- •V. Приложения. Справочная информация раздел 1
- •Основные физические постоянные (округленные значения)
- •Некоторые астрономические величины.
- •Вселенная
- •Наша Галактика
- •Солнечная система
- •Физические постоянные вещества и излучения
- •Плотность твёрдых тел.
- •Диэлектрическая проницаемость.
- •Удельное сопротивление металлов.
- •Энергия ионизации атомов и работа выхода электронов из металлов.
- •Поляризуемость (α) некоторых атомов, ионов и молекул
- •Электрические дипольные моменты pe молекул некоторых веществ.
- •Магнитные моменты рm некоторых атомов, молекул или ионов
- •Температурный коэффициент α сопротивления при 20ºС.
- •Удельное сопротивление некоторых металлов и сплавов
- •Температурные коэффициенты сопротивлений некоторых металлов и сплавов ( . 103)
- •Электрохимические эквиваленты некоторых веществ.
- •Магнитная проницаемость материалов
- •Температура Кюри т, намагниченность насыщения j и магнитная проницаемость μ ферромагнетиков.
- •Зависимость показателя преломления среды от длины волны светового излучения
- •Области прозрачности некоторых веществ
- •Оптические материалы для прозрачных обтекателей ракет.
- •Оптические материалы для внутренних деталей фотоэлектронных приборов
- •Значения функции y(X) – функции Планка в относительных координатах. Значения нормированы на y(1)
- •Водорода
- •Наиболее интенсивные линии спектров элементов, расположенные по длинам волн
- •* Эквивалентная ширина – ширина соседнего с линией участка непрерывного спектра, энергия которого равна энергии, поглощенной в линии.
- •Наиболее распространенные лазеры
- •Энергия связи в сравнении с другими характерными энергиями
- •Ртутные выпрямители (падение напряжения в дуге 18-25 в)
- •Годичные дозы облучения земными радионуклидами (мЗв/год) Эффективная эквивалентная доза (обусловлена к40, Rb87, семейства u238, Th232)
- •Изотопный состав чернобыльского выброса
- •Средние значения удельной активности естественных радионуклидов в стройматериалах на территории некоторых государств
- •Основные радиоактивные изотопы
- •Дозы облучения человека от различных источников
- •* За первый год, (по Беларуси в среднем 2,2) ** (4 – 8).106 без учета 14с *** за 70 лет Средние годовые эффективные дозы облучения человека от естественных источников радиации
- •Временные допустимые уровни (вду), Ки/л, Ки/кг, содержания радионуклидов в пищевых продуктах, установленные в связи с аварией на чаэс
- •Радиоактивные изотопы широкого применения
- •Толщины просвечивания материалов при γ-дефектоскопии
- •Ускорители
- •Актиноиды
- •Раздел 1. . Физические свойства воздуха
- •Физические свойства воздуха
- •Средний химический состав сухого атмосферного воздуха .
- •Состав сухого воздуха (объёмная концентрация газов в атмосфере).
- •Давление пара основных компонент воздуха в зависимости от температуры в мм рт. Ст.
- •Давление и плотность насыщенных паров воды в зависимости от температуры
- •Температура воздуха (с) при которой образуется конденсационный след в зависимости от относительной влажности и давления
- •Плотность и энтропия сухого воздуха (1 ата 1,034 кг/см2 760 мм рт. Ст. 1,014 бар )
- •Плотность и молярная масса воздуха.
- •Плотность воздуха
- •Вязкость динамическая – Па.С (кг/м. С). Для воздуха 17,95.10-6 Па.С 1 Пуаз – 10-1 Па.С Вязкость кинематическая / ( - плотность) м2/с Для воздуха 13,88.10-6 м2/с 1 Стокс – 10-4 м2/с
- •Вязкость воздуха в зависимости от температуры
- •Оптические свойства воздуха и атмосферы
- •Показатель преломления атмосферы в оптическом диапазоне.
- •Коэффициенты теплового излучения в приземном слое в утренние часы воздуха при различных температурах и давлениях
- •Электрические свойства воздуха.
- •Диэлектрическая постоянная влажного воздуха,
- •Напряжение искрового разряда в воздухе.
