Pytania i problemy egzaminacyjne

Pytanie - opracowane przez PiooiP - korzystałem z odpowiedzi z poprzednich lat.

Pytanie - opracowane przez MaXta (do weryfikacji) korzystałem z wikiedii i wujka gugle

Pytanie - sugestie z forum

1. Co to oznacza „wartość krytyczna gęstości materii”?

Parametr charakteryzujący ewolucję Wszechświata to średnia gęstość znajdującej się w nim materii. Jeśli Wszechświat jest wystarczająco "gęsty", to, po pierwsze, jego ewolucja zachodzi szybciej, a po drugie, po pewnym czasie ekspansja się zatrzyma i Wszechświat zacznie się kurczyć do stanu pierwotnego. Jeśli zaś jest "rzadki", to ewoluuje wolniej i będzie się rozszerzać wiecznie. Graniczna wartość gęstości materii oddzielająca Wszechświat "rzadki" od "gęstego" nazywa się gęstością krytyczną i wynosi około 10-29 g/cm3.

2. Jakie są rozmiary Galaktyki: promień i grubość dysku (wyraź w latach świetlnych)?

Wymiary Galaktyki:

-średnica - 100 000 lat świetlnych (10^21 [m]) (prof. Radosz mówił 80 000)

- grubość - 13000 lat świetlnych

3. Ile wynosi wiek Wszechświata?

Wiek Wszechświata szacuje się na 13,7 mld lat.

4. W jakiej skali Wszechświat jest jednorodny i izotropowy?

W dużej skali, rzędu 3*10⁸ lat świetlnych.

5. Omów „paradoks nocnego nieba”?

„Paradoks nocnego nieba” inaczej „paradoks fotometryczny Olbersa”. Załóżmy, że Wszechświat jest nieskończony oraz w odpowiednio dużej skali równomiernie wypełniony materią. W takim podejściu skupianie się gwiazd w galaktyki, a galaktyk - w gromady - jest jedynie lokalną fluktuacją w rozkładzie materii. Rozpatrzmy teraz warstwę kuli o promieniu
i grubości
. Jej objętość wynosi
zatem ilość energii, wysyłana przez znajdujące się w niej gwiazdy będzie proporcjonalna do
. Z drugiej strony wiemy, że oświetlenie mierzone w środku kuli maleje proporcjonalnie do
, zatem jasność warstwy kulistej nie zależy od jej promienia. Sumując blask nieskończonej ilości takich warstw powinniśmy otrzymać nieskończenie wielką jasność! Jest to zaprzeczeniem faktu, że w nocy jest ciemno.

6. Wartość i sens stałej Hubble'a?

Ostatnie (1994) oszacowanie jej wartości wynosi od 70 do 80 km/s/Mps, co prowadzi do określenia wieku wszechświata na ok. 14 mld lat.

Jej odwrotność wyraża wiek wszechświata.

*Stała Hubble\'a to współczynnik proporcjonalności prędkości ucieczki galaktyk (ściślej : gromad) - V, od ich odległości r. Wyraża się to wzorem : V = H * r

1. Przestrzeń i czas w mechnice klasycznej: jak się je traktuje w mechanice klasycznej?

Czas jest absolutny, niezależny od obserwatora
Przestrzeń - zdaje się, że również jest absolutna.

przestrzeń i czas nie są ze sobą związane

2. Treść trzech zasad dynamiki

I zasada: „ Zakłada się istnienie takich układów, zwanych inercjalnymi, że jeżeli na ciało w takim układzie nie działa żadna siła lub siły się równoważą, to ciało porusza się ruchem jednostajnym prostoliniowym lub spoczywa"

II zasada: Jeżeli na ciało działa niezrównoważona siła zewnętrzna to ciało porusza się ruchem zmiennym. Przyspieszenie jest proporcjonalne do działającej siły.

III zasada: Jeśli ciało A działa na ciało B to ciało B działa na ciało A taką samą siłą lecz przeciwnie skierowaną.

