Билет№10 Вопрос№1

Фото электрический эффект и его законы. Кванты света. Уравнение Эйнштейна. Применение фотоэффекта в технике.

Фотоэффектом называют вырывание электронов из вещества под действием света. Фотоэффект был открыт Генрихом Герцем, и исследован русским физиком Столетовым.

Немецкий физик Макс Планк предположил, что свет излучается отдельными порциями – квантами. Энергия каждой порции света прямо пропорциональна частоте излучения. Е = h·ν,

где h =6,6 3·10^-34Дж·с – Постоянная Планка

Объяснение фотоэффекта было дано Эйнштейном, который доказал, что свет имеет прерывистую структуру: излучённая порция световой энергии сохраняет свою индивидуальность и в дальнейшем, т.е. поглощаться может вся порция также целиком.

Уравнение Эйнштейна:һν=A+m·v²/2

Энергия порции света идет на совершение работы по вырыванию электронов из вещества и на сообщение им кинетической энергии.

Энергия кванта всегда больше работы выхода.һν >A

Предельная частота, при которой наблюдается фотоэффект, называется красной границей фотоэффекта: ν_min=A/һ

Законы фотоэффекта :

1.Количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1 секунду прямо пропорциональна поглощаемой за это время энергии световой волны.

2.Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от интенсивности света.

Открытие фотоэффекта имело огромное значение для понимания природы света. С помощью фотоэффекта заговорило кино и стало возможным передача движущихся изображений. Применение фотоэлектронных приборов позволило создать станки, которые без участия человека изготавливают детали по заданным чертежам, контролируют размеры деталей, включают уличное освещение. Всё это оказалось возможным благодаря вакуумным и полупроводниковым фотоэлементам..

Билет №10

Вопрос 2 Принцип действия тепловых двигателей. Кпд тепловых двигателей. Роль тепловых двигателей в народном хозяйстве. Тепловые двигатели и охрана природы.

Тепловые двигатели – это устройства, превращающие внутреннюю энергию топлива в механическую энергию (реактивные, турбинные, карбюраторные, двигатели внутреннего сгорания).

Рабочим телом у всех двигателей является газ, который совершает работу при расширении. Для того чтобы двигатель совершал работу, необходимо создать разность давлений по обе стороны поршня двигателя. Эта разность давлений достигается за счёт повышения температуры рабочего тела на сотни градусов по сравнению с температурой окружающей среды. Холодильником тепловых двигателей является атмосфера.

КПД двигателя равен отношению работы, совершаемой двигателем, к количеству теплоты, полученному от нагревателя.A=Q₁- Q_2,

ŋ=А/Q₁ ·100%

где Q₁ – количество теплоты нагревателя, Q₂ – количество теплоты холодильника.

КПД всегда меньше 1.

Сади Карно создал идеальную тепловую машину, где в качестве рабочего тела использовал идеальный газ.

ŋ=T₁- Т₂/ Т₁·100%

где Т₁ – температура нагревателя, Т₂ – температура холодильника.

Применение тепловых двигателей имеет большое значение на тепловых электростанциях, где они приводят в движение роторы генераторов, на атомных электростанциях, на железнодорожном транспорте, на водном транспорте.

Применение тепловых двигателей связано с воздействием на окружающую среду. Тепловые двигатели отводят в окружающую среду большое количество теплоты, что приводит к постоянному повышению температуры на Землю. Это создаёт угрозу таяния ледников и повышения уровня мирового океана. Также топки тепловых двигателей выбрасывают в атмосферу вредные для растений, животных, человека вещества: оксиды серебра, азота, углеводорода. Это составляет ряд проблем перед обществом: требуется проводить ряд мероприятий по охране окружающей среды.