- •Подвижность электронов в воздухе.
- •Рекомбинация ионов в воздухе.
- •Основные группы атмосферных ионов.
- •Число ионов, возникающих за 1с в 1см3 воздуха.
- •Криогенные свойства воздуха.
- •Вязкость сжиженного воздуха при давлении насыщения, 10-3 Па.С
- •Изменение коэффициента теплопроводности с температурой.
- •Теплопроводность сухого воздуха.
- •Теплопроводность воздуха ( 106 кал/( см.С. 0с ))
- •Теплоемкость воздуха.
- •Удельная теплоёмкость сухого воздуха при атмосферном давлении.
- •Удельная теплоемкость ср воздуха при различных температурах и давлениях.
- •Удельная теплоемкость воздуха при различных температурах и нормальном атмосферном давлении.
- •Скорость звука в воздухе в зависимости от температуры.
* Эквивалентная ширина – ширина соседнего с линией участка непрерывного спектра, энергия которого равна энергии, поглощенной в линии.
Таблица 38. Энергетические коэффициенты диффузного отражения в видимом диапазоне спектра
Материал |
Коэффициент |
Материал |
Коэффициент |
Снег |
0,93 |
Черное сукно |
0,01 – 0,02 |
Белая бумага |
0,7 – 0,8 |
Черный бархат |
0,004 – 0,01 |
Песок |
0,25 |
|
|
Трава |
0,1 – 0,15 |
|
|
Таблица 39. Фотообъектвы
Объектив |
Фокусное расстояние, мм |
Светосила |
Угол поля зрения, градусы |
Предел фокусировки |
Гелиос-44 |
58 |
1:2 |
|
|
Гелиос-40 |
85 |
1:1,5 |
28 |
1,15 - |
Таир-11 |
133 |
1:2,8 |
18 |
1,5 - |
Таир-3 |
300 |
1:4,5 |
8 |
3 - |
Юпитер-6 |
180 |
1:2,8 |
14 |
2 - |
Юпитер-9 |
85 |
1:2 |
280 50/ |
0,8 - |
Юпитер-11 |
133 |
1:4 |
180 30/ |
1,5 - |
Телемар-22 |
200 |
1:5,6 |
120 30/ |
2,5 - |
Индукстар-50 |
52,5 |
1:1,5 |
45 |
0,65 - |
Мир-1 |
37 |
1:2,8 |
60 |
0,7 - |
МТО-500 |
500 |
1:8 |
5 |
4 - |
МТО-1000 |
1000 |
1:10 |
20 30/ |
10 - |
Некоторые характеристики гражданских спутников данных дистанционного зондирования (спутников-шпионов)
Система |
Разрешение оптики, м |
Год ввода |
Примечания |
Digital Glob |
0,5 |
|
зеркала 0,6 м |
|
1,8 |
1967 |
Регистрация на фотопленку и спуск ее с орбиты в контейнере |
|
0,15 |
1976 |
Передача данных по радиоканалу (основа телескопа Space Hubble) |
КН-13, США |
0,04 (соврем. спутник-шпион) |
|
зеркала 4 м, стоимость более 1 млрд USD |
World View |
0,5 м в диапазоне 0,45 – 0,9 мкм и 2 м в мультиспектральном |
Телескоп трехзеркальный, 4-ое зеркало поворотное, зеркала 0,6 м, фокусн. расст. 8,8 м, светосила – 14,7, поле зрения – 20,12, (полоса 17,6 км). Мощность солн. батарей 3,2 кВт, емкость аккумулятора 100 А.ч. Масса -2,5 т., инструментов – 380 кг Высота орбиты 496 км Габариты спутника h = 3,6 м, = 2,5 м. Передача команд. информ. υ = 2 -4 ГГц, v = 2 или 64 кбит/с. Телеметрия 7 – 12,5 ГГц, со скоростями 4, 16 и 32 кбит/с. Сброс данных 524 кбит/с. Передача изображений на Землю – 800 Мбит/с. Хранение снимков на спутнике – 2.2 Тбит |
|
Накопители энергии. 50т пружины дают энергию авто на 100 км пути. Точно то же обеспечивают 900 кг резины. Гидрогазовый аккумулятор, конденсаторы, электромагниты,
Электрохимическик: серебряно-цинковые, литий-ионные - 540; свинцово-кислотные – 64; щелочные – 110 кДж/кг.