3. Zastosowanie drugiej zasady dynamiki: przykłady równania ruchu i jego rozwiązania w następujących sytuacjach

1. stała

2. proporcjonalna do prędkości

3. stała siła oraz siła proporcjonalna do prędkości

4. oscylator harmoniczny

5. Oscylator harmoniczny tłumiony

6. Oscylator harmoniczny wymuszony

4. Wzdłuż jakiego toru porusza się każde z ciał w zadaniu 3)?

Ad a) torem może być prosta lub parabola;

Ad b) torem jest linia prosta.

Ad c) torem jest linia prosta.

Ad d) oscylator harmoniczny - ruch po odcinku

Ad e) jw. tłumiony - ruch po odcinku którego długość z czasem maleje

Ad f) wzmocniony - ruch po odcinku którego długość z czasem wzrasta

5. Wzdłuż jakiego toru porusza się ciało o masie m, jeśli działa na nie siła ciężkości skierowana wzdłuż OY? Jakie warunki początkowe należy przyjąć aby ruch odbywał się w płaszczyźnie XOY?

A) jeśli prędkość początkowa=0 - ruch wzdłuż OY

B) jeśli prędkość początkowa różna 0, ale równoległa do OY - ruch wzdłuż OY

C) jeśli prędkość początkowa różna 0 i jej wektor nie równoległy do OY - ruch po paraboli

Ciało porusza się w płaszczyźnie XOY jeśli wektor prędkości początkowej leży w tej płaszczyźnie.

6. Ruch po okręgu:

1. Opis we współrzędnych biegunowych

Niech promień okręgu wynosi r. Położenie punktu na okręgu można jednoznacznie określić podając kąt φ zakreślony przez promień wodzący. Ruch ciała jest określony przez funkcję φ= φ(t). Jeżeli przez s oznaczymy drogę przebyta przez ciało po okręgu w czasie, w którym droga kątowa wynosiła φ, to zachodzi związek: s = φr.

2. Prędkość i przyspieszenie

Różniczkujemy równanie s = φr względem czasu

=> v = ωr

gdzie: v - prędkość linowa, ω- prędkość kątowa

Różniczkujemy równanie v = ωr względem czasu

=> a_s = εr

gdzie: a_s - przyśpieszenie styczne, ε - przyspieszenie kątowe,

Przyśpieszenie normalne w ruchu po okręgu nazywamy przyśpieszeniem dośrodkowym ( skierowane do srodka). Wynosi ono:

Prędkość i przyśpieszenie kątowe są wielkościami wektorowymi, których kierunki są równoległe do siebie i prostopadłe do płaszczyzny okręgu. Zwrot wektora
jest wyznaczany zgodnie z regułą śruby prawoskrętnej - zwrot wektora
pokrywa się z kierunkiem ruchu postępowego śruby prawoskrętnej, która obraca się zgodnie z kierunkiem ruchu punktu po okręgu. Wektor przyśpieszenia kątowego
ma zwrot zgodny z wektorem
w przypadku przyspieszonego ruchu po okręgu (ε >0) i przeciwny w przypadku ruchu opóźnionego (ε<0).

3. Jednostajny i zmienny ruch po okręgu

Ruch jednostajny:

Jest to ruch którego prędkość kątowa ω = const, a droga kątowa jest liniową funkcją czasu.

Droga kątowa przebyta przez punkt: φ = φ₀ + ωt gdzie: φ₀ - kąt początkowy, ω - prędkość kątowa (ω = const), t - czas ruchu.

Dla φ₀ = 0 zależność prędkości kątowej i drogi kątowej od czasu przedstawiają rysunki poniżej:

Ruch jednostajny po okręgu można scharakteryzować okresem T, czyli czasem potrzebnym na przebycie długości obwodu okręgu ( co odpowiada drodze kątowej 2π):
. Liczbę pełnych obiegów w jednostce czasu wynosi

Ruch jednostajnie zmienny:

Jest to ruch ze stałym przyśpieszeniem kątowym ε. Prędkość kątowa ω jest liniową funkcją czasu t.

