10 Ядерная энергия и проблемы ее использования. Термоядерный синтез.

Ядерная энергия — это энергия, содержащаяся в атомных ядрах и выделяемая при ядерных реакциях. Известны экзотермические ядерные реакции, высвобождающие ядерную энергию.

Для получения ядерной энергии используют цепную ядерную реакцию деления ядер урана-235 или плутония. Ядра делятся при попадании в них нейтрона, при этом получаются новые нейтроны и осколки деления. Нейтроны деления и осколки деления обладают большой кинетической энергией. В результате столкновений осколков с другими атомами эта кинетическая энергия быстро преобразуется в тепло. Другим способом высвобождения ядерной энергии является термоядерный синтез. При этом два ядра лёгких элементов соединяются в одно тяжёлое. Такие процессы происходят на Солнце.

Многие типы атомных ядер являются неустойчивыми. С течением времени часть таких ядер самопроизвольно превращаются в другие ядра, высвобождая энергию. Такое явление называют радиоактивным распадом.

Энергия деления ядер урана или плутония применяется в атомных бомбах, ядерных ракетах, ядерных снарядах и минах. В атомных электрических станциях ядерная энергия используется для получения электроэнергии и для отопления. Деление ядра лежит в основе двигателей атомных ледоколов, атомных подводных лодок, атомных авианосцев. Использованием ядерной энергии в целях электрификации и теплофикации занимается ядерная энергетика. Энергия термоядерного синтеза применяется в водородной бомбе.

Атомные электростанции выделяют очень опасные ядерные отходы, которые могут вызвать рак, мутации (изменения ДНК) и даже смерть человека. Сегодня жидкие отходы просто откачиваются в моря, газообразные – в воздух. Запас твердых отходов накапливается. Небольшая их часть сейчас сбрасывается в моря. В основном опасный мусор закапывается, а также хранится на земле в контейнерах, в которых в любой момент могут появиться щели.

Термоядерная реакция (синоним: ядерная реакция синтеза) — разновидность ядерной реакции, при которой лёгкие атомные ядра объединяются в более тяжёлые ядра.

Управляемый термоядерный синтез— синтез более тяжёлых атомных ядер из более лёгких с целью получения энергии, который, в отличие от взрывного термоядерного синтеза (используемого в термоядерных взрывных устройствах), носит управляемый характер. Управляемый термоядерный синтез отличается от традиционной ядерной энергетики тем, что в последней используется реакция распада, в ходе которой из тяжёлых ядер получаются более лёгкие ядра.

Одним из действенных способов уменьшить влияние человека на природу является увеличение эффективности использования энергии - энергосберегающие технологии. Добыча ископаемых видов топлива (нефть газ уголь) и их сжигание для получения тепла пагубно отражается на экологии. Примеры: энергосберегающие лампы и системы вентиляции (уменьшение энергозатрат при сохранении производительности). Подобные сберегающие технологии прменяются в Европе в строительстве домов, энергопотребление такого дома в 10 раз экономичнее отечественной хрущевки.

9. Всякое вещество, помешенной в магнитное и электрическое поле испытывает воздействие со стороны этого поля. Это воздействие для разных веществ различно, соответственно различна и реакция веществ на поле.

Диэлектрики - это вещества, не проводящие электрического тока. Молекулы диэлектрика эквивалентны электрическим диполям.

В отсутствие внешнего электрического поля электрические моменты диполей диэлектрика, не являющегося сегнетоэлектриком, расположены хаотично, и их результирующий момент равен нулю. Во внешнем же электрическом поле диэлектрики поляризуются, т.е. переходят в состояние, когда дипольные моменты молекул отличны от нуля. В таком состоянии диэлектрики называются поляризованными.

Различают: - ориентационную поляризацию, которая состоит в повороте осей жестких диполей молекул полярного диэлектрика вдоль направления электрического поля;

- электронную поляризацию диэлектрика с неполярными молекулами, состоящую в возникновении у каждой молекулы индуцированного электрического момента и осуществляющуюся в жидкостях и газах;

- ионную поляризацию в кристаллических диэлектриках, например, в Nа-Сl, имеющих ионные кристаллические решетки, состоящую в смешении положительных ионов решетки вдоль поля, а отрицательных - в противоположную сторону.

В результате образуются в противоположных направлениях как бы дополнительные (поляризационные) заряды, создающие внутри диэлектрика дополнительное поле, направленное против внешнего поля.

Диэлектрики широко используются в конденсаторах. Емкость конденсатора будет тем больше, чем больше диэлектрическая проницаемость диэлектрика, расположенного между пластинами.

Пьезоэлектриками называется группа кристаллических диэлектриков, у которых в отсутствие внешнего электрического поля при механических деформациях в определенных направлениях на гранях кристаллов возникают электрические заряды противоположных знаков. Обратный пьезоэлектрический эффект заключается в изменении линейных размеров под действием электрического поля. Пьезоэлектрическим эффектом обладают кварц, турмалин и ряд других веществ. Широко используются искусственные пьезоэлектрики на керамиках - титанат бария и цирконат титанат свинца (ЦТС). Эффект широко используется в радиотехнике в генераторах высоких частот высокой стабильности и точности, в которых кварцевые или керамические пластины с металлизированными обкладками используются в качестве стабилизаторов частоты. Прямой пьезоэффект используется в пьезозажигалках, в звукоснимателях электропроигрывателей грампластинок, в эхолокаторах и во взрывателях. Обратный пьезоэффект используется а излучателях ультразвука или звуку. Ультразвук широко используется в медицине, в морской технике и в промышленности.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------

