1.podstawy energetyki jadrowej

W elektrowni jądrowej następuje w procesie rozszczepiania jąder atomów uranu, plutonu lub toru wyzwolenie energii cieplnej, którą wykorzystuje się do wytworzenia pary wodnej. Energia cieplna tej pary zostaje przemieniona w energię mechaniczną w procesie rozprężania pary zachodzącego w turbinie, a dalej następuje przemiana energii kinetycznej w energię elektryczną w napędzanym przez łopatki turbiny generatorze prądu.

Reakcja rozszczepienia jądra uranu, plutonu lub toru następuje wówczas gdy po zderzeniu neutronu z jądrem pierwiastka następuje pochłonięcie neutronu. W wyniku rozszczepienia jądra pierwiastka ciężkiego (jakim jest uran, pluton i tor) powstają dwa jądra pierwiastków lżejszych, wydzielając w skutek ubytku masy energię cieplną i wyzwalając od 0 do 8 neutronów. Wykorzystanie tej energii cieplnej jest celem eksploatacji reaktorów energetycznych,. Część pozostałej energii wydziela się w postaci promieniowania gama, dalsza jej część wydziela się z opóźnieniem jako promieniowanie beta i gama produktów rozszczepienia.

2.transformacja Lorentza

Transformacja Lorentza - przekształcenie liniowe przestrzeni Minkowskiego zachowujące odległości w metryce tej przestrzeni. W przeciwieństwie do transformacji Galileusza, gdzie niezmiennikiem jest czas i odległość, w transformacji Lorentza niezmiennikami są np. interwał (odległość zdarzeń w czasoprzestrzeni) i masa spoczynkowa, podczas gdy odległość i czas mogą mieć różne wartości, zależne od prędkości układu odniesienia. Fundamentalną cechą transformacji Lorentza jest niezależność prędkości światła od prędkości układu.

W fizyce, transformacje Lorentza opisują zależności między współrzędnymi i czasem tego samego zdarzenia w dwóch inercjalnych układach odniesienia wg szczególnej teorii względności. Wg klasycznej mechaniki, zależność między czasem i współrzędnymi opisują transformacje Galileusza.

3.transport ładunku. Opisac dyfuzje

Przewodność cieplna,

Inaczej współczynnik przewodnictwa ciepła, określa zdolność substancji do przewodzenia ciepła. W tych samych warunkach więcej ciepła przepłynie przez substancję o większym współczynniku przewodności cieplnej.

Gdzie:

dT/dx - gradient temperatury,

S - powierzchnia przez która przepływa ciepło,

K - współczynnik przewodnictwa cieplnego,

Jednostką współczynnika przewodzenia ciepła w układzie SI - J/(m s K) = W m-1 K-1 (wat na metr kelwin).

Przewodność cieplna materiału zależy od rodzaju substancji, dla substancji niejednorodnych także od ich budowy, porowatości, stanu skupienia. Dla małych różnic temperatur w technice przyjmuje się, że przewodniość cieplna nie zależy od temeratury. W rzeczywistości przewodność cieplana zależy od temperatury.

Substancjami najlepiej przewodzącymi ciepło są metale, najsłabiej gazy.

Dyfuzja

Jest to samorzutne przenikanie cząsteczek jednej fazy układu w głąb fazy drugiej, spowodowane bezładnym ruchem cieplnym, a także większych cząstek zawieszonych w płynach. Dyfuzja zachodzi w każdej temperaturze. Obserwujemy ją pomiędzy gazami, cieczami i ciałami stałymi. Szybkość dyfuzji wzrasta przy podwyższaniu temperatury.

Zastosowanie Dyfuzję można zaobserwować na różnych przykładach np. jeśli położymy na sobie płytkę złota i srebra to po upływie kilkunastu miesięcy można zauważyć w złocie cząsteczki srebra i na odwrót. Dyfuzję wykorzystuje się często np. gdy chcemy zabarwić ubranie na ulubiony kolor lub jeśli chcemy, aby nasz ulubiony zapach rozniósł się po całej przestrzeni. Dyfuzję wykorzystuje się również w technice przy produkcji półprzewodnikowych elementów elektronicznych. Stosowane swą też dyfuzyjne pompy próżniowe służące do wypompowywania powietrza lub gazów ze zbiorników, w pompie tej wykorzystane jest zjawisko dyfuzji cząsteczek gazu do strumienia przepływającej pary substancji o małej lotności (np. rtęć).

Lepkość

Właściwość cieczy lub gazów charakteryzująca ich opór stawiany przez ośrodek podczas ruchu jednych jego warstw względem drugich. Siłę potrzebną do pokonania tarcia wewnętrznego podczas takiego ruchu opisuje równanie Newtona.

Przewodnictwo elektryczne

To zjawisko skierowanego przenoszenia ładunków elektrycznych przez dodatnie lub ujemne nośniki prądu (np. elektrony, jony) w ośrodku pod wpływem przyłożonego zewnętrznego pola elektrycznego. Zależnie od natury fizycznej ładunków wytwarzających prąd elektryczny wyróżnamy następujące rodzaje przewodnictwa elektrycznego: elektronowe, dziurawe, jonowe, mieszane.

Ponadto wyróżniamy przewodnictwo elektryczne: samoistne, niesamoistne.

4.rodzaje termometrow

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)

5. modele budowy jądra atomowge+opisac model kroplowy

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).

