Dom Robótki

Znasz to zjawisko z kursu fizyki. Zjawiska termiczne

Jeśli znasz przynajmniej jeden teoria naukowa, a następnie pozwól jej wyjaśnić, w jaki sposób wszechświat osiągnął swój obecny stan (lub nie). Opierając się na badaniach Edwina Hubble'a, Georgesa Lemaitre'a i Alberta Einsteina, teoria Wielkiego Wybuchu zakłada, że \u200b\u200bwszechświat powstał 14 miliardów lat temu wraz z masową ekspansją. W pewnym momencie wszechświat był ograniczony do jednego punktu i obejmował całą materię obecnego wszechświata. Ten ruch trwa do dziś, a sam wszechświat stale się rozszerza.

Teoria Wielkiego Wybuchu zyskała szerokie poparcie naukowe po tym, jak Arno Penzias i Robert Wilson odkryli kosmiczne mikrofalowe tło w 1965 roku. Korzystając z radioteleskopów, dwóch astronomów odkryło kosmiczny szum lub statyczny szum, który nie zanika w czasie. We współpracy z badaczem z Princeton Robertem Dicke, kilku naukowców potwierdziło hipotezę Dicke'a, że \u200b\u200bpierwotny Wielki Wybuch pozostawił po sobie promieniowanie o niskim poziomie, które można znaleźć w całym wszechświecie.

Prawo kosmicznej ekspansji Hubble'a

Zatrzymajmy przez chwilę Edwina Hubble'a. Podczas gdy w latach dwudziestych szalał Wielki Kryzys, Hubble przeprowadził przełomowe badania astronomiczne. Nie tylko udowodnił, że oprócz tego istnieją inne galaktyki Droga Mleczna, ale także odkrył, że te galaktyki oddalają się od naszej, a ten ruch nazwał rozpraszaniem.

Aby określić ilościowo prędkość tego ruchu galaktycznego, Hubble zaproponował prawo ekspansji kosmicznej, czyli prawo Hubble'a. Równanie wygląda następująco: prędkość \u003d H0 x odległość. Prędkość to prędkość, z jaką galaktyki oddalają się; H0 jest stałą Hubble'a lub parametrem wskazującym na szybkość rozszerzania się Wszechświata; odległość to odległość jednej galaktyki do tej, z którą dokonywane jest porównanie.

Stała Hubble'a była obliczana przy różnych wartościach przez dość długi czas, ale obecnie jest zamrożona w punkcie 70 km / s na megaparsek. To nie jest dla nas takie ważne. Co ważne, prawo to wygodny sposób pomiaru prędkości galaktyki w stosunku do naszej własnej. Co ważniejsze, prawo ustaliło, że Wszechświat składa się z wielu galaktyk, których ruch można prześledzić do Wielkiego Wybuchu.

Prawa ruchu planetarnego Keplera

Naukowcy od wieków walczą ze sobą i z przywódcami religijnymi o orbity planet, zwłaszcza jeśli krążą wokół Słońca. W XVI wieku Kopernik przedstawił swoją kontrowersyjną koncepcję heliocentrycznego układu słonecznego, w którym planety krążą raczej wokół Słońca niż Ziemi. Jednak dopiero dzięki Johannesowi Keplerowi, który polegał na pracach Tycho Brahe i innych astronomów, wyłoniły się jasne naukowe podstawy ruchu planet.

Trzy prawa ruchu planet Keplera, ukształtowane na początku XVII wieku, opisują ruch planet wokół Słońca. Pierwsze prawo, czasami nazywane prawem orbit, mówi, że planety krążą wokół Słońca po eliptycznej orbicie. Drugie prawo, prawo obszarów, mówi, że tworzy się linia łącząca planetę ze słońcem równe obszary w regularnych odstępach. Innymi słowy, jeśli zmierzysz obszar utworzony przez linię wyciągniętą z Ziemi od Słońca i śledzisz ruch Ziemi przez 30 dni, obszar będzie taki sam niezależnie od położenia Ziemi w stosunku do początku.

Trzecie prawo, prawo okresów, pozwala ustalić wyraźny związek między okresem orbitalnym planety a odległością do Słońca. Dzięki temu prawu wiemy, że planeta, która jest stosunkowo blisko Słońca, jak Wenus, ma znacznie krótszy okres orbitalny niż odległe planety, takie jak Neptun.

Uniwersalne prawo ciążenia

Dziś może tak wyglądać porządek rzeczy, ale ponad 300 lat temu Sir Isaac Newton zaproponował rewolucyjny pomysł: dwa dowolne obiekty, niezależnie od ich masy, przyciągają się grawitacyjnie. To prawo jest reprezentowane przez równanie, z którym boryka się wielu uczniów w starszych klasach fizyki i matematyki.

F \u003d G × [(m1m2) / r²]

F to siła grawitacji między dwoma obiektami, mierzona w niutonach. M1 i M2 to masy dwóch obiektów, podczas gdy r to odległość między nimi. G jest stałą grawitacji, obecnie obliczaną jako 6,67384 (80) · 10 −11 lub N · m² · kg −2.

Zaletą uniwersalnego prawa grawitacji jest to, że pozwala obliczyć przyciąganie grawitacyjne między dowolnymi dwoma obiektami. Zdolność ta jest niezwykle przydatna, gdy naukowcy np. Wystrzeliwują satelitę na orbitę lub określają kurs księżyca.

Prawa Newtona

Skoro jesteśmy przy temacie jednego z największych naukowców, jaki kiedykolwiek żył na Ziemi, porozmawiajmy o innych słynnych prawach Newtona. Jego trzy prawa ruchu stanowią istotną część współczesnej fizyki. I podobnie jak wiele innych praw fizyki, są eleganckie w swojej prostocie.

Pierwsze z trzech praw mówi, że obiekt w ruchu pozostaje w ruchu, chyba że działa na niego siła zewnętrzna. W przypadku piłki toczącej się po podłodze siłą zewnętrzną może być tarcie między piłką a podłogą lub chłopiec, który uderza piłkę w innym kierunku.

Drugie prawo ustanawia zależność między masą obiektu (m) a jego przyspieszeniem (a) w postaci równania F \u003d m x a. F jest siłą mierzoną w niutonach. Jest również wektorem, to znaczy ma składową kierunkową. Ze względu na przyspieszenie tocząca się po podłodze piłka ma specjalny wektor w kierunku swojego ruchu i jest to brane pod uwagę przy obliczaniu siły.

Trzecie prawo jest dość znaczące i powinno być wam znane: na każde działanie odpowiada jednakowa reakcja. Oznacza to, że każda siła przyłożona do obiektu na powierzchni jest odpychana z taką samą siłą.