Маховики из стали – 30-50 кДж/кг, Стальная лента при скорости обода 500 м/с - 100 кДж/кг. Потери энергии ~ 2% в вакууме на магнитных подшипниках. Кевлар – 4х100, углеволокно (20-30)х100, алмазное волокно 15 мДж/кг, наноуглеродное волокно 2500-3500 мДж/кг если он имеет массу 150 кг, то легковой автомобиль пробежит более 2 млн.км. ПМ, 2008, №12(74), с62.
Пневматические; 90 м3 воздуха сжимают до 300 атм., что позволяет проехать 100 км на 4-х цилиндровом пневмодвигателе фирмы MDI (Люксембург)
Таблица 40. Источники энергии. Горючее
|
Условн. топ ливо |
Дрова воздуш но- сухие |
Уголь (антра цит) |
Нефть |
Бен зин |
Спирт (мета нол) |
Газ (про пан) |
|
Е0 |
ккал/кг |
7000 |
2500 |
8000 |
11000 |
11000 |
5400 |
1000 |
Вт-ч/кг |
8500 |
3000 |
9600 |
13000 |
13000 |
6500 |
13000 |
|
Е0 – удельная энергоемкость
Энерговыделение Солнца – 1,9.10-4 Вт/кг
Энерговыделение живого организма при метаболизме – 2.10-2 Вт/кг
Энерговыделение реакции синтеза d + t (17,6 МэВ/5 а.е.м.) – 33,44. 10 13 Вт/кг
Энерговыделение реакции деления (n0 + U235) (200 МэВ/236 а.е.м.) – 1,61. 10 13 Вт/кг
Энерговыделение водородной бомбы (США, атолл Эневетак 01.11.1952 г, 10,4 Мт, масса устройства 62 т.) – 0,7.1012 Дж/кг
Энерговыделение водородной бомбы (СССР, архипелаг Новая Земля, 30.10.1961 г, 50 – 58 Мт, масса устройства 26 т.) – 8,1.1012 Дж/кг
Аккумуляторы
|
Свинцо вый (кислот ный) |
Железони келевый (щелочной) |
Серебряно-цинковый |
Натрий серный |
Литий-серный |
||
Е0 |
ккал/кг |
30-35 |
25-30 |
85-100 |
180 |
170 |
|
Вт-ч/кг |
35-40 |
35-40 |
100-120 |
220 |
200 |
||
Р0 |
Вт/кг |
max |
100 |
100 |
600 |
200 |
200 |
min |
4 |
4 |
10-30 |
50 |
50 |
||
N |
|
300 |
2000 |
100 |
1000 |
500 |
|
Е0 - удельная энергоёмкость, Р0 - удельная мощность, N - количество циклов «заряд-разряд»
Тепловые аккумуляторы. Из Li, Na, K, Mg/F, Cl, Br, SO4 удается создать 3- и 4-компонентные эвтектические системы, которые плавятся в интервале температур 500 – 600 0С, наиболее интересном для использования в солнечных электростанциях. Все они имеют высокую теплоту плавления /затвердевания на уровне 500 кДж/кг. Как альтернатива применяется NaCl (tпл = 801 0С, Q пл = 28,2 кДж/моль. 482 кДж/кг ).
Термогенератор на редкоземельном полупроводнике SmS: рабочие температуры +130 - +500 0С; средний кпд в рабочем интервале температур – 40%; генерируемое напряжение – 0,5 – 1,5 В; внутреннее сопротивление – 0,1 – 1 Ом, масса – 10 г.
