9(1). Применение фазовых переходов в технике и технологиях.

Фазовый переход- переход вещества из одной темодинамической фазы в другую при изменении внешних условий. Любая смена агрегатного состояния- фазовый переход. Переходы первого рода: плавление, кристаллизация, испарение, конденсация, сублимация, десублимация. Переходы 2-го рода: прохождение системы через критическую точку, переход металлов и сплавов в состояние сверхпроводимости, жидкого гелия в сверхтекучее состояние, аморфных материалов в стеклообразное состояние. Фазовые переходы 2-го рода происходят в тех случаях, когда меняется симметрия строения вещества. Применение: в тяжелой, пищевой и химической промышленности.

8(1). Законы сохранения к-ва движения (импульса), энергии и момента к-ва движения, их применение в технике и технологиях. Принцип реактивного движения.Из св-ва симметрии пр-ва — его однородности следует закон сохранения импульса, импульс замкнутой сис-мы не изменяется с течением времени. Закон сохранения импульса справедлив не только в классич физике но он выполняется и для замкнутых систем микрочастиц, подчиняющихся законам квантовой механики. Импульс сохраняется для незамкнутой сис-мы, если геометрическая сумма всех внешних сил=0. Закон сохр импульса носит универсальный характер и является фундаментальным законом природы. (dk/dt = 0). Закон сохранения момента импульса— векторная сумма всех моментов импульса относительно любой оси для замкнутой системы остается постоянной в случае равновесия системы. (т.е.момент импульса замкнутой системы относительно любой неподвижной точки не изменяется со временем).(dL/dt = 0). Из однородности времени следует закон сохранения механиче­ской энергии: в системе тел, между которыми действуют только консервативные силы, полная механическая энергия сохраняется, т. е. не изменяется со временем. Закон сохранения и превращения энергии — фундаментальный закон природы; справедлив для систем макроскопических тел и для микросистем. Энергия никогда не исчезает и не появляется вновь, она лишь превращается из одного вида в другой -(физическая сущность закона сохранения и превращения энергии) W= Wк + Wп = const. Принцип реактивного движения широко применяется для полетов, положен в основу ракеты. Закон сохр импульса объясняет принцип реактивного движения. При сгорании топлива повышается t’ и создается высокое давление, благодаря чему продукты сгорания с большой скоростью вырываются из сопла двигателя ракеты. При истечении газов ракета приобретает скорость в противоположном направлении.

10(1). Элементная база компьютера. Развитие твердотельной электроники. Технологии микроэлектроники. Развитие нанотехнологии. Элементная база компьютера: Релейный ЭВМ--компьютер Z3, на основе электрического реле.1941г. Ламповый ЭВМ 1943г -компьютер Colossus Mark 1 на 1500 электр.лампах. Транзисторные дискретные ЭВМ- 1955г компьютер на полупроводниковых и транзисторных диодах. Транзисторные интегральные ЭВМ 1968г- компьютер на интегральных схемах. Именно с него начинается развитие микропроцессоров. Твердотельная электроника- наиболее перспективное направление электроники, связанное с созданием приборов и устройств в миниатюрном исполнении с использованием интегральной технологии. Развитие твердотельной электроники: 19в М.Фарадей пришел к выводу, что с повышением температуры электропроводность исследуемого образца возрастает по экспоненциальному закону. А.С. Беккель обнаружил при освещении «плохого проводника» светом возникает фото ЭДС. В 1906 г К.Ф. Браун: переменный ток,пропущенный через контакт свинца и пирита не подчиняется закону Ома; св-ва контакта определяются величиной и знаком приложенного напряжения. В 1879. Э.Холл открыл новое явление- возникновение электрического поля в электр пластине золота с током, помещенной в магнитное поле, называется эффект Холла. В 1922г. О. Лосев создал генерирующий детектор. Первый твердотельный прибор-транзистор. Нанотехнологии в наст. время- это междисциплинарная область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретических обоснований и практических методов исследования анализа и синтеза и применение методов пр-ва и применения продуктов с заданной атомной массой путем манипулирования отдельных атомов и молекул. Развитие микроэлектроники : в рез-те совершенствования тонкопленочной технологии в течение последних лет удалось повысить степень интеграции. Тенденция к усложнению интегральных схем: от больших(БИС) до ультробольших (УБИС) и гигантских после 2000г_ выражается в увеличении числа транзисторов на кристалле. Технологии микпроэлектроники: транзисторы, интегральные схемы, большие и сверхбольшие интегральные схемы(аудио и видео- техника). Первая модификация транзистора- биополярный транзистор, 2-ая- гетероструктурный транзистор. В 1958 г Хилби предложил конструкцию микросхемы, эта конструкция стала основополагающей для изготовления интегральных схем.