Prędkość kątowa: ω = ω₀ + εt gdzie: ω₀ - prędkość kątowa początkową; ε - przyśpieszenie kątowe (ε = const).

Droga kątowa przebyta przez punkt: φ = φ₀ + ω₀t+½ εt² gdzie: φ₀ - kąt początkowy, ω₀ - prędkość kątowa początkowa, ε - przyspieszenie kątowe.

Jeśli ε > 0 to mamy ruch jednostajnie przyśpieszony, jeśli ε < 0 - ruch jednostajnie opóźniony.

Zależność ω = ω(t) w przypadku, gdy ε > 0 przestawiono na wykresie:

7. Omów zjawisko rezonansu?

Rezonans jest to zjawisko występujące dla rzeczywistych oscylatorów tłumionych przy pewnej charakterystycznej wartości częstości wymuszającej ω_r, kiedy amplituda oscylacji osiąga maksimum. Częstość ω_r, przy której pojawia się maksymalna amplituda drgań wymuszonych danego układu, nazywamy częstością rezonansową. Im mniejsze tłumienie układu, tym częstość rezonansowa bliższa jest częstości ω_o układu nietłumionego.

gdzie:

F₀ - amplituda siły wymuszającej;

ω_o - częstość drgań własnych

β - współczynnik tłumienia

r - współczynnik oporu ośrodka;

k - współczynnik proporcjonalności między siłą a wychyleniem;

8. Omów kwestie zachowania: pędu, energii, momentu pędu.

Zasada zachowania pędu: Całkowity pęd układu izolowanego, tzn. takiego, który nie oddziałuje, z otoczeniem, jest zachowany.

Dla cząstki swobodnej:

Dla układu dwóch cząstek pęd jest suma pędów poszczególnych cząstek:

Zasada ta obowiązuje w mechanice klasycznej i relatywistycznej.

Zasada zachowania energii: Suma energii kinetycznej i potencjalnej jest stała.

E_p + E_k= E_c = const.

Zasada ta obowiązuje w mechanice klasycznej i relatywistycznej.

Zasada zachowania momentu pędu: Jeżeli układ jest izolowany, moment pędu jest zachowany.

9. W przypadku jakich sił zachowana jest energia mechaniczna?

Energia mechaniczna jest zachowana w przypadki pola sił zachowawczych. Pole sił jest polem zachowawczym, jeśli praca potrzeba na przesunięcie ciała z dowolnego punktu A do dowolnego punktu B nie zależy od drogi, po jakiej ciało będzie przesuwane.

10. Dla wymienionych niżej sił określ energię potencjalną:

1. 
   

2. 
   

3. 
   

4. 
   

a)

Jest to siła w ruchu harmonicznym.

b)

Jest to siła w polu grawitacyjnym.

c)

Jest to siła oporu ośrodka.

E_P nie istnieje, ponieważ siła oporu nie jest siłą zachowawczą.

d)

Jest to siła w polu sił centralnych.

11. Zagadnienie ruchu w polu siły centralnej

1. Zachowane wielkości

2. Dlaczego Ziemia porusza się po orbicie, która leży w płaszczyźnie?

Układ słoneczny powstał z chmury materii, zaczęła się ona wolno obracać. Pod wpływem siły grawitacji zaczęła się ona zapadać a prędkość obrotowa rosnąc. Materia, znajdująca się w płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotów poruszała się najszybciej, aż jej prędkość była na tyle duża, że siła odśrodkowa działająca na nią zrównoważyła siłę przyciągania grawitacyjnego środka - powstały planety w tym i ziemia. Pozostała materia miała zbyt małą prędkość obrotową - stała się powstającym słońcem.

a to jeszcze odpowiedź udzielona przez drugi rok.
1.Ponieważ moment pędu w polu siły centralnej jest zachowany:
2.Energia układu w polu siły centralnej jest zachowana:

3. Dlaczego planety w Układzie Słonecznym poruszają się w tej samej płaszczyźnie?

12. Zagadnienie „prędkości ucieczki”: sens, wartości; kiedy pole grawitacyjne jest silne?

Prędkość ucieczki (zwana też drugą prędkością kosmiczną lub V2) - jest to minimalna prędkość jaką musi osiągnąć obiekt, aby opuścił dane pole grawitacyjne.

