rettsgi tmakrk s ttelek fizikbl, 2010

01. ttel: A halad mozgsok - Egyenes vonal egyenletes, s egyenletesen

vltoz mozgsok. Egyenes vonal mozgsok szuperpozcija.

- A mozgsokra jellemz fizikai mennyisgek, mrtkegysgeik.

- A mozgsok analitikus s grafikus lersa. - A mozgsok dinamikai elemzse. - Egyszer htkznapi pldk halad mozgsokra.

02. ttel: Periodikus mozgsok - Egyenletes krmozgs, harmonikus rezgmozgs.

A kt mozgs kapcsolata. - A mozgsokra jellemz fizikai mennyisgek,

mrtkegysgeik. - A mozgsegyenletek. - A mozgsok dinamikai jellemzse. - A rezg test energija, a rezonancia jelensge. - Pldk a felsorolt mozgsokra, jelensgekre.

03. ttel: Az er - Az er, a tmeg, a lendlet fogalma. - Newton trvnyei. - Az erk fajti, ertrvnyek a fizikban. - Htkznapi pldk tkzsekre, srldsra,

rugalmas erkre.

04. ttel: Mechanikai egyensly - A tmhoz kapcsolhat fogalmak,

mrtkegysgeik. - Egyszer gpek. - A mindennapi letben hasznlt egyszer gpek

mkdse, hasznossga.

05. ttel: Htguls - A hmrsklet, a hmennyisg, a htguls

fogalma. - Hmrsklet mrse. - Szilrd testek, folyadkok, gzok htgulsa, a

htgulst ler sszefggsek. - Mindennapi pldk a htguls felhasznlsra,

kros voltra, htguls a termszetben.

06. ttel: Gzok llapotvltozsai - A gzok llapotjelzi s mrtkegysgeik. - A gzok llapotegyenlete. - Az llapotvltozs fogalma, gztrvnyek. - Nevezetes llapotvltozsok, (izobr, izochor,

izoterm, adiabatikus), brzols pV diagramon, a htan els fttelnek alkalmazsa a fenti llapotvltozsokra.

- Az idelis gz kinetikus modellje. - A tmhoz kapcsolhat termszeti jelensgek s

egyszer berendezsek mkdsnek magyarzata.

07. ttel: A termodinamika fttelei - A bels energia, a hmennyisg, a trfogati

munka fogalma. - Az I. fttel s alkalmazsai htani

folyamatokban. - A II. fttel mint a spontn folyamatok irnynak

meghatrozsa. - A II. fttel, a hergpek hatsfoka. - Perpetuum mobile. - Egyszer termodinamikai gpek.

08. ttel: Halmazllapot-vltozsok, fajh - A szilrd, a cseppfolys s a lgnem

halmazllapot ltalnos jellemzse; gz, gz, teltett gz, pratartalom fogalma.

- Az olvads/fagys, prolgs/forrs, lecsapds, szublimci folyamata, jellemz mennyisgei, mrtkegysgeik.

- A folyamatokat befolysol tnyezk. - A halmazllapot-vltozsok jellemzse

energetikai szempontbl. - Fajh, hkapacits, bels energia, hmrsklet

fogalma, mrtkegysgeik. - Htkznapi pldk fzistalakulsokra.

09. ttel: Idben lland erterek - Az elektromos ertr fogalma, jellemzse:

trerssg, potencil, feszltsg, ervonalak. - Egyszer elektrosztatikus erterek. - A mgneses ertr fogalma, jellemzse: indukci,

fluxus, ervonalak. - A gravitcis klcsnhats, gravitcis ertr. - Pldk a mindennapi letbl; fldels, rnykols,

kondenztor, elektromgnes alkalmazsa.

10. ttel: Az elektromos ram - Az elektromos ram fogalma, ramforrsok, az

elektromos ramkr. - Ohm trvnye. - Az ram hhatsa-teljestmnye, munkja,

gyakorlati vonatkozsok. - Az ram mgneses, vegyi, biolgiai hatsai.

Elektrolzis, Faraday-trvnyek. - A vltakoz ram fogalma, jellemzi, vltakoz

ram berendezsek.

11. ttel: Az elektromgneses indukci - ram s mgneses tr klcsnhatsa, Lorenz-er. - A mozgsi indukci jelensge, rtelmezse a

Lorenz-er alapjn. - A nyugalmi indukci jelensge. - Lenz trvnye. - Gyakorlati alkalmazs, az elektromos ram

ellltsa, szlltsa, genertorok, a transzformtor.

rettsgi tmakrk s ttelek fizikbl, 2010

12. ttel: A fny - A geometriai optika, lekpezs, gyakorlati

felhasznls. - A fny mint hullm; a polarizci, az elhajls, az

interferencia, a diszperzi fogalma. - Foton, foteffektus, a fny ketts termszete. - Fnysebessg, a fnysebessg mrse, a

fnysebessg mint hatrsebessg. - A lzer. 13. ttel: Hullmok - A mechanikai hullmok jellemzi. - A hullmok terjedsi tulajdonsgai. Interferencia,

llhullm. - A hang. - Az elektromgneses hullmok jellemzi. - Elektromgneses spektrum, rezgkr,

fnykibocsts, fnyelnyels.