8.Магнитное и электр.поле всегда воздействует на вещество, помещеннре в него.Воздействие это различно для разных веществ,реакция на поле их также различна. Магнетик - вещество, способное намагничиваться во внешнем магнитном поле. По своим магнитным свойствам магнетики подразделяются на парамагнетики, диамагнетики и ферромагнетики.Для хар-ки намагничивания в-ва вводится вектор интенс-ти намагничивания,пропорц.векторной сумме магнитных моментов молекул.нах.вед-це объёма: ,где х-магнитная восприимчивость в-ва,Н-напряж-ть поля.У диамагнетиков х<0, у парамагнетиков >0.Внося диамагнетики в поле, мы ослабляем его, парамагнетиков-усиливает. Диамагнетики(инертные газы,нек.ме(цинк.золото,ртуть), кремний,фосфор и мн.орган.соединения. Парамагнетики(газы(кислород,окись азота),платина,палладий,соли железа,кобальта и никеля.и сами эти ме.Ферромагнетизм-совокупность магнитных свойств и явлений в магнитных кристаллических веществах (ферромагнетиках), обладающих самопроизвольной намагниченностью.К ферромагн.отн-ся железо,никель,кобальт и нек.сплавы.Магн.инд-ия В хар-ет величину магн.поля и связана с напр-ью Н: где м0-относ-ая проницаемость вакуума, м-…в-ва. Ферромагн.усиливают поле в сотни и тысячи раз,т.к.у них есть молекулярные токи,кот.ориентируясь по полю,усиливают его воздействие.Феромагнетизм широко используется в катушках индуктивностидля увеличения зн-ия инд-ти при малых габаритах, т.к. индуктивность равна: где S-сечение сердечника, l-длина магн.сил.линии.Широко исп-ся в трансформаторах,электро- и обычных магнитах. Ферриты-порошкообразные ферромагнетики,спрессован.с диэл.наполнителем в твёрдое состояние.Они обл.пониж.потерями на вихревые токи.Поэтому исп-ся в высокочаст.индуктивностях.Магнитострикция-явление,при кот.измен-ся формы и объёмы ферромагнетика при намагничивании.Исп-ся в ультразвук.магнитострикционных вибраторах.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

7.В проц-е развития пр-ва для разл. сис-м и техн. устройств требуются мат-лы с разл. св-ми, раб-ми в разных внешних усл. и подверг-ся различным внешним воздействиям. В посл-ие дес-ия применение стали находить ис-ые орг. мат-лы, обладающие разл. св-ми, многие из кот. можно задавать при их пр-ве, получая материалы с наперед заданными свойствами.Орган. в-ва - соединения углерода с другими в-ми. Углерод образует соед-я с мн.эл-тами и обладает наиболее выраженной спос-ю к обр-ию молекул цепного и циклического строения. Скелет таких молекул может сост. из практически неогр. числа атомов углерода, соединенных друг с другом и включать в себя и другие элементы. Для соед-ий углерода характерно явление изомерии, т. е. сущ-ие веществ, одинаковых по составу и молекулярной массе, но различающихся последовательностью сцепления атомов или расположением их в пространстве и поэтому различных по физ. и хим. св-ам.

Все органические вещества делятся на три класса: ациклические - соединения с незамкнутыми цепями; изоциклические, в молекулах которых имеются циклы из атомов углерода; гетероциклические, в молекулах которых имеются циклы, содержащие кроме углерода атомы О, N, S, Р, Аs и другие. Основным поставщиком орг. веществ в прир. явл. раст-ый и жив-ый мир. Раст-ия усваивают из атмосферы угл. газ и с помощ. хлорофилла и солнечной энергии образуют орг. в-ва, явл-ся строительным материалом для самих раст. Животные накапливают орг. в-ва в своем теле, которые после их гибели, переходят в почву, разлагаются, а затем поглощаются растениями. В результате развития орг. химии оказалось возможным создание шир. спектра ис-ых орг. веществ, кот. нашли применение в технике, медицине, биологии. Так были созданы каучуки, необходимые в резиновой промышленности, синтетические волокна для техники и легкой промышленности, пластические массы, широко используемые в технике, красители, медикаменты, кинофотоматериалы, стимуляторы роста растений, средства борьбы с вредителями и многое другое. Полимеры - химические соединения с высокой молекулярной массой, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся группировок. Прир. полимерами явл. белки, НК, природные смолы. Синтетическими полимерами ис-ого происхождения являются производные от углеводородов. Эластомеры-это полимеры, способные к большим обратимым, так называемым высокоэластическим, деформациям в широком диапазоне температур (для большинства Э. — от —60 до 200 °С). Типичные представители Э. — каучуки и резины на их основе.. Пластмассы - материалы, содержащие в своем составе полимер, который в период форм-ия изд.находится в вязко текущем или высокопластичном состоянии, а при эксплуатации - в стеклообразном или кристаллическом состоянии. В зав-ти от характера процессов, сопутствующих формированию изделий, пластмассы делятся на реактопласты и термопласты. Реактопласты (термореактивные пластмассы) — пластмассы, переработка которых в изделия сопровождается необратимой химической реакцией, приводящей к образованию неплавкого и нерастворимого материала; при этом пластик необратимо утрачивает способность переходить в вязко текучее состояние. При форм-ии термопластов не происходит отверждения, и материал в изделии сохр. спос-ть вновь переходить в вязко текучее состояние. Пластмассы нашли широчайшее применение в технике для изготовления всевозможных крепежных и изоляционных изделий, корпусов приборов и машин, труб и пр.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------