Pole grawitacyjne jest silne wtedy, gdy prędkość ucieczki jest porównywalna do prędkości światła.

13. Wymień postulaty szczególnej teorii względności?

*Prawa przyrody są takie same dla wszystkich inercjalnych ukł. odniesienia

*Prędkość światła jest niezmiennicza, dla wszystkich inercjalnych obserwatorów (światło rozchodzi się w układzie inercjalnym z prędkością jednostajną c = 3·10⁸ m/s).

14. Skąd wynika, że prędkość światła jest niezmiennicza?

c jest niezmiennicza, bo gdyby tak nie było, to można byłoby odróżnić za pomocą doświadczenia fizycznego układ który się porusza ruchem jednostajnym od układu będącego w spoczynku, a tak nie jest, o czym świadczy np. eksperyment Michelsona-Morleya.

15. Zapisz transformacje Galileusza.

x = x` + d = x` · ut

y = y`

z = z`

t = t`

gdzie: d - położenie początku układu X`Y`Z` w układzie XYZ, u - prędkość układu X`Y`Z` względem układu XYZ.

16. Zapisz transformacje Lorentza.

[na rys. v₀ to u]

Współrzędne przestrzenne zdarzenia (x,y,z) i współrzędna czasowa t zdarzenia dla obserwatora związanego z układem K (po lewej).

Współrzędne przestrzenne zdarzenia (x`,y`,z`) i współrzędna czasowa t` zdarzenia dla obserwatora związanego z układem K`. (po prawej)

17. Co to znaczy „skrócenie długości”?

Skrócenie długości jest jedną z konsekwencji transformacji Lorentza. Wzór na skrócenie wynika z transformacji Lorentza przy założeniu, że pomiar położenia początku i końca pręta w układzie XYZ, w którym pręt się porusza, został dokonany w tej samej chwili czasu.

gdzie: l - długość pręta mierzona w układzie XYZ (l = x₂ - x₁); l_o - długość pręta mierzona w układzie X`Y`Z` (l<sub>o</sub> = x`₂ - x`₁); u - prędkość względna obu układów; c - prędkość światła.

18. Co to znaczy „dylatacja czasu”?

Dylatacja czasu jest jedną z konsekwencji transformacji Lorentza. Wzór na dylatację czasu wynika z transformacji Lorentza przy założeniu że położenie cząstki w układzie X`Y`Z` dla chwili t`₂ i t`₁ jest takie samo.

gdzie: t - czas między dwoma zdarzeniami mierzony w układzie XYZ (t = t₂ - t₁); τ - czas własny - czas miedzy dwoma zdarzeniami, które zaszły w tym samym miejscu układu X`Y`Z`, mierzony w układzie X`Y`Z` (τ = τ ₂ - τ ₁)

19. Wyprowadź oba te zjawiska na przykładzie muonu, którego czas życia wynosi 2.2 mikrosekundy, a przebywa on drogę 15 krotnie dłuższą niż powinien!

a) skrócenie długości

b) dylatacja czasu

20. Dlaczego czas i przestrzeń nie są uniwersalne?

Niezmiennicza prędkość światła oznacza, że wektorowe składanie prędkości ma ograniczony charakter (nie obowiązuje dla prędkości światła). Oznacza to, że również transformacje Galileusza nie są uniwersalne i co za ty idzie, nie są spełnione założenia o niezmiennym charakterze przedziału przestrzennego i czasowego, a więc czas i przestrzeń nie jest uniwersalna.