14. ttel: Az energia fajti, munka, teljestmny

- Mechanikai energik, bels energia, kondenztor, tekercs energija, a foton energija, magenergia.

- A munkattel. - Teljestmny, hatsfok. - Energiatalakuls, -talakts. - Pldk a mindennapi letbl.

15. ttel: Megmaradsi trvnyek (energia, tmeg, lendlet, tlts)

- A lendletmegmarads trvnye, tkzsek. - Mechanikai energik megmaradsa. - Konzervatv erk fogalma, konzervatv mez,

potencil. - Energiatalakuls rezgkrkben. - A htan I. fttele mint az energiamegmarads

trvnye. - A tltsmegmarads trvnye. - Tmegenergia ekvivalencia, sztsugrzs,

prkelts.

16. ttel: Az atom szerkezete - Az anyag atomos szerkezetre utal jelensgek.

Avogadro trvnye. - Az elektromossg elemi tltse, az elektron mint

rszecske. - Az atom felptse. Rutherford szrsksrlete. - Atommodellek.

17. ttel: Magfizika - Az atommag felptse, ktsi energia,

tmegdefektus. - Magtalakulsok, radioaktv bomlsok,

maghasads, lncreakci. - Sugrzsok, sugrzsmrs, felhasznlsuk. - Atomreaktor, atombomba, hidrognbomba.

18. ttel: Az anyag ketts termszete - Hullmtulajdonsgok. - Az anyaghullm fogalma; de Broglie-fle

hullmhossz. - Fotoeffektus, Einstein-fle fnyelektromos

egyenlet, fotocella, a fny ketts termszete.

19. ttel: Csillagszat - Naprendszer, Kepler-trvnyek. - Bolygk, llcsillagok s egyb termszetes s

mestersges gitestek. - A Nap tulajdonsgai, energiatermelse. - Az srobbans elmlete, a vilgegyetem

szerkezete. - A csillagszat vizsglati mdszerei.

20. ttel: Gravitci - Tmegvonzs trvnye. - Nehzsgi er, nehzsgi gyorsuls, sly,

slytalansg. - Kozmikus sebessgek.

1. ttel Halad mozgsok Vonatkoztatsi rendszer: ltalunk tetszlegesen vlasztott s rgztett koordintarendszer, melyben lerjuk a testek mozgst. Helyvektor: a vonatkoztatsi rendszernk origjbl egy adott pontba mutat vektor. Mozgs: Akkor mozog egy test, ha a hozz hzott helyvektor idben vltozik. Elmozduls: A test elmozdulsa t1 idpontbl a t2 idpontig egy rD -rel rhat le. Ez a vektor a testhez t1 idpontban hzott helyvektor vgpontjbl indul s a testhez t2 idpontban hzott helyvektor vgpontjba mutat. 12 rrr -=D [ ] mr =D t: a test ltal megtett t a t1 idpillanattl a t2 idpillanatig egy szmmal (skalrral) adhat meg. A sD t a test plyjnak hossza.

tlagos sebessg: sszes

sszes

tsv

DD

= [ ]smv =

tlagsebessg: sszes

sszes

trv

DD

>=< [ ]smv =><

Gyorsuls: tva

DD

= [ ] 2sma =

Egyenes vonal egyenletes mozgs: azok a mozgsok, amik egy egyenes mentn trtnnek s egysgnyi id alatt egysgnyi elmozduls trtnik, brmekkork is a vizsglt idtartamok.

vts =

t

v

t

s

t

a

.llv = vll

ts

== . 0=a

Egy test akkor vgez egyenes vonal egyenletes mozgst, ha a r hat erk eredje nulla. Egyenes vonal egyenletesen vltoz mozgs: egyenl idk alatt, azonos mrtkben vltozik

a sebessg, brmekkork is a vizsglt idkzk. 20 2tatvr +=

t

v

t

s

t

a

all

tv

== . 2

.2all

ts

== , ha 00 =v 0. = lla

Egy test akkor vgez egyenes vonal egyenletesen vltoz mozgst, ha a r hat erk eredje lland s nem nulla, valamint a r hat erk eredjnek irnya a mozgsa sorn nem vltozik. Egyenes vonal mozgsok szuperpozcija: egy test az adott vonatkoztatsi rendszerben tbb egymstl fggetlen irnyba is mozoghat. Ekkor az ered mozgst meghatrozhatjuk az egyes mozgsok sebessgvektorainak sszegvel.

