy

zastosowanie:

- W gaźniku samochodowym powietrze przepływa szybciej w przewężeniu rury, dzięki czemu benzyna będąca pod normalnym ciśnieniem jest zasysana do strefy obniżonego ciśnienia i dociera do silnika.

3.Wymien poznane mierniki temperatury. Opisz termometr oporowy

Podział termometrów ze względu na zasadę działania:

- termometr cieczowy - wykorzystuje zjawisko rozszerzalności cieplnej cieczy (przeważnie rtęci albo alkoholu):

- termometr rtęciowy - dla temperatur od -38oC (temp. topnienia rtęci) do +356oC (temp. wrzenia rtęci);

- termometr alkoholowy - dla temperatur od -70 do +120oC; np. termometr pokojowy

- termometr gazowy - czynnikiem roboczym jest gaz, mierzy się parametry gazu np. objętość. Ciśnienie się zmienia przy stałej objętości.

- termometr parowy - wykorzystuje zależność ciśnienia pary nasyconej od temperatury, stosowany często w termostatach, np. samochodowych,

- termometr oporowy - wykorzystuje zjawisko zmiany oporu elektrycznego przy zmianie temperatury, stosowanym czynnikiem jest platyna, brąz, półprzewodniki, specjalne stopy; patrz termistor,

- termopara - wykorzystuje zjawisko termoelektryczne,

- termometr magnetyczny (paramagnetyczny) - do pomiaru temperatur mniejszych niż 1 kelwin.

Podział termometrów ze względu na przeznaczenie:

- termometr lekarski - zakres temperatur: od 35 do 42oC i jest to termometr temperatury maksymalnej

- termometr zaokienny - zakres temperatur: od -50 do 50oC

- termometr pokojowy - zakres temperatur: od 0 do 40oC

- termometr laboratoryjny - zakres temperatur: bardzo różny (zazwyczaj od 0 do 120oC)

Termometr oporowy np. platynowy- jego działanie opiera się na zmianie oporu elektrycznego wraz ze zmianą tempertury

4.Czy i jaka relacja zachodzi pomiedzy lepkością gazu a prędkością ruchu - odp uzasadnic.

Jeżeli cząsteczki gazu przemieszczają się względem siebie równolegle, ale z różnymi prędkościami warstwa gazu która porusza się szybciej działa siłą przyspieszającą na warstwę gazu która porusza się wolniej. Odwrotnie warstwa gazu o mniejszej prędkości hamuje ruch warstwy szybkiej. Przyczyną wzajemnego oddziaływania warstw jest ruch cieplny molekuł. Jeśli warstwy poruszają się prędkościami u1 i u2 to molekuły mające prędkość w ruchu uporządkowanym u1 przechodząc z warstwy o prędkości u1 do warstwy o prędkości u2 zabierają z pierwszej warstwy pęd mu1 i przekazują go warstwie drugiej poruszającej się z prędkością u2Natomiast molekuła przechodząca z warstwy o prędkości u2 do warstwy o prędkośi u1 przekazuje tej warstwie pęd mu2. Zmiana pędu w wyniku wymiany między warstwami jednej molekuły będzie wynosiła:

P=m(u1-u2)

5.Paradoks bliźniąt - wytłumaczyć - co z tego wynika

Paradoks bliźniąt jest eksperymentem myślowym w szczególnej teorii względności, którego domniemana sprzeczność ma wskazywać na nieprawdziwość tej teorii. Pozorny paradoks wynika z rozumowania niezgodnego z STW — jak w wielu z tego typu paradoksów, sprzeczność pojawia się w momencie niewłaściwego jej zastosowania.

Na Ziemi (lub w dowolnym punkcie wszechświata, przy założeniu, że z miejscem tym wiążemy układ inercjalny) rodzą się bliźnięta, jeden z nich pozostaje na Ziemi, a drugi jest wysyłany bardzo szybkim statkiem kosmicznym w przestrzeń kosmiczną (jeśli efekt ma być znaczący, to prędkość rakiety powinna być porównywalna z prędkością światła), po pewnym czasie zawraca, ląduje na Ziemi i spotyka się ze swoim bratem bliźniakiem.

Rozważmy teraz owo zagadnienie na gruncie szczególnej teorii względności z punktu widzenia obu braci. Wiemy o tym, że zgodnie ze szczególną teorią względności czas w poruszającym się układzie odniesienia płynie wolniej (dylatacja czasu).

Bliźniak pozostający na Ziemi spodziewa się, że skoro jego brat-kosmonauta poruszał się względem niego, to jeśli dylatacja czasu jest prawdą, to po powrocie brat-kosmonauta powinien być młodszy.

Bliźniak-kosmonauta może myśleć podobnie. W jego układzie odniesienia to właśnie brat pozostały na Ziemi poruszał się względem niego, a więc to na Ziemi czas powinien płynąć wolniej, czyli to bliźniak na Ziemi powinien być młodszy od bliźniaka-kosmonauty.

Ale przecież obaj bracia nie mogą mieć równocześnie racji!

6. Dlaczego koncepcja orbit Bohra jest niezgodna z zasada nieoznaczoności

7Sztuczne izotopy promieniotwórcze i ich techniczne zastosowanie

Sztuczne izotopy powstają w laboratoriach przez zmianę stosunku neutronów do protonów w jądrach istniejących.