21. Jakie wielkości są uniwersalne

Wielkości uniwersalne są takie same dla wszystkich inercjalnych obserwatorów. Są nimi:

prędkość światła w próżni c = 3·10⁸ m/s

interwał czasoprzestrzenny:

22. Zapisz czterowektor relatywistycznego pędu. Jaka jest jego długość (kwadrat długości)?

p=(mcγ,γmV) V-wektor prędkości, pierwsza część to energia (mcγ=E/c), a druga to składowa przestrzenna. p^2=m^2*c^2

23. Czy taki wektor może mieć tylko jedną składową?

nie

24. W tym samym miejscu korony słonecznej w odstępie 12 s. nastąpiły dwa wybuchy. Rakieta poruszjąca się ze stałą prędkością względem Słońca zarejstrowała te wybuchy w odstępie 13 s.

1. Ile wynosi odległość przestrzenna między wybuchami w układzie związanym z rakietą

2. Jaką wartość i kierunek ma wektor prędkości rakiety?

3. Jaka jest długość czterowektora rozdzielającego te dwa zdarzenia?

25. Czy można znaleźć układ odniesienia, w którym Chrzest Polski i Bitwa pod Grunwaldem zaszłyby:

1. w tym samym miejscu

2. w tym samym czasie

26. W 10 sekund po wybuchu wulkanu na Ziemi, zabserwowano protuberancję na Słońcu. Czy może istnieć związek przyczynowy między tymi zdarzeniami? Czy istnieje układ odniesienia, w którym wybuch wulkanu nastąpiłby w tej samej chwili co protuberancja

27. Jednostki podstawowe w Układzie SI

Nazwa wielkości	nazwa jednostki	skrót
długość	metr	m
masa	kilogram	kg
czas	sekunda	s
natężenie prądu	amper	A
temperatura	kelwin	K
ilość substancji	mol	mol
światłość źródła światła	kandela	cd

Definicje wielkości podstawowych
1 metr jest równy drodze jaka przebywa w próżni światło w ciągu czasu 1/299792458 sekundy.
1 sekunda jest to czas równy 9 192 631 770 okresom promieniowania związanego z przejściem miedzy dwoma nadsubtelnymi poziomami stanu podstawowego atomu cezu Cs - 133.
1 kilogram jest masą międzynarodowego wzorca kilograma, wzorzec w Sevres - masa wzorca będącego walcem o średnicy podstawy równej wysokości, wykonanego ze stopu platyny(90%) z irydem(10%)

1 kelwin jest to jednostka temperatury termodynamicznej równa 1/273,16 temperatury termodynamicznej punktu potrójnego wody.
1 amper jest to natężenie takiego prądu stałego, który płynąc w dwu nieskończenie długich, nieskończenie cienkich przewodach prostoliniowych umieszczonych równolegle w próżni w odległości 1m od siebie wywołałby miedzy nimi siłę magnetyczną o wartości 2×10^-7 N na każdy metr długości przewodnika.
1 kandela jest to światłość jest to światłość, jaka ma w danym kierunku źródło emitujące monochromatyczne promieniowanie o częstości 
540∙ 10¹² Hz i mające w tym kierunku wydajność energetyczną 1/683 W/Sr
1 mol Jeden mol jest to liczba cząstek (np. atomów, cząsteczek, jonów, elektronów itp.) równa liczbie atomów zawartych w 12 gramach izotopu węgla 12C. Liczba ta jest nazywana stałą Avogadra.

28. Pojęcie układu termodynamicznego

Układ termodynamiczny to taki, który posiada bardzo dużo stopni swobody.

(dużo = N =N_A= 6,02*10²³)

29. „Zerowa”, pierwsza i druga zasada termodynamiki - podaj sformułowanie i omów

0. Jeżeli ciało A jest w równowadze termodynamicznej z ciałem C i ciało B jest w równowadze termodynamicznej z ciałem C, to ciała A i B również są ze sobą w równowadze termodynamicznej.

I. wikipedia: Zmiana energii wewnętrznej układu zamkniętego jest równa sumie pracy wykonanej przez układ bądź nad układem i ciepła dostarczonego lub oddanego przez układ

Skrypt: s. 127.

II. Dla każdego układu odosobnionego istnieje taka funkcja stanu - entropia, że dla dowolnego procesu zachodzącego w tym układzie entropia wzrasta (niemalejąca)

Ver2.

