17. Ультразвук и его использование в технике и медицине.

Ультразвук не воспринимается человеческим ухом. Однако его способны излучать и воспринимать некоторые животные. Так, например, дельфины благодаря этому уверенно ориентируются в мутной воде. Посылая и принимая возвратившиеся назад ультразвуковые импульсы, они способны на расстоянии 20-30 м обнаружить даже маленькую дробинку, осторожно опущенную в воду. Ультразвук помогает и летучим мышам, которые обладают плохим зрением или вообще ничего не видят. Издавая с помощью своего слухового аппарата ультразвуковые волны (до 250 раз в секунду), они способны ориентироваться в полете и успешно ловить добычу даже в полной темноте. Ультразвуковые сигналы используются и некоторыми зубчатыми китами. Эти сигналы позволяют им охотиться на кальмаров при полном отсутствии света. Установлено также, что ультразвуковые волны с частотой более 25 кГц вызывают болезненные ощущения у птиц. Это используется, например, для отпугивания чаек от водоемов с питьевой водой.

Ультразвук находит широкое применение в науке и технике, где его получают с помощью различных механических (например, сирена) и электромеханических устройств.

Источники ультразвука устанавливают на кораблях и подводных лодках. Посылая короткие импульсы ультразвуковых волн, можно уловить их отражения от дна или каких- либо других предметов. По времени запаздывания отраженной волны можно судить о расстоянии до препятствия. Использующиеся  эхолоты и гидролокаторы позволяют измерять глубину моря , решать различные навигационные задачи (плавание вблизи скал, рифов и т.д.), осуществлять рыбопромысловую разведку (обнаруживать косяки рыб), а также решать военные задачи (поиски подводных лодок противника, бесперископные торпедные атаки и др.). В промышленности по отражению ультразвука от трещин в металлических отливках судят о дефектах в изделиях.

Ультразвуки дробят жидкие и твердые вещества, образуя различные эмульсии и суспензии.

С помощью ультразвука удается осуществить пайку алюминиевых изделий, что с помощью других методов сделать не удается . В медицине при помощи ультразвука (аппарат УЗИ) осуществляют сварку сломанных костей, обнаруживают опухоли, осуществляют диагностические исследования в акушерстве и т. д. Биологическое действие ультразвука (приводящее к гибели микробов) позволяет использовать его для стерилизации молока, лекарственных веществ, а также медицинских инструментов.

18. Молекулярная физика.

Молекулярная физика - это раздел физики, в котором изучаются физические свойства тел на основе рассмотрения их микроскопического, молекулярного строения.

Молекула - это наименьшая устойчивая частица вещества, обладающая его основными химическими и физическими свойствами. Состоит молекула из атомов, связанных друг с другом за счет валентных электронов.

Размеры молекул зависят от числа атомов в молекуле, которое составляет от двух (H₂,O₂, HCL) до сотен и тысяч (молекулы белков).

Размеры атомов порядка 10^-10 м. Несложные молекулы имеют размеры того же порядка. В атомной физике удобна внесистемная единица длины - ангстрем:

Моль - единица количества вещества в системе СИ.

В одном моле вещества содержатся такое число его структурных элементов (т.е. составляющих его атомов или молекул), которое равно числу атомов в 12 граммах изотопа углерода ¹²С.

Число частиц, содержащихся в одном моле называют, числом Авогадро - N_A. Численное значение числа Авогадро

N_A = 6,022 × 10²³ моль^-1.

Относительная атомная масса, или атомная масса химического элемента - это отношение массы атома этого элемента к 1/12 массы атома ¹²С. Относительные атомные массы химических элементов приводятся в таблице Менделеева.

Молекулярная масса вещества - это отношение массы молекулы этого вещества к 1/12 массы атома углерода¹²С. Зная химическую формулу вещества можно найти молекулярную массу как сумму атомных масс элементов, составляющих данное вещество. Например, у воды химическая формула H₂O, атомная масса водорода равна 1, умножаем ее на 2 и прибавляем атомную массу кислорода, 16, получаем, что молекулярная масса воды равна 18. Это безразмерное число, т. к. речь идет об относительной молекулярной массе.

Можно говорить и просто о массе атома, о массе молекулы, которые измеряют обычно в атомных единицах массы (а.е.м.). Внесистемная единица массы - а.е.м. - это 1/12 массы атома углерода ¹²С, которая в системе СИ равна 1,6605655 × 10^-27 кг. Таким образом, масса молекулы воды равна 18 а.е.м.

Молярная масса - это масса одного моля вещества, выраженная в кг на моль (система СИ). Обозначается молярная масса буквой M (или µ). Из определения моля следует, что молярная масса M, выраженная в граммах, численно равна относительной молекулярной массе. Так масса одного моля воды равна 18 г. Из определения моля следует также, что M = N_Am_{молекулы}.