11(1). Основные представления современной химии. Эволюционная химия. Синтез новых материалов и применение новых материалов в технике и технологиях. Химия- наука о превращениях вещ-в, сопровождающиеся изменением их состава и (или) строения. Химический эелемент- это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра. Р. Бойль сделал вывод: кач-во и св-ва вещ-ва зависят от того, из каких эл-ов оно состоит. Закон кратных отношений: если 2 хим. эл-та образуют друг с другом более одного соединения, то массы одного элемента, приходящегося на одну и ту же массу другого относятся как целые числа, обычно небольших. Атом- наименьшая частица химического элемента, являющаяся носителем его св-в. Вещество- это форма материи, обладающая массой покоя. Катион -положительно заряженный ион. Анион - отрицательно заряженный ион. Анод - полож.заряженный электрод. Полиморфизм-существование кристаллических вещ-в с одинаковым составом, но разной структурой. Аллотропия- существование одного и того же хим. эл-та в виде двух и более простых вещ-в, различных по строению и св-вам. Молекула – микрочастица, образовавшаяся из атомов и способная к самостоятельному существованию. Теория химического строения вещ-ва: св-ва вещ-ва определяются порядком связей атомов в молекулах и их взаимным влиянием. Периодический закон химических эдеентов- св-ва элементов находятся в периодической зависимости от заряда их атомных ядер. В совр.химии химические исследования проходят на молекулярном уровне. Эволюционная химия- это 4-ая концептуальная система химии, связанная с включением в хим.науку принципа историзма и понятии времени, с построением теории хим.эволюция материи ускорилась. Эволюц химия изучает процессы самоорганизации вещ-ва. Синтез новых материалов.в наст время в основном синтезируют керамику. Синтезируют огненную, термостойкую, химостойкую и высокотвердую керамику. В нашей стране впервые в мире синтезировали сверхтвердый материал- гексанит-Р, по твердости сравним с алмазом. Синтезированные материалы используют в строительстве, машиностроении, при создании сверхмощных двигателей, в энергетике и авиапромышленности, судостроении и т.д.

15(1). Современные представления об эволюции Вселенной, галактик, звезд и звездных систем. Вселенная - весь существу-ющий материальный мир безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе всего развития. Существует концепция большого взрыва: предполагается, что плотность вещ-ва вселенной была сравнимой с плотностью атомного ядра, и вся вселенная представляла собой ядерную каплю, по каким-то причинам капля взорвалась. Так и образовались вселенная и все ее объекты. Суще гипотеза пульсирующей вселенной: вселенная не всегда расширялась, а пульсировала между конечными пределами плотности. Сущ мнение, с самого начала протовещество, из которого впоследствии образовалась Вселенная, с гигантской скоростью начало расширяться. На начальной стадии это плотное в-во разлетелось, разбегалось во всех направлениях и представляло собой однородную бурлящую смесь неустойчивых, постоянно распадающихся при столкновении частиц. Остывая и взаимодействуя на протяжении миллионов лет, вся эта масса рассеянного в пространстве в-ва концентрировалась в большие и малые газовые образования, которые в течение сотен миллионов лет, сближаясь и сливаясь, превращались в громадные комплексы. В них в свою очередь возникали более плотные участки – там в последствии и образовались звёзды и даже целые галактики. Сущ концепция самоорганизации вселенной: все объекты вселенной были «рождены» из физического вакуума. Галактики- это громадные звездные системы, содержащие десятки, сотни миллиардов звезд. Звезда — небесное тело, в котором идут, шли или будут идти термоядерные реакции. Звезды рождаются из космического в-ва в результате его конденсации под действием гравитационных, магнитных и других сил. Под влиянием сил всемирного тяготения из газового облака образуется плотный шар — протозвезда, эволюция которой проходит три этапа. 1-ый этап эволюции - обособлением и уплотнением космического в-ва. 2-ой - стремительное сжатие протозвезды. В какой-то момент давление газа внутри протозвезды возрастает, что замедляет процесс ее сжатия, однако температура во внутренних областях пока остается недостаточной для начала термоядерной реакции. На 3-ьем этапе протозвезда продолжает сжиматься, а ее температура — повышаться, что приводит к началу термоядерной реакции. Давление газа, вытекающего из звезды, уравновешивается силой притяжения, и газовый шар перестает сжиматься. Образуется равновесный объект — звезда. Такая звезда является саморегулирующейся системой. Если температура внутри не повышается, то звезда раздувается. В свою очередь, остывание звезды приводит к ее последующему сжатию и разогреванию, ядерные р-ции в ней ускоряются. (температур-ный баланс восстановлен). Процесс преобразования протозвезды в звезду растягивается на миллионы лет.

