13. Электромагнитная теория Максвелла.

Поля бывают скалярные (t в помещении), векторные (магнит поле земли), тензорные

Явление ЭМ индукции – возникновение в проводящем контуре эл тока под действием переменного магн поля, прониз плоскость контура.

Закон Ампера – факт порождения магн поля эл током.

Скорость ЭМ волн в вакууме = 3*10^8 => свет=ЭМ волна. Относительно земли свет распростр с одинак скоростью.

14. Специальная теория относительности и общая теория относительности.

Принципы ОТО

Принцип эквивалентности инерции и гравитации –произв одинак эффект. Интер и гравит массы равны. Силу тяжести можно создать или уничтожить переходом в систему отсчета, движ с ускорением. Находясь внутри неинерц СО, невозм определить, покоится она или ускоренно движется.

Общий принцип относительонсти. Во всех системах отсчета законы физики имеют одинак вид. Два события, одновр в одной СО, оказ-ся неодновр в другой, движущ-ся относительно нее. Абсолютного времени не существует.

Осн уравнение ОТО: кривизна простр и врем=физич хар-ки материи (грав масса)

3 эффекта, подтв ОТО:

1)отклонение свет луча гравит массой

2)прецессия орбиты меркурия

3)гравитационное красное смещение в спектрах массивных светящихся обхектов

Спец ТО:

1)скорость света во всех СО – 3*10^8/

2) спец принцип относит – во всех ИСО законы физики имеют одинак вид. Никакими мех ЭМ опытами нельзя установить, нах-ся ли СО в состоянии покоя или равномер и прямолин движения.

15. Классификация элементарных частиц и виды фундаментальных взаимодействий.

Класс-я элем частиц по спину:

Спин – момент импульса элем частиц.

Полуцелый спин (оборот на 720 чтобы приянть целое значение) – прот, нейтр, электр.

Целый спин (бозоны) – фотоны (оборот на 360)

Классиф по видам взаимодействия:

1. Адроны участв в сильном взаимод между протонами и нейтронами внутри атома.

2. Лептон участв в слабом взаимод между электронами, люонами.

Античастицы – позитрон (электрон). Эквивалентна по массе и противополж по знаку.

Радиоактивность – способ ядер атома превращаться в другие.

Период полураспада – период, за котор половина атома превращ в другой.

2 энергетически выгодных процесса:

1)распад тяж ядер (атом нейтрон бомба)

2)сляние легких ядер (+дефект массы=водор бомба)

Процессы, проходящ в водор бомбе эквив процессам в недрах звезд.

Изотоп – соединение, эквив элементу по заряду и отлич-ся по массе. Дейтерий и тритий.

Альфа частица – ядро гелия-4. Бета-распад – поток электронов. Гамма – короткие волны.

16. Взаимоотношения структур в микромире (строение атома, волновая функция, принципы неопределённости и дополнительности и др.).

Микромир — невидимый мир микрообъектов: атомов, электронов, нейтронов, протонов и пр.

Атом - наименьшая возможная частица любого из простейших химических веществ, называемых элементами. Атом состоит из атомного ядра и электронов. В начале 20 века вызываются представления о строении атома.

1903 год – модель кекса или пуддинга. В атоме хаотично расположены отрицательно заряженные электроны.

1911 год – Резенфорд предлагает планетарную модель – в центре положительно заряженное ядро и по орбите движутся положительно заряженные электроны.

Принцип неопределенности (Гейзенберг) – Определить все характеристики элементарных частиц невозможно. Приобретение данных об одних свойствах объекта связано с потерей информации о других свойствах. Этот принцип базируется на волновой функции Шредингера – псифункции. Вероятность нахождения частицы в определенном объеме тем выше, чем выше интенсивность псиволн. Волновая функция - величина, полностью описывающая состояние микрообъекта (например, электрона, протона, атома, молекулы) и вообще любой квантовой системы (например, кристалла).

Принцип дополнительности (Бор)– данные других экспериментов могут учитываться , но ни в коем случае не составлять единого целого.

Принцип соответствия (Бор) – каждая новая теория будет справедлива, только если быдет включать предшествующую ей теорию, подтвержденную опытными данными как частный случай.

17. Понятие молекулы и основные направления развития химии.

Молекула – это структурная единица химии. Наименьшая частица вещества сохраняющая его свойства. Состоит из ядер атомов и электронной оболочки, которая образована их внешними электронными оболочками.

Основные направления развития химии:

-Учение о составе (17 – сер 19 вв) связано с именем р. Бойля. Он предложил первое научное определение химического элемента. Под химическим элементом он понимал предел разложения вещества. Бойль делает важный для становления химии вывод: свойства вещества зависят от того, из каких элементов он состоит. Следующим крупным достижением было введение И. Рихтером представления о химическом соединении. Он формулирует закон эквивалентов. Упорядоченность, с которой элементы взаимодействуют друг с другом, он назвал стехиометрией (мерой элементов, входящих в состав химического вида). Оно имеет следующий вид: элементы взаимодействуют друг с другом в строго ограниченных количествах, что отражается в виде пропорциональных чисел при переходе от одного вещества к другому. Всё учение о составе называют законами стехиометрии как раз благодаря Рихтеру. Следующим законом стехиометрии называется закон постоянства состава, открытый Ж. Прустом. Химические соединения в отличие от смесей и растворов обладают постоянным составом, атомы в них прочно связаны друг с другом. Последним важным стехиометрическим законом является закон кратных отношений Дж. Дальтона: если два химических элемента образуют друг с другом более одного соединения, то массы одного элемента, приходящиеся на одну и ту же массу другого относятся как целые числа, обычно небольшие. В 1811 г. итальянский физик и химик А.Авогадро ввел понятие молекулы – соединение атомов, обладающее самостоятельным существованием. Он установил, что при одинаковых условиях (например, давление) равные объёмы газов содержат равное число молекул. Грамм-молекула любого газа занимает объём 22,41 литра, в этом объёме содержится 6,02 * 10^23. В 1869 году Д.И. Менделеев открыл периодический закон, смысл которого стал понятен после открытия строения атома. В современной трактовке этот закон звучит так: свойства элементов находятся в периодической зависимости от заряда их атомных ядер.

-Учение о структуре (2 пол 19 в). Долгое время при получении при том же составе иных свойств этому не придавали значения: это считалось только ошибкой эксперимента. Первым о том, что свойства вещества определяются связями в молекулах, догадался А.М. Бутлеров. Он разрабатывает теорию химического строения. Эта теория объяснила существование изомеров (эквивалентных по составу, но различных по структуре). Все вещества могут пребывать в 4 агрегатных состояниях: газообразном, жидком, твёрдом и состоянии плазмы. Эти состояния отличаются по силам межмолекулярного взаимодействия.

-Учение о процессе химических реакций (20 в) свойства вещества определяются его составом, структурой и организацией системы, в которой это вещество находится. Учение о химических процессах – область науки, в которой существует наиболее глубокое взаимопроникновение физики, химии и биологии. В основе этого учения находятся химическая термодинамика и химическая кинетика. Способность веществ подвергаться химическим превращениям определяется их реакционной способностью (природой реагирующих веществ – составом, строением, характером химической связи), энергетическими факторами, определяющие возможность протекания процесса, кинетическими факторами, определяющими скорость его протекания

Химический катализ Катализ изучает физическая химия, которая указывает на связь между химическими и физическими процессами. Реакционная способность вещества на 50% зависит от его состава и структуры и на 50% - от реагента его реакции. Возможность осуществления реакции, перестройки химических связей определяют законы термодинамики.

(Например, уменьшение свободной энергии равно работе, совершаемой системой в изотермическом процессе. Сохранение постоянной температуры у организмов происходит за счёт того, что производимая ими работа идёт за счёт уменьшения свободной энергии). В процессе химической реакции её свободная энергия переходит на более низкий уровень. Термодинамические уравнения гласят, что реакция возможна только при уменьшении энергии веществ и увеличении энтропии.

18. Строения молекул и свойства веществ.

Молекула - это наименьшая частица данного вещества. Молекула состоит из ядер атомов и электронной оболочки, которая образована их внешними электронными оболочками.

Особенности строения молекул определяют свойства вещества, состоящего из этих молекул.

Строение и свойства металлов: Характерной особенностью металлической связи является формирование атомного остова и обобществление электронов, что создает условия для электрической проводимости. Проводники электричества обычно обладают высокой теплопроводностью. Специфическим свойством металлов является ковкость, она определяется возможностью сдвигания атомных ядер друг относительно друга. С этим вязана и плавкость.

Строение и структура воды: Связь в молекулах воды является водородной. Электроотрицательный атом кислорода притягивает к себе электроны атомов водорода, из-за чего молекула имеет изогнутое состояние и является заряженной (диполь: атомы кислорода положительно заражены, атом водорода частично отрицательно заряжен). Вода обладает уникальными тепловыми свойствами, что обеспечивает жизнь многих организмов. Температура кипения воды очень высока. Испарение воды сопровождается охлаждением (пот, отдышка) Плотность воды максимальна при 4 градусах, она увеличивается по мере приближения к 4 градусам и начинает уменьшатся, после прохождения этой отметки. В твердом состоянии вода обладает меньшей плотностью, чем в жидко, поэтому лед не опускается на дно океана. Вода обладает копиллярностью – свойство воды подниматься по тонкой трубке. Вода обладает клейкостью. Поверхностное натяжение воды высокое – когезия.

Строение и свойства углерода: Углерод лежит в основе всех органических соединений. Углерод может образовывать огромное количество связей. Углерод обладает валентностью 4. Уникальное свойство – он может образовывать цепи и кольца, в том числе и кратные. ( ещё могут кислород и фосфор) Свойства органических веществ определяются присоединенными к углеродному скелету элементами и химическими группами.

19. Понятие фазы и фазового перехода.

Фазы – устойчивые агрегатные состояния.

Фазовое равновесие - равновесное существование фаз.

Система может находиться в одной фазе или сразу в нескольких.

Испарение и конденсация – фазовые переходы.

Фазовые переходы первого рода происходят, если температура во время перехода постоянна, но при этом меняется объём и энтропия. Происходят при высоких температурах (парообразование). Энтропия растет, выделяется теплота.

Фазовые переходы второго рода связаны с изменением симметрии системы. Точка перехода меняет количество одинаково ориентированных спинов.

Эффекты сверхтекучести (способность проводить теплоту без потерь) и сверхпроводимости (при низких темп, сопротивление проводников резко снижается и практически исчезает.)