2. ttel Periodikus mozgsok

Periodikus mozgsok

Ha egy folyamatot jellemz fizikai mennyisgek ismtld vltozsuk kzben egyenl idkznknt azonos rtkeket vesznek fel, a vltozs periodikus.

Az az idtartam, amely alatt egyszer jtszdik le a periodikus vltozs ismtld szakasza, a peridusid. Jele: T. Az a mennyisg, amely megmutatja a periodikus vltozsok egysgnyi id alatt bekvetkez ismtldseinek a szmt, a frekvencia. Jele: f. Mrtkegysge a hertz.

Jele: Hz, 1Hz= . A peridusid s a frekvencia azonos szempontbl (az ismtldsek teme,

gyakorisga szempontjbl) jellemzi a periodikus vltozsokat. A kzttk lv kapcsolat:

illetve

A peridusid s a frekvencia teht egyms reciprokai.

Periodikus mozgs a forgmozgs (ahol a forgstengely a testen bell tallhat s a test nem pontszer), valamint a krmozgs (ahol a test pontszer).

Egyenletes krmozgst vgez az anyagi pont akkor, ha krplyn egyenl idkzk alatt brmilyen kicsinyek is ezek egyenl utakat tesz meg mindig ugyanabban a krlfutsi irnyban. A t id alatt megtett s t (vhosszsg) teht arnyos az idvel:

ahol v az lland sebessg nagysgt jelenti. A sebessg irnya a plya rintjnek irnya, amely pontrl pontra vltozik, gy a mozgs gyorsul mozgs. Az egyenletes krmozgsnl a gyorsuls a kr kzppontja fel mutat, mivel a sebessg nagysga nem vltozik (ebbl kvetkezik, hogy a gyorsuls merleges a sebessgre), s nagysga:

Ezt hvjuk centripetlis gyorsulsnak (acp)

Tovbbi jellemz mennyisg a fordulatszm: az idegysg alatt befutott krk szma. Jele: n, Mrtkegysge: .

A krplyn egyenletesen mozg test sebessge lland, ezt kerleti sebessgnek hvjuk. Az egyenletes krmozgs defincija szerint a test ltal befutott vhossz s az ehhez szksges id egyenesen arnyos, ez adja a sebessg nagysgt:

2. ttel Periodikus mozgsok

Mivel az egyenletes krmozgst vgz test sebessge lland nagysg, ezrt ha ismerjk egy adott hosszsg v befutshoz szksges idt, a kerleti sebessg mr kiszmthat. Az egy kr befutshoz szksges id a T peridusid, s a befutott v hossza egyenl a kr kerletvel (2r), gy a kerleti sebessg:

Az egyenletes krmozgst vgz testhez a kr kzppontjbl hzott sugr szgelfordulsnak s a szgelforduls idejnek hnyadost szgsebessgnek nevezzk. Jele: . Mrtkegysge

A kerleti sebessg s a szgsebessg kztti sszefggst a sugr adja meg:

Fentebb mr lert centripetlis gyorsulsbl addik a testre hat erk eredje:

Mivel a gyorsuls a kr kzppontjba mutat, ezrt ha egyenletes a krmozgs, akkor a krplyn mozg testekre hat erk eredje minden esetben a kr kzppontjba mutat. Ezt nevezhetnnk a krmozgs msodik defincijnak is. A F neve krmozgs esetn centripetlis er ( )

Szintn periodikus mozgs a rezg mozgs.

Egy mozgst rezgmozgsnak neveznk, ha a test kt szls helyzete kztt egyenes vonal plyn periodikusan mozog. A rezgmozgs j pldja a nem egyenletesen gyorsul mozgsoknak.

Ha a rezgs kt szls helyzetnek tvolsga az idben cskken, csillaptott rezgsekrl beszlnk. Ha a megfigyels idtartama alatt a szls helyzetek tvolsgcskkense nem szmottev, akkor a rezgst csillaptatlan rezgsnek tekintjk.

Az olyan mozgst, melynek sorn egy pontszer test egyenes mentn mozog gy, hogy a test adott ponthoz viszonytott helye az id szinuszos fggvnye szerint vltozik, harmonikus rezgmozgsnak nevezzk. Az adott pont, mint az a mozgs dinamikai lersbl kiderl, az egyenslyi helyzet, azaz az a pont, ahol a test gyorsulsa s gy a r hat erk eredje nulla.