12(1). Взаимосвязь атомно-молекулярного строения и химических св-в в-в. Периодическая таблица элементов Д. И. Менделеева. Трансурановые элементы и их применение в технике и технологиях. Химические св-ва вещ-ва зависят от того, из каких химических элементов оно состоит и от структуры молекул вещ-ва и от пространствен-ной конфигурации молекул. Вещ-ва, имеющие одинаковый состав и структуру, имеют одинаковые химические св-ва. Изомерия-явление, заключающееся в существовании хим.соединений, одинаковых по составу и молекулярной массе, но разных по строению и расположению атомов в пространстве и вследствие этого по св-ам. Конформация- пространственное расположение атомов в молекуле определенной конфигурации. Стереоизомерия- возникает в результате различий в пространственной конфигурации молекул, имеющих одинаковое химическое строение. Попытки систематизации химических элементов по их химическим св-вам делались многими учеными, начиная с 30-х годов XIX в. Д. И. Менделеев в 1869 г. разработал таблицу, в основу кот. положены атомные веса эл-тов, т. е. число протонов в ядрах атомов. Выяснилось, что химические св-ва эл-тов периодически зависят от этого числа. В 1911 г. Резерфордом была разработана планетарная модель атома. В основе теории лежит представление о закономерностях построения электронных оболочек (уровней) и подоболочек (подуровней) в атомах по мере роста числа протонов в ядре атома Z и числа электронов в оболочках атома. Сходство электронных конфигураций свободных атомов коррелирует с подобием их химического поведения. Химическая связь - это взаимное притяжение атомов, приводящее к образованию молекул и кристаллов. Валентность атомов показывает число связей, образуемых данным атомом с соседними атомами в молекуле. Основными видами химических связей явл-ся ковалентная и ионная. В ковалентной связи электроны атомов образуют общую орбиталь. В ионных связях электрон передается от одного атома к другому, и образуются противоположно заряженные атомы. Химические реакции - превращения одних в-в в другие, отличные от исходных по химическому составу или строению. Периодический закон элементов Менделеева: св-ва простых в-в, а также формы и св-ва соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины заряда ядра атома (порядкового № в таблице Мен.). Число протонов в ядре равно порядковому № элемента, а сумма чисел протонов и нейтронов соответствует его массовому числу. Периодическое изменение свойств элементов с увеличением порядкового номера объясняется периодическим изменением числа электронов на их внешних энергетических уровнях. Трансурановые элементы— радиоактивные химические элементы, расположенные в периодической системе элементов Д. И. Менделеева за ураном. Трансурановые элементы с атомным № более 103 назыв  трансактиноидами. Применение в различ областях науки и техники (приборостроении, космических технологиях), для создания ядерного оружия, применение в качестве  топлива  в ядерных реакторах (св-во выделять колоссальную энергию  при ядерной реакции).

13(1). Химические связи, химическое равновесие и принцип Ле Шателье. Экзотермические и эндотермические реакции и их применение в технике и технологиях. Химич связь — явление взаимодействия атомов, обусловленное перекрыванием электрон-ных облаков связывающихся частиц, которое сопровождается уменьшением полной энергии системы. Химич равновесие — состояние химической системы, в котором обратимо протекает одна или несколько химических реакций, причём скорости в каждой паре прямая-обратная реакция равны между собой. Для системы, находящейся в химическом равновесии, концентрации реагентов, температура и другие параметры системы не изменяются со временем. Принцип Ле Шателье-Брауна: Положение химического равновесия зависит от следующих параметров реакции: температуры, давления и концентрации. Факторы влияющие на химическое равновесие: 1)температура (при увелич t - химическое равновесие смещается в сторону эндотермической (поглощение) реакции, а при понижении в сторону экзотермической (выделение) реакции). 2)давление (при увеличении давления химическое равновесие смещается в сторону меньшего объёма веществ, а при понижении в сторону большего объёма. Этот принцип действует только на газы). 3)концентрация исходных ве-в и продуктов р-ции (при увеличении концентрации одного из исходных в-в химическое равновесие смещается в сторону продуктов р-ции, а при увеличении концентрации продуктов р-ции -в сторону исходных в-в). Катализаторы не влияют на смещение химического равновесия! Эндотермические р-ции- р-ции, сопровождающиеся выделением теплоты (относятся реакции разложения молекул на свободные атомы, восстановление металлов из руд, фотосинтез в растениях). Экзотермические р-ции- р-ции, сопровождающиеся выделением теплоты (горение, нейтрализация). Применение: в ресурсоэнергосберегающих технологиях, в химической, военной, строительной, пищевой, горнодобывающей промышленности.