Prawa termodynamiki

Brytyjski fizyk i pisarz C.P. Snow powiedział kiedyś, że nie-naukowiec, który nie znał drugiej zasady termodynamiki, był jak naukowiec, który nigdy nie czytał Szekspira. Słynne stwierdzenie Snowa podkreśliło znaczenie termodynamiki i potrzebę poznania jej nawet przez osoby dalekie od nauki.

Termodynamika to nauka o działaniu energii w systemie, czy to w silniku, czy w jądrze Ziemi. Można to sprowadzić do kilku podstawowych praw, które Snow przedstawił w następujący sposób:

Nie możesz wygrać.
Nie unikniesz strat.
Nie możesz wyjść z gry.

Zrozummy to trochę. Mówiąc, że nie możesz wygrać, Snow miał na myśli, że skoro materia i energia są zachowane, nie możesz zdobyć jednego bez utraty drugiego (tj. E \u003d mc²). Oznacza to również, że musisz dostarczyć ciepło, aby uruchomić silnik, ale w przypadku braku idealnie zamkniętego układu, część ciepła nieuchronnie przejdzie do otwartego świata, co doprowadzi do drugiego prawa.

Drugie prawo - straty są nieuniknione - oznacza, że \u200b\u200bze względu na rosnącą entropię nie można wrócić do poprzedniego stanu energetycznego. Energia skupiona w jednym miejscu zawsze będzie dążyć do miejsc o niższej koncentracji.

Wreszcie trzecie prawo - nie można wyjść z gry - dotyczy najniższej teoretycznie możliwej temperatury - minus 273,15 stopni Celsjusza. Gdy układ osiągnie zero absolutne, ruch cząsteczek ustaje, co oznacza, że \u200b\u200bentropia osiągnie najniższą wartość i nie będzie nawet energii kinetycznej. Ale w prawdziwym świecie niemożliwe jest osiągnięcie zera absolutnego - wystarczy zbliżyć się do niego.

Siła Archimedesa

Po tym, jak starożytny Grek Archimedes odkrył swoją zasadę pływalności, rzekomo krzyknął „Eureka!” (Znalazłem!) I przebiegłem nago przez Syracuse. Tak mówi legenda. Odkrycie było bardzo ważne. Legenda głosi również, że Archimedes odkrył tę zasadę, gdy zauważył, że woda w łazience podnosi się, gdy zanurza się w niej ciało.

Zgodnie z zasadą wyporu Archimedesa, siła działająca na obiekt zanurzony lub częściowo zanurzony jest równa masie cieczy, którą przemieszcza obiekt. Zasada ta jest niezbędna przy obliczaniu gęstości, a także przy projektowaniu okrętów podwodnych i innych statków oceanicznych.

Ewolucja i dobór naturalny

Teraz, gdy ustaliliśmy kilka podstawowych koncepcji tego, jak powstał wszechświat i jak prawa fizyczne wpływają na nasze codzienne życie, zwróćmy uwagę na ludzką postać i zastanówmy się, jak się tam dostaliśmy. Według większości naukowców całe życie na Ziemi ma wspólnego przodka. Aby jednak powstała tak ogromna różnica między wszystkimi żywymi organizmami, niektóre z nich musiały przekształcić się w oddzielny gatunek.

W ogólnym sensie to zróżnicowanie nastąpiło w procesie ewolucji. Populacje organizmów i ich cechy przeszły przez mechanizmy, takie jak mutacje. Te z cechami bardziej sprzyjającymi przetrwaniu, takie jak brunatne żaby, które dobrze maskują się na bagnach, były naturalnie wybierane do przetrwania. Stąd pochodzi termin dobór naturalny.

Te dwie teorie można mnożyć wiele, wiele razy, i faktycznie Darwin zrobił to w XIX wieku. Ewolucja i dobór naturalny wyjaśniają ogromną różnorodność życia na Ziemi.

Ogólna teoria względności

Albert Einstein był i pozostaje najważniejszym odkryciem, które na zawsze zmieniło sposób, w jaki postrzegamy wszechświat. Głównym przełomem Einsteina było jego twierdzenie, że przestrzeń i czas nie są absolutne, a grawitacja to nie tylko siła przyłożona do obiektu lub masy. Raczej grawitacja jest związana z faktem, że masa zakrzywia samą przestrzeń i czas (czasoprzestrzeń).

Aby to zrozumieć, wyobraź sobie, że jedziesz po ziemi w linii prostej na wschód, powiedzmy z półkuli północnej. Po chwili, jeśli ktoś będzie chciał dokładnie określić Twoją lokalizację, znajdziesz się znacznie na południe i wschód od pozycji wyjściowej. Dzieje się tak, ponieważ Ziemia jest zakrzywiona. Aby jechać prosto na wschód, należy wziąć pod uwagę kształt ziemi i jechać lekko na północ. Porównaj okrągłą kulkę i kartkę papieru.

Przestrzeń to prawie to samo. Na przykład dla pasażerów rakiety latającej wokół Ziemi będzie oczywiste, że lecą w linii prostej w przestrzeni. Ale w rzeczywistości czasoprzestrzeń wokół nich wygina się pod wpływem grawitacji Ziemi, powodując, że jednocześnie poruszają się do przodu i pozostają na orbicie Ziemi.

Teoria Einsteina miała ogromny wpływ na przyszłość astrofizyki i kosmologii. Wyjaśniła małą i nieoczekiwaną anomalię na orbicie Merkurego, pokazała, jak zgina się światło gwiazd i położyła teoretyczne podstawy dla czarnych dziur.

Zasada nieoznaczoności Heisenberga

Rozszerzenie teorii względności Einsteina powiedziało nam więcej o tym, jak działa wszechświat i pomogło położyć fundamenty fizyka kwantowa, co doprowadziło do zupełnie nieoczekiwanego zawstydzenia nauki teoretycznej. W 1927 roku uświadomienie sobie, że wszystkie prawa wszechświata w danym kontekście są elastyczne, doprowadziło do zaskakującego odkrycia niemieckiego naukowca Wernera Heisenberga.

Postulując swoją zasadę nieoznaczoności, Heisenberg zdał sobie sprawę, że niemożliwe jest jednoczesne poznanie z dużą dokładnością dwóch właściwości cząstki. Możesz poznać położenie elektronu z dużą dokładnością, ale bez jego pędu i odwrotnie.

Później Niels Bohr dokonał odkrycia, które pomogło wyjaśnić zasadę Heisenberga. Bohr odkrył, że elektron ma właściwości zarówno cząstki, jak i fali. Koncepcja ta stała się znana jako dualizm korpuskularno-falowy i stała się podstawą fizyki kwantowej. Dlatego kiedy mierzymy położenie elektronu, definiujemy go jako cząstkę w pewnym punkcie przestrzeni o nieokreślonej długości fali. Kiedy mierzymy pęd, uważamy elektron za falę, co oznacza, że \u200b\u200bmożemy poznać amplitudę jego długości, ale nie możemy poznać położenia.