A mozgs jellemzi:

2. ttel Periodikus mozgsok

- peridusid vagy rezgsid, jele: T (az a legrvidebb id, amely alatt a test ugyanazon kt mozgsllapota kzt telik el. Ugyanazon mozgsllapoton a test azon llapotait rtjk, melyekben a test minden fizikai jellemzje hely, sebessg, gyorsuls, ered er irny s nagysg szerint megegyezik. Periodikus jelensgeknl szoks a mozgsllapotot fzisnak is nevezni)

- a frekvencia, jele: n, f, n (grg kis n) (az idegysgek alatti rezgsek szma. Mrtkegysge 1/s azaz =

Hz (Hertz nmet fizikus tiszteletre))

- az amplitd, jele: A (az egyenslyi helyzettl szmtott maximlis kitrs. Szoks mg a rezgs tgassgnak is nevezni. Mrtkegysge hosszsg mrtkegysg)

- krfrekvencia, jele: ;

- kitrs: az egyenslyi helyzettl szmtott eljeles tvolsg. Ha a mozgs egyenesre tesszk az y tengelyt, s az egyenslyi helyzet az orig, akkor a kitrs a test y koordintja.

A mozgs egyenest vlasztva y tengelynek, az y koordinta a harmonikus rezgmozgs defincija szerint:

Az szg hatrozza meg, hogy a test mely rezgsi llapotban, fzisban tartzkodik,

ezrt neve pillanatnyi fzisszg. A szg a test t=0 kori llapott szabja meg, ezrt neve

kezdfzis. Mivel a szinusz fggvny 2 szerint periodikus, ezrt a fzis 2-vel vagy annak egsz szm tbbszrsvel eltr rtkeihez ugyan azok a mozgsllapotok tartoznak.

(Ksrleti ton) megllapthat, hogy a harmonikus rezgmozgs s az egyenletes krmozgs szoros kapcsolatba hozhat. Egy egyenletes krmozgs arra alkalmas skra val vetlete harmonikus rezgmozgs. Egy harmonikus rezgmozgshoz mindig tallhat olyan egyenletes krmozgs, amelynek vetleteknt az elllthat. Ezt a krmozgst az adott harmonikus rezgmozgs referencia krmozgsnak nevezzk.

Habr a sebessg s a gyorsuls meghatrozhat a differencilszmts ismeretben, egyszerbb s szemlletesebb, ha figyelembe vesszk, hogy az egyenletes krmozgs vetlete harmonikus rezgmozgs. Tekintsk az orig kzppont, A sugar, szgsebessg egyenletes krmozgst vgz test mozgsnak y tengelyre val vetlett! A vetleti mozgs egyes fizikai jellemzi a mennyisgek y koordinti.

2. ttel Periodikus mozgsok

A kitrs- s a gyorsulskoordinta ellentett eljelnek oka az, hogy az egyenslyi helyzettl val tvolodssal a sebessgnek cskkennie kell, hiszen szls helyzetben a test sebessge 0. gy a mozgs lassul, a gyorsuls ezrt a sebessggel ellentett irny, azaz az egyenslyi helyzet fel mutat. A szls helyzetbl az egyenslyi helyzet fel tart mozgs sorn a test sebessge n, a gyorsuls s a sebessg egyirny. gy a gyorsuls ebben az esetben is az egyenslyi helyzet fel mutat. Teht a gyorsuls mindig az egyenslyi helyzet fel mutat, azaz a kitrssel mindig ellenttes irny.

A harmonikus rezgmozgs dinamikai felttelt megkapjuk, ha a mozgsegyenletbe behelyettestjk a gyorsuls-id fggvnyt:

azaz

Mivel a tmeg s a szgsebessg lland, ezrt az erk eredjnek nagysga egyenesen arnyos a kitrssel. A negatv eljel azt jelenti, hogy az ered er s a kitrs ellenttes irnyak, azaz az er mindig az egyenslyi helyzet fel mutat. Az olyan erk, amelyek mindig az egyenslyi helyzet fel mutatnak, rezgmozgst hoznak ltre. A fentiek szerint azonban csak akkor hoznak ltre harmonikus rezgmozgst, ha mg az egyenes arnyossg is teljesl.

A harmonikus rezgmozgst vgz test energija:

Megemltend mg a rezonancia jelensge: Ha egy rezg rendszert gerjesztnk, akkor a gerjeszt frekvencia fggvnyben vltozik a gerjesztett rezgs amplitdja. A sajt frekvencinl kisebb, illetve nagyobb frekvencikon a rezgs amplitdja kicsi. Az amplitd maximuma ott van. ahol a gerjeszt frekvencia megegyezik a sajtfrekvencival. Azt a jelensget, amikor a gerjesztett rendszer amplitdja maximlis, rezonancinak nevezzk. A rezonanciaamplitd a gerjeszt rezgs amplitdjnak sokszorosa lehet.