6.Wypisac liczby kwantowe.spin

w mechanice kwantowej nazywane są tak pewne parametry całkowite lub ułamkowe, odpowiadające określonym wartościom własnym i stanom własnym operatorów kwantowych, opisującym energię i inne własności układów kwantowych. Symbole liczb kwantowych są ustalone tradycją. Na przykład elektronowi w atomie przypisane są następujące liczby kwantowe:

n (główna liczba kwantowa) kwantuje energię (w praktyce oznacza numer orbity elektronu) i przyjmuje wartości liczb naturalnych dodatnich,

l (poboczna liczba kwantowa) oznacza wartość bezwzględną orbitalnego momentu pędu i przyjmuje wartości liczb naturalnych z zakresu < 0,n − 1 > ,

m (magnetyczna liczba kwantowa) oznacza rzut orbitalnego momentu pędu na wybraną oś i przyjmuje wartości liczb całkowitych z zakresu < − l,l > ,

s (spinowa liczba kwantowa) oznacza spin. Jest on stały dla danej cząstki elementarnej. Dla elektronu wynosi on 1/2. Ze względu na stałą wartość ta liczba kwantowa jest niekiedy pomijana, ms (magnetyczna spinowa liczba kwantowa) pokazuje w którą stronę skierowany jest wewnętrzny moment pędu. Dla elektronu ms= +- 1/2.

Wartość najwyższej liczby kwantowej głównej (n) określającej stan chmury energetycznej w danym atomie zgadza się z numerem okresu, w którym ten pierwiastek znajduje się w układzie okresowym.

Numer grupy w której dany pierwiastek znajduje się w układzie okresowym zgadza się z sumą elektronów na orbitalach S i P począwszy od orbitalu S o najwyższej liczbie kwantowej głów

7.Liczba Reynoldsa

Liczba Reynoldsa jest to stosunek sił bezwładności do sił lepkości. Liczba Reynoldsa jest kryterium do wyznaczania charakterystyki przepływu.

Gdzie:

l - wymiar charakterystyczny (np. dla przepływu przez rurę będzie to jej średnica)

v - prędkość charakterystyczna płynu

ρ - gęstość

μ - lepkość dynamiczna

ν - lepkość kinematyczna

Liczba Reynoldsa charakteryzuje rodzaj przepływu (podane granice obszarów są umowne i zależą od cytowanych źródeł):

Re<2300 - przepływ laminarny (uporządkowany)

2300<Re<10000 - przepływ przejściowy (częściowo burzliwy)

Re>10000 - przepływ turbulentny (burzliwy)

Prawo przepływu

Gdy ruch różnych cieczy płynących z różnymi prędkościami w różnych przewodach jest scharakteryzowany jednakowymi wartościami liczby Reynoldsa to charakter ruchu tych cieczy jest jednakowy.

8.Fale de Brogile'a

Hipoteza de Broglie'a zakłada, że wszystkie cząstki takie jak protony, elektrony, neutrony można traktować jako fale.

Fale materii, zwane też falami de Broglie'a jest to, alternatywny w stosunku do klasycznego (czyli korpuskularnego), sposób postrzegania obiektów materialnych. Według hipotezy dualizmu korpuskularno-falowego każdy obiekt może być opisywany na dwa sposoby: jako cząstka/obiekt materialny albo jako fala (materii).

Pomysł opisu cząstek za pomocą fal pochodzi od Louisa de Broglie'a, który w 1924 roku uogólnił teorię fotonową efektu fotoelektrycznego. W tym czasie wiedziano już, że na potrzeby opisu niektórych zjawisk fizycznych, z każdą falą elektromagnetyczną można stowarzyszyć pewną cząstkę - foton. Propozycja De Broglie'a polegała na tym, aby każdej cząstce o różnym od zera pędzie przypisać falę, o określonej długości i częstości. Propozycja ta wychodziła naprzeciw wynikom eksperymentalnym, które świadczyły, że w pewnych sytuacjach każda cząstka może zachowywać się jak fala.

Zgodnie z tym, de Broglie zapostulował odwrócenie zależności wyrażającej pęd fotonu stowarzyszonego z falą elektromagnetyczną (zależności znanej z teorii fotonowej), czyli długość fali materii stowarzyszonej z cząstką miała wyrażać się przez pęd cząstki:

gdzie:

λ - długość fali

h - stała Plancka

p - pęd cząstki

Podobnie każdej cząstce o energii E należy przyporządkować inną typową charakterystykę fali, tj. częstotliwość. Wynosi ona f = E / h.

Korpuskularno-falowa natura materii jest jednym z głównych wyników mechaniki kwantowej: każdy obiekt materialny może przejawiać naturę falową, co oznacza, że może podlegać zjawiskom dyfrakcji i interferencji. Na przykład można obliczyć, że dla człowieka o masie 50 kg poruszającego się z prędkością 10 km/h długość fali materii równa jest

Wartość ta jest tak mała, że nie sposób wykryć falowych własności człowieka.

9.zasada zachowania momentu pedu

Zasada zachowania momentu pędu mówi, że dla dowolnego izolowanego układu punktów materialnych całkowita suma ich momentów pędu jest stała. Jedną z bardziej widowiskowych konsekwencji istnienia tej zasady są znaczne prędkości kątowe gwiazd neutronowych, dochodzące do kilkuset obrotów na minutę (pulsary milisekundowe).

Zasada zachowania momentu pędu wynika z niezmienności hamiltonianu względem obrotów w przestrzeni.

Zasada ta również mówi, że prędkość zmiany momentu pędu układu jest równa sumie momentów sił zewnętrznych działających na punkty układu.

---