„0” - Kontakt dwóch ciał prowadzi do przepływu ciepła między tymi ciałami. Po pewnym czasie ustala się stan równowagi cieplnej. Jeżeli dwa ciała znajdują się w stanie równowagi cieplnej z trzecim ciałem, to są one w równowadze cieplnej ze sobą. Jest to postulat określający istnienie parametru stanu, temperatury, T. Parametr ten ma ustaloną wartość w stanie równowagi, niezależnie od rodzaju układu.
„1” - Dostarczenie do układu ciepła powoduje wzrost energii wewnętrznej oraz wykonanie pracy przez układ.
dU+dW=dQ
„2” - Dla każdego układu odosobnionego istnieje taka funkcja stanu, że dla dowolnego procesu zachodzącego w tym układzie entropia wzrasta (nie maleje).

30. Gaz doskonały jako przykład układu termodynamicznego

31. Przemiany gazu doskonałego, izotermiczna, izobaryczna, izochoryczna, adiabatyczna: podaj ich równania, wyznacz pracę oraz ciepło wymienione z otoczeniem dla każdej z nich.

















Alternatywna odpowiedź





34. Co to znaczy „ funkcja stanu” ; podaj dwa przykłady wielkości termodynamicznych, które są funkcjami stanu oraz dwa przykłady wielkości, które nie są funkcjami stanu.

Funkcja stanu to w termodynamice funkcja zależna wyłącznie od stanu układu, czyli od aktualnych wartości jego parametrów, takich jak masa, liczność materii, temperatura, ciśnienie, objętość i inne.
Wartość funkcji stanu z definicji nie zależy od jego historii, tzn. tego co działo się z nim wcześniej. Jeśli udowodni się, że jakaś funkcja termodynamiczna jest zależna od historii układu, to wówczas nie jest to funkcja stanu, a funkcja procesu. Wynika z tego bezpośrednio inna podstawowa własność funkcji stanu:
Zmiana wartości funkcji stanu zależy tylko od stanu początkowego i końcowego układu, a nie od sposobu w jaki ta zmiana została zrealizowana.
Całka oznaczona różniczki zupełnej funkcji stanu przedstawia różnicę wartości funkcji w stanach odpowiadających granicom całkowania. Z zasady, że wartość funkcji stanu nie zależy od historii układu wynika, że całka oznaczona tej funkcji obliczona dla dowolnego zbioru przemian, które tworzą powtarzalny cykl jest równa 0.

Funkcje stanu: energia wewnętrzna, entropia, temperatura, ciśnienie, objętość
Funkcje procesu: praca, ciepło







Alternatywna odpowiedź:





37. Wskaż następny wyraz w sekwencji:

To nie są takie sobie liczby, tylko serie Lymana i Pfunda (widmo atomu wodoru)


1. ¾, 8/9, 15/16, ...

¾, 8/9, 15/16, ... 24/25 wzorek 1-(1/n^2)

2. 11/900, 24/1225, ...

11/900, 24/1225, ... 39/1600 Wzorek (1/25)-(1/n^2)

Żeby nie było wątpliwości:
w a) zaczynamy od n=2
w b) od n=6

38. Na czym polega istota problemu znanego jako „liniowe widmo atomu wodoru”

Wzbudzone atomy wodoru wysłaja promieniowanie o scisle okreslinych czestosciach, w postaci pojedynczych linii. W 1911 roku dzieki badaniom Rutherforda stało sie jasne, ze masa i dodatni ładunek pojedynczych atomów skoncentrowany jest w jadrze atomowym, obszarze o znikomych wymiarach, natomiast ujemnie naładowane elektrony w jakis szczególny sposób otaczaja jadro. Biegnace po zamknietych orbitalach elektrony, poruszajac sie ruchem przyspieszonym, musiałyby, zgodnie z równaniami elektrodynamiki promieniwac energie w postaci fal elektromagnetycznych. W te sposób malałaby energia elektronów, a one same w koncu spadłyby do jadra. Stabilne elektrony nie moga istniec!