Zainteresowanie otaczającym światem oraz prawami jego funkcjonowania i rozwoju jest naturalne i słuszne. Dlatego rozsądnie jest zwrócić uwagę na nauki przyrodnicze, na przykład fizykę, która wyjaśnia samą istotę powstawania i rozwoju Wszechświata. Podstawowe prawa fizyczne nie są trudne do zrozumienia. Szkoła już w bardzo młodym wieku wprowadza dzieci w te zasady.

Dla wielu nauka ta zaczyna się od podręcznika „Fizyka (klasa 7)”. Podstawowe pojęcia termodynamiki i termodynamiki są ujawniane dzieciom w wieku szkolnym, zapoznają się z rdzeniem głównych praw fizycznych. Ale czy wiedza powinna być ograniczona do szkolnej ławki? Jakie prawa fizyczne powinien znać każdy człowiek? Zostanie to omówione w dalszej części artykułu.

Fizyka naukowa

Wiele niuansów opisanej nauki jest znanych wszystkim od wczesnego dzieciństwa. Wynika to z faktu, że w istocie fizyka jest jedną z dziedzin nauk przyrodniczych. Opowiada o prawach przyrody, których działanie wpływa na życie każdego, a pod wieloma względami wręcz je zapewnia, o cechach materii, jej budowie i prawach ruchu.

Termin „fizyka” został po raz pierwszy odnotowany przez Arystotelesa w IV wieku pne. Początkowo był synonimem pojęcia „filozofii”. Przecież obie nauki miały wspólny cel - poprawnie wyjaśnić wszystkie mechanizmy funkcjonowania Wszechświata. Ale już w XVI wieku, w wyniku rewolucji naukowej, fizyka usamodzielniła się.

Prawo ogólne

Niektóre z podstawowych praw fizyki są stosowane w różnych gałęziach nauki. Oprócz nich są takie, które są uważane za wspólne dla całej przyrody. To jest o

Oznacza to, że energia każdego układu zamkniętego jest z pewnością zachowana, gdy zachodzą w nim jakiekolwiek zjawiska. Niemniej jednak jest w stanie przekształcić się w inną postać i skutecznie zmienić swoją ilościową zawartość w różnych częściach nazwanego systemu. Jednocześnie w systemie otwartym energia spada pod warunkiem wzrostu energii wszelkich ciał i pól, które z nią oddziałują.

Oprócz podanej zasady ogólnej fizyka zawiera podstawowe pojęcia, wzory, prawa niezbędne do interpretacji procesów zachodzących w otaczającym świecie. Badanie ich może być niesamowicie zabawne. Dlatego w tym artykule krótko omówimy podstawowe prawa fizyki i aby lepiej je zrozumieć, należy poświęcić im pełną uwagę.

Mechanika

Młodzi naukowcy otwierają wiele podstawowych praw fizyki w klasach 7-9 szkoły, gdzie taka gałąź nauk ścisłych jak mechanika jest lepiej poznana. Jego podstawowe zasady opisano poniżej.

Prawo względności Galileusza (zwane także mechanicznym prawem względności lub podstawą mechaniki klasycznej). Istota zasady polega na tym, że w podobnych warunkach procesy mechaniczne w dowolnych inercjalnych układach odniesienia są całkowicie identyczne.
Prawo Hooke'a. Jego istotą jest to, że im większe jest uderzenie z boku w sprężysty korpus (sprężynę, drążek, wspornik, belkę), tym większe jest jego odkształcenie.

Prawa Newtona (stanowią podstawę mechaniki klasycznej):

Zasada bezwładności mówi, że każde ciało jest zdolne do spoczynku lub poruszania się równomiernie i prostoliniowo tylko wtedy, gdy żadne inne ciała nie wpływają na to w jakikolwiek sposób lub jeśli w jakiś sposób kompensują swoje działanie. Aby zmienić prędkość ruchu, konieczne jest działanie na ciało z jakąś siłą i, oczywiście, wynik działania tej samej siły na ciała o różnych rozmiarach również będzie się różnić.
Główna prawidłowość dynamiki stwierdza, że \u200b\u200bim większa wypadkowa sił działających aktualnie na dane ciało, tym większe jest przyspieszenie. I odpowiednio, im większa masa ciała, tym mniej tego wskaźnika.
Trzecie prawo Newtona mówi, że dowolne dwa ciała zawsze oddziałują ze sobą według tego samego schematu: ich siły są tej samej natury, mają równoważną wielkość i koniecznie mają przeciwny kierunek wzdłuż prostej, która łączy te ciała.
Zasada względności zakłada, że \u200b\u200bwszystkie zjawiska zachodzące w tych samych warunkach w inercjalnych układach odniesienia są absolutnie identyczne.

Termodynamika

Podręcznik szkolny, który ujawnia uczniom podstawowe prawa („Fizyka. Klasa 7”), wprowadza ich w podstawy termodynamiki. Poniżej pokrótce omówimy jego zasady.

Podstawowe prawa termodynamiki w tej gałęzi nauki mają charakter ogólny i nie są związane ze szczegółami budowy określonej substancji na poziomie atomowym. Nawiasem mówiąc, te zasady są ważne nie tylko dla fizyki, ale także dla chemii, biologii, inżynierii lotniczej itp.

Na przykład w wymienionej branży istnieje reguła, której nie da się poddać logicznej definicji, że w systemie zamkniętym, w którym warunki zewnętrzne pozostają niezmienione, z czasem ustala się stan równowagi. A procesy w nim zachodzące niezmiennie się kompensują.

Inna zasada termodynamiki potwierdza tendencję układu składającego się z kolosalnej liczby cząstek charakteryzujących się chaotycznym ruchem do niezależnego przejścia ze stanów mniej prawdopodobnych dla układu do bardziej prawdopodobnych.

I prawo Gay-Lussaca (zwane również, że dla gazu o określonej masie w warunkach stabilnego ciśnienia wynik podzielenia jego objętości przez temperaturę bezwzględną z pewnością stanie się wartością stałą.

Inną ważną zasadą tej branży jest pierwsza zasada termodynamiki, która jest również powszechnie nazywana zasadą zachowania i konwersji energii dla układu termodynamicznego. Według niego każda ilość ciepła, jaka zostanie przekazana systemowi, zostanie przeznaczona wyłącznie na przemianę jego energii wewnętrznej i wykonywanie przez niego pracy w odniesieniu do działających sił zewnętrznych. To właśnie ta prawidłowość stała się podstawą do stworzenia schematu działania silników cieplnych.

Innym wzorcem gazu jest prawo Charlesa. Stwierdza, że \u200b\u200bim większe jest ciśnienie określonej masy gazu doskonałego przy zachowaniu stałej objętości, tym wyższa jest jego temperatura.

Elektryczność

Otwiera interesujące podstawowe prawa fizyki młodym naukowcom w 10 klasie szkoły. W tej chwili badane są główne zasady natury i prawa działania prądu elektrycznego, a także inne niuanse.