Pldk a krmozgsra:

Pldk a harmonikus rezgmozgsra:

Forrsok: Holics Lszl Fizika Akadmiai kiad 2009

3. ttel Az er

Er: egysgnyi id alatt trtn lendletvltoztats az er a testeknek olyan egymsra gyakorolt hatsa, amely alakvltozst s mozgsvltozst eredmnyezhet. Nagysga s irnya

egyarnt fontos, ezrt vektormennyisg. Jele: F tIF

DD

= mrt.egys.: 211 smkgN =

Tmeg: a testek lland jellemzje, a tehetetlensg mrtke. Jele: m mrt.egys.:1 kg

Lendlet: Egy test lendlett, mozgsmennyisgt a test tmegnek s sebessgnek szorzatbl alkotott fizikai mennyisggel jellemezzk.Jele: I mrt.egys.:

smkg1

lland tmeg test lendlete csak klcsnhats sorn vltozhat meg, azaz a lendletvltozshoz erre van szksg.

A lendletvltozs mrtke fgg:

az er nagysgtl, az er irnytl, az erhats idejtl.

Az tFDr

szorzatot erlksnek nevezzk. erlks adja a lendletvltozst A testre hat erlks megegyezik a test lendletvltozsval. Ft=I Impulzus-trvny: vmtF r

rD=D

Lendlet-megmarads pontrendszerre Ha egy pontrendszerre csak bels erk hatnak, akkor azt zrt rendszernek nevezzk. Zrt pontrendszer sszimpulzusa lland.

Newton I. a tehetetlensg trvnye Minden test nyugalomban marad vagy egyenes vonal egyenletes mozgst vgez mindaddig, mg ezt az llapotot egy msik test vagy mez ltal kifejtett er meg nem vltoztatja. Azt a vonatkoztatsi rendszert, amelyhez viszonytva egy test mozgsra rvnyes ez a trvny, inerciarendszernek nevezzk. Az inerciarendszer maga is nyugalomban van, vagy egyenes vonal egyenletes mozgst vgez, s brmely hozz viszonytott tkletesen magra hagyott test mozgsra rvnyes a tehetetlensg trvnye.

A trvny legfbb clja, hogy meghatrozza a tbbi Newton-trvny rvnyessgi tartomnyt. Rvilgt, hogy a Newton trvnyek csak inerciarendszerben alkalmazhatk. Vagyis trvnyei nem tartalmaznak semmi informcit gyorsul koordinta-rendszerekhez. (Megjegyzs: gyorsul koordinta-rendszerekben is alkalmazhatak trvnyei, ha a koordinta-rendszerben minden testre fellp egy a koordinta-rendszer gyorsulsval ellenttes irny, de vele megegyez nagysg gyorsuls.)

Newton II. a dinamika alaptrvnye Egy pontszer test 'a' gyorsulsa egyenesen arnyos a testre hat, 'a' gyorsulssal azonos irny 'F' ervel, s fordtottan arnyos a test 'm' tmegvel. A trvny kplettel kifejezett, elterjedt formja: amF r

r=

3. ttel Az er

Az sszefggs megmutatja, hogy minl nagyobb egy testre hat erk eredje, annl nagyobb a test gyorsulsa. A trvny definilja tmeg fogalmt, amely a testek lland jellemzje, az er s a gyorsuls arnynak meghatrozja. Newton III. hats-ellenhats trvnye Kt test klcsnhatsa sorn mindkt testre azonos nagysg, egymssal ellenttes irny, ua. ideig tart er hat. pl: A trvny kvetkezmnye, hogy a kalapcs ugyanakkora ervel hat a szgre, mint a szg a kalapcsra (mivel azonban a kalapcs tmege nagyobb, a msodik trvny rtelmben a gyorsulsa arnyosan kisebb lesz), hasonlkpp egy bolyg ugyanakkora ervel vonzza a Napot, mint a Nap a bolygt (de a Nap tmege sokszorosa a bolygnak, a jelentkez gyorsuls mrtke teht eltr). Szuperpozci elve erhatsok fggetlensgnek elve Ha egy testre egyidejleg tbb er hat, akkor ezek egyttes hatsa megegyezik a vektori eredjk hatsval. A trvny azt jelenti, ha egy m tmeg testen az F1 er egymagban a1 gyorsulst hoz ltre, s az F2 er szintn egymagban a2 gyorsulst hoz ltre, akkor az F1 er ltal ltrehozott a1 gyorsuls ugyanaz marad, fggetlenl attl, hogy az F2 er hat-e a testre vagy sem, s fordtva. Pl: vzszintes hajts: a testnek annyi ideje van replni, amg adott magassgbl Fg a fldre nem knyszerti, ez az er nem befolysolja a vzszintes irny hajtert Ertrvny: olyan sszefggs, amely megadja a testre hat ert a test s a krnyezet adatainak fggvnyben. Rugalmassgi er A megfesztett rug ltal kifejtett er ua. rug esetn csak a rug fesztetlen x0 hosszhoz kpesti x megnylstl fgg, s azzal ellenttes irny: xDF r

rD-=

D: skalris arnyossgi tnyez Neve: ruglland mrt.egys.: 1mN

Sly Azt az ert (slyer), amelyet a test az altmasztsra vagy a felfggesztsre kifejt, slynak nevezzk. S=mg A gravitcis gyorsuls rtke, s vele egytt a testek slya is, vltozik a Fld klnbz pontjain. Legnagyobb a sarkoknl, legkisebb az egyenltnl. Gravitcis er