39. W jakim sensie Słońce jest „ciałem doskonale czarnym” ?

Słońce jest kulą o promieniu 6.96×10^5 km i masie 1.99×10^30 kg.

Składa się z wodoru i z helu.

Zewnętrzna warstwa o grubości kilkuset km (fotosfera) emituje promieniowanie

otrzymywane przez Ziemię.

Widmo tego promieniowania jest zbliżone do promieniowania ciała doskonale

czarnego o temperaturze ok. 5800K.

Ciało doskonale czarne- to ciało fizyczne, które pochłania całkowicie padające na

niego promieniowanie oraz emituje energie zgodnie z prawem Plancka.

Własności ciała doskonale czarnego:

• Promieniowanie jest izotropowe, jednorodne oraz niespolaryzowane.

• Dla danej długości fali promieniowanie zależy tylko od temperatury ciała.

• Jakiekolwiek dwa ciała doskonale czarne o tej samej temperaturze emitują tą

samą ilość energii

• Nie istnieją obiekty, które emitują więcej energii niż ciała doskonale czarne

40 .Ile wynosi temperatura tzw. „promieniowania reliktowego”? Co to

oznacza „temperatura promieniowania”?

Temperatura promieniowania reliktowego wynosi 2.7 K. Temperatura promieniowania (ciała doskonale czarnego) to znaczy energia promieniowania wypełniajacego Wszechswiata.








10

Cykl Carnota - obieg termodynamiczny, złożony z dwóch przemian izotermicznych i dwóch przemian adiabatycznych. Cykl składa się z następujących procesów:

1. Sprężanie izotermiczne - czynnik roboczy styka się z chłodnicą, ma temperaturę chłodnicy i zostaje poddany procesowi sprężania w tej temperaturze (T₂). Czynnik roboczy oddaje ciepło do chłodnicy.

2. Sprężanie adiabatyczne - czynnik roboczy nie wymienia ciepła z otoczeniem, jest poddawany sprężaniu, aż uzyska temperaturę źródła ciepła (T₁).

3. Rozprężanie izotermiczne - czynnik roboczy styka się ze źródłem ciepła, ma jego temperaturę i poddawany jest rozprężaniu izotermicznemu w temperaturze T₁, podczas tego cyklu ciepło jest pobierane ze źródła ciepła.

4. Rozprężanie adiabatyczne - czynnik roboczy nie wymienia ciepła z otoczeniem i jest rozprężany, aż czynnik roboczy uzyska temperaturę chłodnicy (T₂).

Dla układu tego definiuje się sprawność jako stosunek pracy wykonanej do ilości ciepła pobranego ze źródła ciepła.




Wzór powyższy wyprowadzony przez Carnota określa, że sprawność cyklu nie zależy od czynnika roboczego, ani sposobu realizacji, a zależy tylko od temperatur źródła ciepła i chłodnicy.

36. Omów tzw. efekt fotoelektryczny. Jaka jest istota tego efektu?

Efekt fotoelektryczny - zjawisko fizyczne polegające na emisji elektronów z powierzchni przedmiotu (tzw. efekt zewnętrzny) lub na przeniesieniu nośników ładunku elektrycznego pomiędzy pasmami energetycznymi (tzw. efekt wewnętrzny), po naświetleniu jej promieniowaniem elektromagnetycznym (na przykład światłem widzialnym) o odpowiedniej częstotliwości, zależnej od rodzaju przedmiotu. Emitowane w ten sposób elektrony nazywa się czasem fotoelektronami. Energia kinetyczna fotoelektronów nie zależy od natężenia światła a jedynie od jego częstotliwości.( nie wiem za bardzo co Radosz ma na myśli pytając o istotę tego efektu..może chodzi właśnie o tę energię). Gdy oświetlanym ośrodkiem jest gaz mamy do czynienia z tzw. fotojonizacją.




Gdzie: h - stała Plancka; ν - częstotliwość padającego fotonu; W - praca wyjścia; E_k - maksymalna energia kinetyczna emitowanych elektronów.




---