Na przykład prawo Ampera mówi, że przewodniki połączone równolegle, przez które prąd płynie w tym samym kierunku, nieuchronnie przyciągają, aw przypadku odpowiednio przeciwnego kierunku prądu odpychają. Czasami ta sama nazwa jest używana dla prawa fizycznego, które określa siłę działającą w istniejącym polu magnetycznym na niewielki odcinek przewodnika, który aktualnie przewodzi prąd. Nazywają to tak - mocą Ampere. Tego odkrycia dokonał naukowiec w pierwszej połowie XIX wieku (czyli w 1820 roku).

Prawo zachowania ładunku jest jedną z podstawowych zasad przyrody. Stwierdza, że \u200b\u200balgebraiczna suma wszystkich ładunków elektrycznych powstających w każdym elektrycznie izolowanym układzie jest zawsze zachowana (staje się stała). Mimo to wymieniona zasada nie wyklucza pojawienia się w takich układach nowych naładowanych cząstek w wyniku pewnych procesów. Niemniej jednak całkowity ładunek elektryczny wszystkich nowo powstałych cząstek musi z pewnością wynosić zero.

Prawo Coulomba jest jednym z fundamentalnych w elektrostatyce. Wyraża zasadę siły oddziaływania między stacjonarnymi ładunkami punktowymi i wyjaśnia ilościowe obliczanie odległości między nimi. Prawo Coulomba pozwala na eksperymentalne uzasadnienie podstawowych zasad elektrodynamiki. Mówi się, że stacjonarne ładunki punktowe z pewnością będą oddziaływać ze sobą siłą, która jest większa, im większy jest iloczyn ich wartości i odpowiednio im mniejszy, tym mniejszy kwadrat odległości między rozpatrywanymi ładunkami a ośrodkiem, w którym zachodzi opisana interakcja.

Prawo Ohma jest jedną z podstawowych zasad elektryczności. Stwierdza, że \u200b\u200bim większa jest siła stałego prądu elektrycznego działającego w określonym odcinku obwodu, tym większe jest napięcie na jego końcach.

Nazywają zasadę, która pozwala określić kierunek w przewodniku prądu poruszającego się pod wpływem pola magnetycznego w określony sposób. Aby to zrobić, należy ustawić prawą rękę tak, aby linie indukcji magnetycznej w przenośni dotykały otwartej dłoni i wyciągały kciuk w kierunku ruchu przewodnika. W takim przypadku pozostałe cztery wyprostowane palce określą kierunek ruchu prądu indukcyjnego.

Zasada ta pomaga również w ustaleniu dokładnego położenia linii indukcji magnetycznej prostego przewodnika przewodzącego prąd w danym momencie. Dzieje się tak: umieść kciuk prawej ręki tak, aby wskazywał, a pozostałymi czterema palcami chwyć drut w sposób przenośny. Położenie tych palców pokaże dokładny kierunek linii indukcji magnetycznej.

Zasada indukcji elektromagnetycznej to wzorzec, który wyjaśnia proces działania transformatorów, generatorów, silników elektrycznych. To prawo jest następujące: w zamkniętej pętli generowana indukcja jest tym większa, im większa jest szybkość zmiany strumienia magnetycznego.

Optyka

Oddział „Optyka” odzwierciedla również część programu nauczania (podstawowe prawa fizyki: klasy 7-9). Dlatego te zasady nie są tak trudne do zrozumienia, jak mogłoby się wydawać na pierwszy rzut oka. Ich badanie to nie tylko dodatkowa wiedza, ale lepsze zrozumienie otaczającej rzeczywistości. Podstawowe prawa fizyki, które można przypisać badaniu optyki, są następujące:

Zasada Guines. Jest to metoda, która skutecznie określa dokładne położenie czoła fali w danym ułamku sekundy. Jego istota jest następująca: wszystkie punkty, które znajdują się na drodze czoła fali w pewnym ułamku sekundy, w istocie same stają się źródłami fal sferycznych (wtórnych), podczas gdy położenie czoła fali w tym samym ułamku sekundy jest identyczne z powierzchnią , który zagina się wokół wszystkich fal sferycznych (wtórnych). Zasada ta służy do wyjaśnienia istniejących praw związanych z załamaniem światła i jego odbiciem.
Zasada Huygens-Fresnela odzwierciedla skuteczną metodę rozwiązywania problemów związanych z propagacją fal. Pomaga wyjaśnić podstawowe problemy związane z dyfrakcją światła.
fale. Służy również do odbicia w lustrze. Jej istota polega na tym, że zarówno spadająca belka, jak i ta, która została odbita, a także prostopadła zbudowana z punktu padania wiązki, znajdują się w jednej płaszczyźnie. Należy również pamiętać, że kąt, pod jakim pada wiązka, jest zawsze absolutny równy kątowi refrakcja.
Zasada załamania światła. Jest to zmiana trajektorii ruchu fali elektromagnetycznej (światła) w momencie ruchu z jednego jednorodnego ośrodka do drugiego, która znacznie różni się od pierwszego pod względem liczby współczynników załamania. Prędkość propagacji światła w nich jest różna.
Prawo prostoliniowej propagacji światła. W istocie jest to prawo odnoszące się do dziedziny optyki geometrycznej i polega na tym, że w dowolnym ośrodku jednorodnym (niezależnie od jego charakteru) światło rozchodzi się ściśle prostoliniowo na najkrótszej odległości. To prawo w prosty i łatwy sposób wyjaśnia powstawanie cienia.

Fizyka atomowa i jądrowa

Podstawowe prawa fizyki kwantowej, a także podstawy fizyki atomowej i jądrowej są studiowane w szkole średniej i na uniwersytecie.

Tak więc postulaty Bohra to seria podstawowych hipotez, które stały się podstawą teorii. Jego istota polega na tym, że każdy układ atomowy może pozostać stabilny tylko w stanach stacjonarnych. Każde promieniowanie lub pochłanianie energii przez atom koniecznie zachodzi zgodnie z zasadą, której istota jest następująca: promieniowanie związane z transportem staje się monochromatyczne.

Postulaty te dotyczą standardowego programu nauczania, w ramach którego studiowane są podstawowe prawa fizyki (klasa 11). Ich wiedza jest obowiązkowa dla absolwenta.