Większość izotopów sztucznych uzyskiwanych w reakcjach jądrowych jest izotopami promieniotwórczymi.

wodoru (3H), węgla (14C), sodu (24Na), krzemu (31Si), fosforu (32P), siarki (35S), potasu (42K), wapnia (45Ca), żelaza (59Fe), kobaltu (60Co), miedzi (64Cu), galu (72Ga), arsenu (76As), kryptonu (85Kr), strontu (90Sr - produkt rozszczepienia jąder uranu i plutonu wysyłający promieniowanie
z okresem połowicznego rozpadu 28 lat), niobu (94Nb), srebra (110Ag), indu (116In), antymonu (124Sb), jodu (131J), ksenonu (133Xe), cezu (137Cs - sztuczny izotop promieniotwórczy, produkt rozszczepienia jąder uranu i plutonu), irydu (192Ir), platyny (197Pt), złota (198Au), talu (204Tl), polonu (210Po), plutonu (238Pu).

8.Podaj podzial reaktorów jądrowych. Opisz BWR

- energetyczne

- reaktory wodne, ciśnieniowe (tzw. PWR i WWER), w których chłodziwem i moderatorem jest zwykła woda pod ciśnieniem (na tyle wysokim by woda nie zaczęła odparowywać podczas normalnej pracy reaktora).

- wyjątkowymi reaktorami wodnymi, ciśnieniowymi są reaktory RBMK (tego typu reaktory są między innymi w Czarnobylu, nie ma natomiast takich reaktorów poza terenem byłego ZSRR, gdyż nie spełniają i nigdy nie spełniały podstawowych warunków bezpieczeństwa), chłodzone są wodą, a moderowane grafitem.

- reaktory wodne, wrzące (BWR), w których chłodziwem i moderatorem jest również zwykła woda, ale wrząca,

- reaktory ciężkowodne (PHWR, CANDU), chłodziwem i moderatorem jest ciężka woda,

- reaktory gazowe (GCR, AGR, HTGR), w których chlodziwem jest gaz (dwutlenek węgla lub hel), a moderatorem grafit,

- napędowe (głównie łodzi podwodnych i dużych okrętów wojennych),

- militarne (wytwarzające materiał rozszczepialny do broni jądrowej),

- badawcze.

Reaktor wodny wrzący, w skrócie BWR (ang. Boiling Water Reactor) - reaktor jądrowy moderowany i chłodzony wodą, cyrkulującą w jednym obiegu (w odróżnieniu od reaktora wodnego ciśnieniowego (PWR), który posiada dwa obiegi wodne). Lekka woda chłodząca reaktor pełni jednocześnie funkcje moderatora i czynnika roboczego; wytworzona w reaktorze para jest kierowana do turbiny.

9.wymień modele budowy jadra atomowego - opisz model Zweiga

Model kropelkowy

Jednym z pierwszych modeli budowy jądra był model kroplowy. Zakłada on, że nukleony w jądrze zachowują się jak cząsteczki w cieczy i w związku z tym własności jądra jako całości powinny być podobne do własności kropli cieczy. Mikroskopowe oddziaływania, oddziaływanie silne jądrowe oraz siły elektrostatyczne są w tym modelu przedstawiane przez analogię do sił lepkości i napięcia powierzchniowego. Najważniejszym założeniem modelu jest to, że jądra są kuliste.

Przez analogię do energii kropli cieczy oblicza się w tym modelu energię wiązania jąder atomowych z uwzględnieniem poprawki na wysycanie się sił jądrowych wraz z sześcianem odległości. Otrzymane w ten sposób wzory przewidują stałą energię wiązania na jeden nukleon dla jąder lekkich i mniejszą dla jąder o dużej masie. Prowadzi to do wniosku, że w dużych jądrach może następować rozdzielenie się na dwa fragmenty, co wyjaśnia zjawiska rozszczepienia jąder atomowych ciężkich pierwiastków. Model ten jest bardzo przybliżony i nie wyjaśnia wszystkich własności jąder.

Model powłokowy

Powłokowy model jądra atomowego powstał na zasadzie analogii do powłokowego modelu atomu i zgodnie z obserwacjami poziomów wzbudzenia jąder atomowych zakłada że, nukleony nie mogą wewnątrz jądra przyjmować dowolnych stanów energetycznych, lecz tylko te zgodne z energiami kolejnych powłok. Każdą powłokę może zajmować określona liczba nukleonów. Kiedy zostanie ona wypełniona, energia wiązania dla pierwszego nukleonu na kolejnej powłoce jest wyraźnie mniejsza. Model zakłada, że nukleony poruszają się w jądrze prawie niezależnie, a oddziaływanie nukleonu z pozostałymi nukleonami można zastąpić oddziaływaniem tego nukleonu ze średnim polem działającym na niego. W modelu należy określić rozkład pola w jądrze, tak by poziomy wzbudzeń jądra odpowiadały danym doświadczalnym.

Model wyjaśnia odstępstwa energii wiązania jąder od energii określonej w modelu kroplowym. Wyjaśnia też istnienie ”liczb magicznych”: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126 dla których jądra atomowe są najstabilniejsze. Jeżeli jądro ma jeden nukleon mniej lub więcej, to energia wiązań jest w nim wyraźnie mniejsza.

Murray Gell-Mann i George Zweig rozwinęli koncepcję kwarków. Zaproponowali oni budowę barionów i mezonów z trzech kwarków lub antykwarków zwanych górny (up), dolny (down) i dziwny (strange): u, d i s mających spin równy 1/2 a ładunki elektryczne odpowiednio 2/3, -1/3 i -1/3 (okazuje się, że ta teoria nie jest zupełnie ścisła).

---