Brmely 2 test vonzza egymst. 221

rmm

fF = f=6,6710-11 23

kgsm

(gravitcis lland)

Knyszerer Az olyan mozgsokat, amelyek sorn a test mozgst vmilyen geometriai felttelek korltozzk (lejt), knyszermozgsoknak nevezzk. Azokat az erket, amelyek a test mozgsra vonatkoz knyszerfeltteleket biztostjk, knyszererknek nevezzk. A knyszerer merleges arra a felletre, amelyen a test a knyszermozgst vgzi.

3. ttel Az er

Srlds

Csszsi prhuzamos a fellettel, ellenttes irny a mozgssal akadlyozza azt Fs nyFm= Fny=mg pl: aut ers fkezse (kerekek megcssznak; sznk stb.)

Tapadsi megcsszst akadlyoz er Ft= mgtm tcs mm pl: aut fkezse (kerekek nem cssznak meg); akkor lp fel ha vmit ll helyzetbl meg akarunk mozdtani (cssztatva)

Kzegellenllsi A kzeg ert fejt ki a benne mozg testre: 2vkAF r= ,ahol

k: alak-ellenllsi tnyez A: ramlsra merleges fellet : kzeg srsge megjegyzs: gpjrmvek seb. tartomnyban ngyzetesen arnyos a seb.-gel, ennl nagyobb seb.-nl mr kbsen arnylik

pl. Millikan-ksrlet: kondenztor lemezek kztt lebeg olajcsepp Felhajter A folyadkba/gzba merl testre a folyadk/gz ltal kifejtett nyomerk eredje. Felleti er. gVF gzfolyadktestfelhajt = /r Ha a test 2 rsze 2 klnbz kzegben van: gVgVF felhajt 2211 rr += Egy testet egyszerre tbb erhats is rheti, ezek az erhatsok helyettesthetek egy darab ervel amelynek ugyanaz a kvetkezmnye. Ezt az ert ered ernek nevezzk.

4. ttel Mechanikai egyensly

Erkar: az er hatsvonalnak s a forgstengelynek a tvolsga. Forgatnyomatk: az er s az erkar szorzataknt meghatrozott fizikai mennyisg. Egy vektormennyisg. kFM *= [ ] NmM = Erpr: Olyan erk, amik egyenl nagysgak, prhuzamos hatsvonalak, de ellenttes irnyak. kFM *=S 2 a test kzepre felrva Tmegkzppont: Azon pontja a testnek, amit a testtel megegyez tmeg ponttal helyettesthetnk. Azon pontja testnek, amelyen a testre hat nehzsgi er hatsvonala a test tetszleges helyzetben mindig tmegy. Egyszer gpek: Az egyszer gpek olyan eszkzk, amelyek segtsgvel megvltoztathatjk az erk irnyt, tmadspontjt, segtsgkkel erkifejtsnket megsokszorozhatjuk, de munkt nem takarthatunk meg! Lejt: testek emelsre hasznlhat eszkz k: egy mozgathat lejt. Anyagok sztfesztsre, illetve testek rgztsre hasznljk. Emel: egy tengely krl elfordthat rd. Az erkifejts nagysgnak megsokszorozsra hasznljuk. Csiga: egy olyan kerk, amelyet egy, a peremn krbefut ktl segtsgvel forgatunk. A ktl nem csszik a csign, hanem azzal egytt mozog. Pontszer test egyenslya: Egy pontszer test akkor van egyenslyba, ha a r hat erk eredje nulla. 0=SF Kiterjedt test egyenslya: Egy kiterjedt test akkor van egyenslyban, ha a r hat erk eredje nulla s a r hat forgatnyomatkok eredje nulla. 0=SF s 0=SM brmely pontra nzve llcsigval csak az er irnyt vltoztatjuk meg. GF = (llcsiga 1. bra) Mozgcsiga alkalmazsval megktszerezhet a kifejtett er, viszont az er kifejtsnek oldaln ktszer nagyobb ton mozdul el a ktl, mint maga az emelend teher.