Podstawowe prawa fizyki, które powinien znać człowiek

Niektóre zasady fizyczne, chociaż należą do jednej z gałęzi tej nauki, mają jednak charakter ogólny i powinny być znane każdemu. Wymieńmy podstawowe prawa fizyki, które człowiek powinien znać:

Prawo Archimedesa (dotyczy dziedzin hydro- i aerostatyki). Sugeruje, że każde ciało, które zostało zanurzone w substancji gazowej lub cieczy, podlega pewnego rodzaju sile wyporu, która z konieczności jest skierowana pionowo w górę. Siła ta jest zawsze liczbowo równa wadze cieczy lub gazu wypartego przez ciało.
Inne sformułowanie tego prawa jest następujące: ciało zanurzone w gazie lub cieczy z pewnością traci na wadze tyle samo, co masa cieczy lub gazu, w którym było zanurzone. Prawo to stało się podstawowym postulatem teorii ciał pływających.
Prawo powszechnego ciążenia (odkryte przez Newtona). Jego istota polega na tym, że absolutnie wszystkie ciała są nieuchronnie przyciągane do siebie siłą, która jest większa, im większy jest iloczyn mas tych ciał, a zatem im mniejszy, tym mniejszy kwadrat odległości między nimi.

To 3 podstawowe prawa fizyki, które powinien znać każdy, kto chce zrozumieć mechanizm funkcjonowania otaczającego świata i specyfikę procesów w nim zachodzących. Zrozumienie zasady ich działania jest dość proste.

Wartość takiej wiedzy

Podstawowe prawa fizyki muszą znajdować się w bagażu wiedzy człowieka, niezależnie od jego wieku i zawodu. Odzwierciedlają mechanizm istnienia całej dzisiejszej rzeczywistości iw istocie są jedynymi stałymi w ciągle zmieniającym się świecie.

Podstawowe prawa i pojęcia fizyki otwierają nowe możliwości badania otaczającego nas świata. Ich wiedza pomaga zrozumieć mechanizm istnienia Wszechświata i ruchu wszystkich ciała kosmiczne... Zmienia nas nie tylko w szpiegów codziennych wydarzeń i procesów, ale także pozwala być ich świadomymi. Kiedy człowiek wyraźnie rozumie podstawowe prawa fizyki, czyli wszystkie procesy zachodzące wokół niego, ma możliwość kierowania nimi w najbardziej efektywny sposób, dokonywania odkryć i tym samym zwiększania komfortu życia.

Wynik

Niektórzy są zmuszeni do dogłębnego studiowania podstawowych praw fizyki przed Unified State Exam, inni - ze względu na zawód, a jeszcze inni - z naukowej ciekawości. Niezależnie od celów studiowania tej nauki, trudno przecenić korzyści płynące ze zdobytej wiedzy. Nie ma nic bardziej satysfakcjonującego niż zrozumienie podstawowych mechanizmów i praw egzystencji otaczającego świata.

Nie pozostań obojętny - rozwijaj się!

„Pytania z fizyki” - jak nazywa się urządzenie, które zamienia drgania dźwiękowe na elektryczne? Pytanie numer 12. Pytanie numer 10. R. Mayer, który odkrył prawo zachowania energii, miał zawód lekarza. Pytanie numer 1. Główne prace z zakresu fizyki ciała stałego i fizyki ogólnej. Pytanie numer 3. Pytanie numer 7. Pytanie numer 4. Pytanie numer 2. Prawo elektrolizy zostało nazwane na cześć angielskiego fizyka Michaela Faradaya.

„Nauka fizyki” - Dlaczego więc potrzebujesz fizyki? Struktura materii. Fizyka jest jedną z wielu nauk przyrodniczych. Co bada PHYSICS? Optyka. Termodynamika i fizyka molekularna. Elektrodynamika. Mechanika! Zjawiska fizyczne: na każdym kroku spotykasz się również ze zjawiskami elektromagnetycznymi. Lekcja wprowadzająca z fizyki w klasie 7.

„Science Physics” - Astronomy. Zjawiska fizyczne to zmiany natury. Związki fizyki są tak różnorodne, że czasami ludzie ich nie widzą. Filozofia. Zjawiska fizyczne. Fizyka jest jedną z nauk przyrodniczych. Pole. Zjawiska mechaniczne. Fizyka jako nauka. Ogólne pojęcia fizyczne. Zjawiska dźwiękowe. Cząsteczka wody. Zjawiska mechaniczne to ruchy samolotów, samochodów i wahadeł.

„Światło fizyki” - orbita Ziemi. Etapy rozwoju wyobrażeń o naturze światła. „Ile prędkości ma światło?” Rozwój poglądów na naturę światła. Co to jest światło? Orbita Io. Dwoistość właściwości światła nazywana jest dualizmem korpuskularno-falowym. Metoda Michelsona: czas ruchu światła t \u003d 2? / S, więc daje s \u003d 3,14 10 8 m / s.

„Ujednolicony egzamin państwowy z fizyki 2010” - Zmiany w KIM 2010 w porównaniu z planem egzaminacyjnym KIM 2009. Rozkład zadań pracy egzaminacyjnej według poziomu złożoności. Podział zadań według poziomu trudności. System oceny wyników wykonywania poszczególnych zadań i pracy w ogóle. Dokonano zmian: w formularzu zgłoszeniowym zadań B1 zaktualizowano kryteria oceny zadań ze szczegółową odpowiedzią.

„Co studiuje fizyka” - Mechaniczne zjawiska przyrody. Atomowe zjawiska przyrody. Chmury. Zapoznanie studentów z nowym przedmiotem kursu szkolnego. Wykład prowadzącego „Z historii fizyki”. Poranna rosa. Zjawiska magnetyczne przyrody. Zaćmienie Słońca. Zjawiska naturalne. Zjawiska optyczne przyrody. Co studiuje fizyka? Arystoteles wprowadził pojęcie „fizyki” (od greckiego słowa „fuzis” - natura).

Codziennie spędzamy w kuchni 1-2 godziny. Ktoś mniej, ktoś więcej. Rzadko jednak myślimy o zjawiskach fizycznych, gdy gotujemy śniadanie, obiad czy kolację. Ale w codziennych warunkach nie może być ich większej koncentracji niż w kuchni, w mieszkaniu.

Tim Korenko

1. Rozpowszechnianie... W kuchni nieustannie mamy do czynienia z tym zjawiskiem. Jego nazwa wywodzi się od łacińskiego diffusio - oddziaływanie, rozproszenie, dystrybucja. Jest to proces wzajemnego przenikania cząsteczek lub atomów dwóch sąsiednich substancji. Szybkość dyfuzji jest proporcjonalna do pola przekroju poprzecznego ciała (objętości) oraz różnicy stężeń, temperatur mieszanych substancji. Jeśli występuje różnica temperatur, określa kierunek propagacji (gradient) - od gorącej do zimnej. W rezultacie następuje spontaniczne wyrównanie stężeń cząsteczek lub atomów.

Zjawisko to można zaobserwować w kuchni, gdy rozprzestrzeniają się zapachy. Dzięki dyfuzji gazów, siedząc w innym pomieszczeniu, możesz zrozumieć, co się gotuje. Jak wiadomo, gaz ziemny jest bezwonny i dodaje się do niego dodatek ułatwiający wykrycie wycieku gazu domowego. Środek zapachowy, taki jak merkaptan etylowy, nadaje ostry zapach. Jeśli palnik nie zapala się za pierwszym razem, to możemy poczuć specyficzny zapach, który znamy od dzieciństwa jako zapach domowego gazu.