Маховик для железнодорожных локомотивов (катушка с лентой из углепластика) – высота 120 см , диаметр 1,5 м. Вращается в вакууме на магнитной подвеске с частотой 50 тыс. об./мин. с линейной скоростью на ободе 1,4 км/с. Накапливает энергию 133 кВт-ч (это в 3 раза больше, чем электроаккумулятор такой же массы)
Ионистор (суперконденсатор, молекулярный накопитель) m = 0,2 кг. С = 1600 Фарад, U = 2, 85 В (не рекордные характеристики) - 3,25 кДж/ кг С = 5 000 Ф
Таблица 41. Гальванические элементы
Характеристика |
Единица измере ния |
Марганцево-цинковый с солевым электролитом |
Марганцево-цинковый со щелочным электролитом |
Литие вый |
|
Удельная энергоёмкость |
ккал/кг |
17-50 |
50-80 |
260-400 |
|
Вт-ч/кг |
20-60 |
60-90 |
300-450 |
||
Удельная мощность |
Вт/кг |
max |
20 |
20 |
50-100 |
min |
5 |
5 |
10-20 |
||
Таблица 42. Источники энергии
Источник энергии |
Плотность энергии, Дж/см3 |
Плотность мощности Вт/см3 |
Электрический конденсатор |
10-2 |
|
Электрический разряд |
10-4 |
108 - 109 |
Химическое взрывчатое вещество |
104 |
109 |
Сильноточный электронный пучок |
106 |
1013 - 1014 |
Ядерное взрывчатое вещество |
1010 - 1011 |
1016 - 1018 |
Сфокусированный мощный лазерный пучок |
1010 - 1012 |
1020 - 1022 |
Аннигиляция вещества (плотность 10 г/см3) |
1015 |
|
Лазеры
Плотность энергии в неодимовом стержне при хорошей накачке 0,5 Дж/см3
Поток, приводящий к повреждению оптических элементов 1 – 2 Дж/см2
Поток, который необходим для того, чтобы неодимовый стержень отдал всю накопленную в нем энергию – 6 Дж/см2
Поток приводящий к самофокусировке луча в неодимовом стекле 5 ГВт/см2 (при длительности импульса 0,1 нс это обеспечивается потоком в 0,5 Дж/см2)
Мощный непрерывный лазер ЛТ -1 (λ = 10600 нм) с прокачкой на смеси СО2 : N2 : Не = 1 : 20 : 20 с поперечной ее циркуляцией 2 – 3 м3/с отбирает 50 кВт тепловой мощности и создает лазерное излучение мощностью 5 кВт.
Газодинамический лазер с сильно нагретой смесью N2 : СО2 : Н2О под высоким давлением проходит сопло и имеет непрерывную мощность излучения 100 кВт при КПД 1 – 2% . При этом расход газа составляет 1 кг на 10 – 20 кДж энергии лазерного излучения
Химический лазер с возбуждением в результате реакции фтора с водородом (λ = 2700 нм) или дейтерием (λ = 3600 нм) и мощностью до 10 кВт.
Высокой мощностью и энергией обладают импульсно-периодические лазеры на парах меди (Т = 1800 К) или на парах солей меди (Т = 700 К). Накачка осуществляется от электронов, движущихся в газовом разряде. Лазерное излучение содержит две близкие (зеленые) линии 510,6 и 578,2 нм. При прокачке через трубу диаметром 5 см и длиной 1 м получена мощность в импульсе 40 кВт при длительности импульсов 15 – 20 нс и частоте следования 10 – 100 кГц. Средняя мощность - несколько десятков ватт при КПД ~ 1 % (возможно повышение до 1 кВт).
Созданы мощные лазеры на красителях с перестройкой частоты, а также лазеры на эксимерных молекулах, которые могут находиться только в возбужденном состоянии. Энергия накачки затрачивается на то, чтобы объединить разрозненные атомы в молекулы, которая распадается с испусканием света (возбуждение жидкого ксенона мощным пучком электронов, λ = 176 нм ) Энергия излучения достигает 200 Дж при КПД 10 %.
Сфокусированный мощный лазерный пучок создает плотность энергии 1010 - 1012 Дж/см3 и плотность мощности 1020 - 1022 Вт/см3.
Петаваттные фемтосекундные лазеры (всего 5 установок в мире) генерируют поля с интенсивностью 1019 Вт/см2. при фокусировке их излучения. Пиковая мощность лазера 0,56 ПВт, длительность импульса – 43 фс. Имеются возможности повышения мощности до 10 ПВт. Используется параметрическое усиление света нелинейный кристалл дидейтерофосфат калия.