GF -=2 (mozgcsiga 1. bra) A kerekes kt s mkdse: Azonos tengelyen van a henger s a kerk. A henger sugara kisebb, mint a kerk. A hengerre tekeredik fel a lnc. A kereket egy hajtfogantyval hajtjuk meg, ami a kerken vagy annak egy sugr hosszsg rdjn van. Mivel ez nagyobb, mint a henger sugara, a kifejtett er kisebb lehet, mint a vdr slya.

ktkar emel egykar emel

k az k alkalmazsa lejt

4. ttel Mechanikai egyensly

llcsiga s alkalmazsa mozgcsiga

kznsges csigasor archimedesi csigasor

hengerkerk

5. ttel Htguls

A hmrsklet a testek hllapota. rzkszerveinkkel is rzkeljk a hmrskletvltozst, de az nem pontos. E fizikai mennyisg bevezetshez a testek hllapottl fgg fizikai jellemzk megvltozst hasznljuk fel: halmazllapot, vezetkpessg, trfogat,stb. Teht ez nem egy konkrt dolog, hanem egy kijellt ponthoz viszonytott mrtkegysg. Jele: T. Mrshez hmrskleti sklkat hasznlunk. Nevket a kitalliktl kaptk.

Celsius-skla: A vz fagyspontja, illetve a forrspontja a viszonytsi alap. Me.: C Kelvin-skla vagy abszolt hmrskleti skla: A termszetben elfordul legalacsonyabb hmrsklet a viszonytsi alap. Me.: K tvlts: T(K)=T(C)+273,15 Ms sklk is vannak. Pl.: Fahrenheit (F), Raumur (R). A hmrskletet hmrvel mrjk. Ennek van hagyomnyos, s digitlis formja. A hagyomnyos, higanyos vagy alkoholos hmr az anyagok htgulst hasznlja ki. (Itt szpen elmesled, hogy-hogy nz ki egy ilyen.) A htguls, amikor valamely anyag h hatsra mrett megvltoztatja. A digitlis hmrk termisztoron, vagy termoelemen alapulhatnak. A termisztorok a flvezetk nvekv hmrsklet hatsra bekvetkez ellenlls cskkenst hasznljk ki. A termoelemek kt sszeforrasztott fmbl llnak. A kt fm kztt hmrskletvltozs hatsra feszltsg keletkezik. Extrmebb hmrskletek mrsre piromtert szoktak alkalmazni. Mkdse a feketetest-sugrzson alapul. (Egy trgy ltal kibocstott elektromgneses hullmok hullmhossza s intenzitsa a hmrsklettl fgg.) Fnyt (pl. infra) bocsjt ki a testre, s a visszaverd fny intenzitsa alapjn kvetkeztet a hmrskletre. gy tvolrl is lehet hmrskletet mrni. Mg rengeteg dolog alapjn lehet hmrskletet mrni (pl. bimetl lemez elhajlsa). Az els hmrt Galilei ksztette (~1600). Egy gz htgulsa mozgatott egy vzoszlopot, de a kls lgnyoms vltozsa miatt pontatlan volt. 1700 krl Guillaume Amontons a gz helyett higanyt alkalmazott, majd Olaf Rmer feltallta az alkoholos megoldst. Vgl Fahrenheit visszatrt a higanyhoz, mert a htgulsa egyenletesebb, s tkletestette a hmrt. A hmennyisg kt test kztt kzvetlenl tadott energia mennyisge. Mivel energia, ezrt mrtkegysge joule [J] (W=F*s). Jele: Q. Q=c*m*T A htguls lehet lineris (1D), terleti (2D), s trfogati (3D). Tovbb halmazllapot szerint is sztvlasztjuk ket: szilrd, folyadk, gz. Def: A htguls a hmrsklet-vltozs kvetkeztben ltrejv trfogat-vltozs s nhny ms vltozs. A hmrsklet-vltoztatsok megvltoztatjk - a testek geometriai - a folyadkok, gzok srsgt - a gzok nyomst - s az anyagok elektromos ellenllst , stb...

5. ttel Htguls

l a vizsglt anyag hossza l(0) a vizsglt anyag kezd hossza , htgulsi egytthat Halmazllapot Szilrd

Lineris l = l(0) **T l=l+l(0)=l(0)*(1+*T)

Terleti

A = A(0) *2*T A=A(0)*(1+2*T)