A jeśli wrzucisz ziarenka herbaty lub torebkę herbaty do wrzącej wody i nie mieszasz, możesz zobaczyć, jak napar z herbaty rozprowadza się w objętości czysta woda... To jest dyfuzja cieczy. Przykładem dyfuzji w ciele stałym byłoby solenie pomidorów, ogórków, grzybów lub kapusty. Kryształy soli w wodzie rozkładają się na jony Na i Cl, które poruszając się chaotycznie, przenikają między cząsteczkami substancji w warzywach lub grzybach.

2. Zmiana stanu skupienia. Niewielu z nas zauważyło, że w lewej szklance wody po kilku dniach odparowuje ta sama część wody w temperaturze pokojowej, jak podczas gotowania przez 1-2 minuty. A kiedy zamrażamy żywność lub wodę na kostki lodu w lodówce, nie myślimy o tym, jak to się dzieje. Tymczasem te najbardziej powszechne i powszechne zjawiska kuchenne można łatwo wyjaśnić. Ciecz ma stan pośredni między ciałami stałymi a gazami. W temperaturach innych niż wrzenie lub zamarzanie siły przyciągania między cząsteczkami w cieczy nie są tak silne ani słabe, jak w ciałach stałych i gazach. Dlatego np. Odbierając jedynie energię (z promieni słonecznych, cząsteczek powietrza w temperaturze pokojowej), cząsteczki cieczy z otwartej powierzchni stopniowo przechodzą w fazę gazową, tworząc ciśnienie pary nad powierzchnią cieczy. Szybkość parowania wzrasta wraz ze wzrostem pola powierzchni cieczy, wzrostem temperatury i spadkiem ciśnienia zewnętrznego. Jeśli temperatura wzrośnie, ciśnienie pary tej cieczy osiągnie ciśnienie zewnętrzne. Temperatura, w której to następuje, nazywana jest temperaturą wrzenia. Temperatura wrzenia spada wraz ze spadkiem ciśnienia zewnętrznego. Dlatego na obszarach górskich woda wrze szybciej.

I odwrotnie, cząsteczki wody tracą energię kinetyczną, gdy temperatura spada do poziomu sił przyciągania między sobą. Nie poruszają się już chaotycznie, co pozwala na tworzenie się sieci krystalicznej jak w ciałach stałych. Temperatura 0 ° C, w której to następuje, nazywana jest temperaturą zamarzania wody. Po zamarznięciu woda rozszerza się. Wiele osób mogło zapoznać się z tym zjawiskiem, kiedy w zamrażarce włożyli plastikową butelkę z napojem do zamrażarki i zapomnieli o tym, a potem butelka pękała. Po schłodzeniu do temperatury 4 ° C najpierw obserwuje się wzrost gęstości wody, przy której osiąga się jej maksymalną gęstość i minimalną objętość. Wówczas w temperaturach od 4 do 0 ° C dochodzi do przegrupowania wiązań w cząsteczce wody, a jej struktura staje się mniej gęsta. W temperaturze 0 ° C faza ciekła wody zmienia się w ciało stałe. Po całkowitym zamarznięciu wody i zamarznięciu jej objętość wzrasta o 8,4%, co prowadzi do ekspansji plastikowa butelka... Zawartość cieczy w wielu produktach jest niska, więc po zamrożeniu nie zwiększają one swojej objętości tak wyraźnie.

3. Absorpcja i adsorpcja. Te dwa niemal nierozłączne zjawiska, nazywane od łacińskiego sorbeo (wchłonąć), obserwujemy np. Podczas podgrzewania wody w czajniku czy rondlu. Gaz, który nie działa chemicznie na ciecz, może jednak zostać przez nią wchłonięty, gdy wejdzie z nią w kontakt. Zjawisko to nazywa się wchłanianiem. Kiedy gazy są absorbowane przez ciała stałe drobnoziarniste lub porowate, większość z nich gromadzi się gęsto i jest zatrzymywana na powierzchni porów lub ziaren i nie jest rozprowadzana w całej objętości. W tym przypadku proces nazywa się adsorpcją. Zjawiska te można zaobserwować podczas gotowania wody - bąbelki oddzielają się od ścianek garnka lub czajnika po podgrzaniu. Powietrze uwolnione z wody zawiera 63% azotu i 36% tlenu. Ogólnie powietrze atmosferyczne zawiera 78% azotu i 21% tlenu.

Sól kuchenna w odkrytym pojemniku może ulec zamoczeniu ze względu na swoje właściwości higroskopijne - pochłanianie pary wodnej z powietrza. Soda oczyszczona działa jak adsorbent po umieszczeniu w lodówce w celu usunięcia zapachów.

4. Manifestacja prawa Archimedesa. Kiedy jesteśmy gotowi do ugotowania kurczaka, napełniamy garnek wodą do połowy lub ¾, w zależności od wielkości kurczaka. Zanurzając tuszę w garnku z wodą, zauważamy, że waga kurczaka w wodzie wyraźnie spada, a woda podnosi się do krawędzi garnka.

Zjawisko to można wyjaśnić pływalnością lub prawem Archimedesa. W takim przypadku na ciało zanurzone w cieczy działa siła wyporu równa masie cieczy w objętości zanurzonej części ciała. Siła ta nazywana jest siłą Archimedesa, podobnie jak samo prawo, które wyjaśnia to zjawisko.

5. Napięcie powierzchniowe. Wiele osób pamięta eksperymenty z filmami płynów, które były pokazywane na lekcjach fizyki w szkole. Mała druciana rama z jedną ruchomą stroną została zanurzona w wodzie z mydłem, a następnie wyciągnięta. Siły napięcia powierzchniowego w folii utworzonej wzdłuż obwodu uniosły dolną ruchomą część ramy. Aby utrzymać go w bezruchu, podczas powtarzania eksperymentu zawieszano na nim ciężarek. Zjawisko to można zaobserwować w durszlaku - po użyciu woda pozostaje w otworach w dnie tych przyborów kuchennych. To samo zjawisko można zaobserwować po umyciu widelców - pojawiają się również smugi wody na wewnętrznej powierzchni między niektórymi zębami.

Fizyka cieczy wyjaśnia to zjawisko następująco: cząsteczki cieczy są tak blisko siebie, że siły przyciągania między nimi wytwarzają napięcie powierzchniowe w płaszczyźnie swobodnej powierzchni. Jeśli siła przyciągania cząsteczek wody z filmu cieczy jest słabsza niż siła przyciągania do powierzchni durszlaka, wówczas film wodny pęka. Siły napięcia powierzchniowego są również zauważalne, gdy wlewamy zboża lub groszek, fasolę lub dodajemy okrągłe ziarna pieprzu do garnka z wodą. Część ziaren pozostanie na powierzchni wody, podczas gdy większość opadnie na dno pod ciężarem reszty. Jeśli lekko naciśniesz pływające ziarna czubkiem palca lub łyżką, pokonają one napięcie powierzchniowe wody i opadną na dno.

6. Zwilżanie i rozprowadzanie. Rozlany płyn może spowodować powstanie małych plam na pokrytym tłuszczem piecu i pojedynczą kałużę na stole. Chodzi o to, że cząsteczki cieczy w pierwszym przypadku są silniej przyciągane do siebie niż do powierzchni talerza, gdzie jest warstwa tłuszczowa nie zwilżona wodą, a na czystym stole przyciąganie cząsteczek wody do cząsteczek powierzchni stołu jest większe niż przyciąganie cząsteczek wody do siebie. W rezultacie kałuża się rozprzestrzenia.

Zjawisko to jest również związane z fizyką cieczy i jest związane z napięciem powierzchniowym. Jak wiadomo, bańka mydlana lub kropelki cieczy mają kulisty kształt z powodu sił napięcia powierzchniowego. W kropli cząsteczki cieczy przyciągają się do siebie silniej niż cząsteczki gazu i mają tendencję do wnikania do wnętrza kropli cieczy, zmniejszając jej powierzchnię. Ale jeśli istnieje zwilżona powierzchnia stała, część kropli po zetknięciu jest rozciągnięta wzdłuż niej, ponieważ cząsteczki ciała stałego przyciągają cząsteczki cieczy, a siła ta przekracza siłę przyciągania między cząsteczkami cieczy. Stopień zwilżenia i rozprowadzenia na powierzchni ciała stałego będzie zależał od tego, która siła jest większa - od siły przyciągania cząsteczek cieczy i cząsteczek ciała stałego między sobą lub siły przyciągania cząsteczek w cieczy.

Od 1938 roku to zjawisko fizyczne jest szeroko stosowane w przemyśle, przy produkcji artykułów gospodarstwa domowego, kiedy to w laboratorium DuPont zsyntetyzowano materiał Teflon (politetrafluoroetylen). Jego właściwości wykorzystuje się nie tylko do produkcji nieprzywierających naczyń kuchennych, ale także do produkcji wodoodpornych, wodoodpornych tkanin i powłok na odzież i obuwie. Teflon został uznany w Księdze Rekordów Guinnessa za najbardziej śliską substancję na świecie. Posiada bardzo niskie napięcie powierzchniowe i przyczepność (przyczepność), nie jest zwilżany wodą, tłuszczem ani wieloma rozpuszczalnikami organicznymi.

7. Przewodność cieplna. Jedną z najczęstszych rzeczy, jakie możemy zaobserwować w kuchni, jest podgrzewanie czajnika lub wody w rondlu. Przewodnictwo cieplne to przenoszenie ciepła przez ruch cząstek, gdy występuje różnica (gradient) temperatury. Wśród rodzajów przewodnictwa cieplnego jest również konwekcja. W przypadku identycznych substancji ciecze mają mniejszą przewodność cieplną niż ciała stałe, a więcej niż gazy. Przewodność cieplna gazów i metali rośnie wraz ze wzrostem temperatury, a cieczy maleje. Ciągle mamy do czynienia z konwekcją, niezależnie od tego, czy łyżeczką mieszamy zupę lub herbatę, czy otwieramy okno, czy też włączamy wentylację, aby wywietrzyć kuchnię. Konwekcja - od łacińskiego convectiō (transfer) - rodzaj wymiany ciepła, w którym energia wewnętrzna gazu lub cieczy jest przenoszona przez strumienie i strumienie. Rozróżnij konwekcję naturalną i wymuszoną. W pierwszym przypadku same warstwy cieczy lub powietrza mieszają się podczas ogrzewania lub chłodzenia. A w drugim przypadku dochodzi do mechanicznego mieszania cieczy lub gazu - łyżką, wachlarzem lub w inny sposób.

8. Promieniowanie elektromagnetyczne. Kuchenka mikrofalowa jest czasami nazywana kuchenką mikrofalową lub kuchenką mikrofalową. Głównym elementem każdej kuchenki mikrofalowej jest magnetron, który przekształca energię elektryczną w mikrofalowe promieniowanie elektromagnetyczne o częstotliwości do 2,45 gigaherca (GHz). Promieniowanie podgrzewa żywność poprzez interakcję z jej cząsteczkami. Produkty zawierają cząsteczki dipolowe zawierające dodatnie ładunki elektryczne i ujemne na przeciwnych częściach. Są to cząsteczki tłuszczów, cukru, ale przede wszystkim cząsteczki dipoli znajdują się w wodzie, którą można znaleźć w prawie każdym produkcie. Pole mikrofalowe, ciągle zmieniając swój kierunek, wprawia cząsteczki w drgania z dużą częstotliwością, które ustawiają się wzdłuż linii sił, tak że wszystkie dodatnio naładowane części cząsteczek „patrzą” w jednym lub drugim kierunku. Występuje tarcie molekularne, uwalniana jest energia, która podgrzewa żywność.

9. Indukcja. W kuchni coraz częściej można spotkać kuchenki indukcyjne, które bazują na tym zjawisku. Angielski fizyk Michael Faraday odkrył indukcję elektromagnetyczną w 1831 roku i od tego czasu nie można sobie wyobrazić naszego życia bez niej. Faraday odkrył występowanie prądu elektrycznego w zamkniętej pętli w wyniku zmiany strumienia magnetycznego przechodzącego przez tę pętlę. Doświadczenie szkolne jest znane, gdy płaski magnes porusza się wewnątrz spiralnego obwodu drutu (solenoidu) i pojawia się w nim prąd elektryczny. Istnieje również proces odwrotny - przemienny prąd elektryczny w solenoidzie (cewce) wytwarza zmienne pole magnetyczne.

Nowoczesna kuchenka indukcyjna działa na tej samej zasadzie. Pod szklano-ceramiczną płytą grzejną (obojętną na drgania elektromagnetyczne) takiej płyty znajduje się cewka indukcyjna, przez którą przepływa prąd elektryczny z częstotliwością 20-60 kHz, wytwarzając zmienne pole magnetyczne, które indukuje prądy wirowe w cienkiej warstwie (warstwie naskórka) dna metalowego naczynia. Naczynie nagrzewa się z powodu oporu elektrycznego. Te prądy nie są bardziej niebezpieczne niż rozgrzane do czerwoności naczynia na zwykłych kuchenkach. Naczynia powinny być stalowe lub żeliwne o właściwościach ferromagnetycznych (przyciągają magnes).

10. Załamanie światła. Kąt padania światła jest równy kątowi odbicia, a propagację światła naturalnego lub światła z lamp tłumaczy podwójna, korpuskularna natura fal: z jednej strony są to fale elektromagnetyczne, z drugiej cząstki-fotony poruszające się z maksymalną możliwą prędkością we Wszechświecie. W kuchni można zaobserwować takie zjawisko optyczne, jak załamanie światła. Na przykład, gdy na stole kuchennym znajduje się przezroczysty wazon z kwiatami, łodygi w wodzie wydają się przesuwać na granicy powierzchni wody w stosunku do ich kontynuacji poza cieczą. Faktem jest, że woda, podobnie jak soczewka, załamuje promienie światła odbite od łodyg w wazonie. Podobną rzecz obserwuje się w przezroczystej szklance herbaty, w której zanurza się łyżkę. Możesz również zobaczyć zniekształcony i powiększony obraz fasoli lub zbóż na dnie głębokiego garnka z czystą wodą.

Zjawisko dyfuzji polega na tym, że zachodzi spontaniczna penetracja i mieszanie się cząstek dwóch stykających się gazów, cieczy, a nawet ciał stałych; dyfuzja sprowadza się do wymiany mas cząstek tych ciał, powstaje i trwa tak długo, jak długo występuje gradient gęstości.

Wzajemne mieszanie się substancji jest konsekwencją ciągłego i przypadkowego ruchu atomów lub cząsteczek (lub innych cząstek) substancji. Z czasem głębokość wnikania cząsteczek w „obcą” przestrzeń wzrasta, a głębokość ta w znacznym stopniu zależy od temperatury: im wyższa temperatura, tym większa prędkość ruchu cząstek substancji i tym szybsza jest dyfuzja.

Wyobraźmy sobie mentalnie eksperyment.

Aby obserwować zjawisko dyfuzji, wrzućmy kilka ziarenek farby do wysokiego naczynia z wodą. Opadną na dno, a wokół nich wkrótce utworzy się chmura kolorowej wody. Pozostaw naczynie w spokoju na kilka tygodni w chłodnym, ciemnym pomieszczeniu. Obserwując naczynie przez cały ten czas, zobaczymy stopniowe rozprzestrzenianie się koloru na całej wysokości naczynia. Mówią, co się dzieje dyfuzjamalować w wodzie.

Jak wyjaśniono dyfuzję? Cząsteczki substancji (na przykład farby i wody), poruszające się losowo, wnikają w szczeliny między sobą. A to oznacza mieszanie substancji.

Jednak dyfuzja jest szybsza w ciepłym pomieszczeniu. Na przykład na słonecznym parapecie dyfuzja farby do wody kończy się znacznie wcześniej (patrz zdjęcia). Nawiasem mówiąc, wraz ze wzrostem temperatury ruchy Browna również przyspieszają. Jakie są konsekwencje wzrost temperatury ciała i prowadzi do zwiększenia prędkości ruchu jego cząstek składowych.

Zachowane jest zjawisko dyfuzji dla gazu jednorodnego chemicznie prawo Ficka:

gdzie jot m - gęstość przepływu masowego - ilość określona przez masę substancji dyfundującej na jednostkę czasu w jednostce lokalizacji,prostopadle do osi x; D - dyfuzja (współczynnik dyfuzji); - gradient gęstości równy szybkości zmiany gęstości na jednostkę długości xw kierunku normalnym do tej witryny. Znak „-” wskazuje, że transfer masy zachodzi w kierunku malejącej gęstości (stąd znaki j mi - są przeciwne).

Dyfuzja reliczbowo równa gęstości strumienia masy z gradientem gęstości równym jeden.

Zgodnie z kinetyczną teorią gazów,

Zjawisko to obserwuje się we wszystkich stanach substancji: w gazach, cieczach i ciałach stałych. Zjawisko dyfuzji odgrywa ważną rolę w przyrodzie i technologii. Pomaga zachować jednorodność składu powietrza atmosferycznego w pobliżu powierzchni Ziemi. Właściwość tkanek opiera się na zjawisku dyfuzji układ trawienny zwierzęta i ludzie z „wyboru” i ekstrakcji substancji niezbędnych dla organizmu z pożywienia. W inżynierii do ekstrakcji używa się dyfuzji różne substancjenp. cukier z buraków surowych itp. Zjawisko dyfuzji zachodzi podczas cementacji żelaza (podczas nawęglania powierzchniowego wyrobów żelaznych).

Tarcie wewnętrzne (lepkość)

Mechanizm występowania tarcia wewnętrznego pomiędzy równoległymi warstwami gazu (cieczy) poruszającymi się z różnymi prędkościami polega na tym, że na skutek chaotycznego ruchu termicznego następuje wymiana cząsteczek między warstwami, w wyniku czego pęd warstwy poruszającej się szybciej maleje, wolniej się zwiększa, co prowadzi do spowolnienia ruchu warstwy szybciej i przyspieszenia wolniejszego ruchu warstwy.

Siła tarcia wewnętrznego między dwiema warstwami gazu (cieczy) jest posłuszna prawo Newtona:

gdzie η - lepkość dynamiczna (lepkość); - gradient prędkości, pokazujący szybkość zmiany prędkości w kierunku x,prostopadle do kierunku ruchu warstw; S- obszar, na który działa siła FA.Oddziaływanie dwóch warstw zgodnie z drugim prawem Newtona można uznać za proces, w którym impuls jest przenoszony z jednej warstwy na drugą w jednostce czasu, modulo działającej siły. Następnie wyrażenie (5) można przedstawić jako

gdzie j p - gęstość strumienia impulsu - ilość określona przez całkowity przeniesiony pęd jednostka czasuw dodatnim kierunku osi x za pośrednictwem jednej witryny,prostopadle do osi x; - gradient prędkości. Znak „-” wskazuje, że pęd jest przenoszony w kierunku malejącej prędkości (stąd znaki y j pi są przeciwne).

Lepkość dynamiczna η jest liczbowo równa gęstości strumienia impulsu przy gradiencie prędkości równym jedności; jest obliczany według wzoru

Z porównania wzorów (1), (3) i (6), które opisują zjawiska transferu, wynika, że \u200b\u200bprawidłowości wszystkich zjawisk transferu są podobne. Prawa te zostały ustanowione na długo przed ich uzasadnieniem i wyprowadzone z teorii kinetyki molekularnej, co pozwoliło ustalić, że zewnętrzne podobieństwo ich wyrażeń matematycznych wynika z ogólności leżącego u podstaw molekularnego mechanizmu przewodzenia ciepła, dyfuzji i tarcia wewnętrznego mechanizmu molekularnego mieszania się cząsteczek w procesie ich chaotycznego ruchu. i zderzenia ze sobą.

Wzory (2), (4) i (7) odnoszą się do współczynników przenoszenia i charakterystyki ruchu termicznego cząsteczek. Te formuły implikują proste relacje między λ, rei η :

Korzystając z tych formuł, można określić innych na podstawie wartości uzyskanych z doświadczenia.