Trfogati DV = V(0) *3*T V=V(0)*(1+3*T) =3

A htgulsi egytthat ( s ) az anyagra jellemz lland. Ez a htgulshoz hasonlan lehet lineris-, terleti-, s trfogati-htgulsi egytthat. Ennek rtke a relatv hossz (l / l(0)), terlet (A / A(0)), trfogat (V / V(0)) vltozst adja meg. Def: trfogati htgulsi egytthat, ami azt mutatja, hogy a folyadk trfogataa 0C-on mrt trfogatnak hnyad rszvel vltozik meg, ha a hmrsklet 1C-kal vltozik. (mrtkegysge: 1/C vagy 1/K.) Alkalmazsok: A szilrd testek htgulsnak szmos gyakorlati vonatkozsa van. Rgebben a vasti s a villamos snszakaszok kztt hzagokat vagy hosszanti hastkokat hagytak a szabad tguls biztostsra. jabban a sneket sszehegesztik, s betontalpakhoz rgztik. Ez utbbiak kpesek ellenllni a snek hosszvltozsakor fellp erknek. A vashidak egyik vge grgkn nyugszik, hogy a hd alakja a htguls kzben ne vltozzon. vegekbe, s betonba csak egytt tgul, vagyis azonos htgulsi egytthatj fmek gyazhatk (pl. vasbeton). A kt klnbz vonalas htgulsi egytthatj fmszalag (bimetall, ikerfm) a hmrsklet-vltozssal arnyos mrtkben meggrbl. Ez alapjn mkdnek a hmrskletet regisztrl termogrfok, s az elektromos ramkrket be-vagy kikapcsol jelfogk. A vz rendellenes viselkedse A vz nem kveti a folyadkokra ltalban rvnyes trfogati htgulsi trvnyt. Fajlagos trfogata +4C-on a legkisebb, srsge pedig a legnagyobb. Ennek igen nagy jelentsge van a termszetben. Az szi lehls sorn, +4C-ig a tavak felsznnek srsge nvekszik, s a vzrteg lesllyed. Ez mindaddig tart, amg a teljes vzmennyisg el nem ri a +4C-os hmrskletet, illetve a maximlis srsget. A tovbbi lehls sorn, 0C-ig csak a felszni vzrteg srsge cskken, nem sllyed le, majd megfagy. A keletkez jg rossz hvezet lvn-megakadlyozza a nagyobb tavak s folyk teljes befagyst, s gy a vzi llnyek nem pusztulnak el. A fagyskor tgul (nvekv trfogat) vz sztrepeszti a vele tlttt ednyt, a vzvezetket s a sejtmembrnt. A vznek fagyskor bekvetkez trfogat-nvekedse igen nagy jelentsg a fldfelszn alakulsban: a kzetek repedseiben s prusaiban trolt vz megfagyva sztfeszti a sziklkat. A talajban a vltakoz olvads-fagys egyrszt a lejts irnyban

5. ttel Htguls

talajfolyst okoz, msrszt szttpi a nvnyek gyengbb gykrzett. A tavasszal meleged jg trfogat-nvekedse folytn rombol hats. A vzhez hasonlan viselkedik a lehl ntttvas, s ezrt jl kitlti az ntformt. Ksrletek: I. Emeltys piromter Az l = lo (1+T) lineris htgulsi trvny ksrleti igazolshoz legalbb ktfle anyagbl kszlt, hrom-hrom klnbz hosszsg fmrd hosszvltozst kell mrnnk a hmrsklet fggvnyben. A ksrlet elvgzshez alkalmas eszkz az emeltys piromter: tbb klnbz anyagbl szlt fmrd egyik vge rgztett, a msik vg tllg a falon. A melegts hatsra a hosszvltozst a szabad vghez csatol mrrn lehet leolvasni. A klnbz fmrudak klnbz mrtkben tgulnak, amint az leolvashat a mrmszerrl, vagyis eltr a htgulsuk. A mrsi eredmnyek alapjn grafikonon brzolva- a rudak hossza linerisan n a hmrsklet fggvnyben.

II. Gravesande gyr A szilrd testek trfogati htgulsnak bemutatsra szolgl a Gravesande-gyr, ami egy nylre szerelt srgarz gyrbl s egy vkony lnccal nylre fggesztett srgarz golybl ll. A gyr krnylsa pontosan akkora hogy a goly ppen tfr rajta. Ha a golyt felmelegtjk, kitgul, amit szemlletesen bizonyt, hogy gy mr nem fr t a gyrn. Melegtsk meg a gyrt is a lngban A felmelegtett gyr nylsn a meleg rzgoly is tfr, bizonytva ezzel, hogy a szilrd testek bels regei melegts hatsra ugyangy tgulnak, mintha az reget is anyag tlten ki.

Gyakorlati alkalmazsok: -a sinek sszeillesztse -a tvfts vezetkeinl

6. ttel Gzok llapotvltozsai

Gzok llapotjelzi s mrtkegysgeik Gzok llapotjelzi: olyan fizikai mennyisgek melyeket a gzt alkot sokasg egyttesen hatroz meg. Hmrsklet Nyoms Trfogat Tmeg Anyagmennyisg

jele: n mrtkegysge: mol Meghatrozott szm rszecske sszessge. 1mol annak a rendszernek az anyagmeny-nyisge, ami annyi elemi egysget tartalmaz, mint amennyi atom van 0,012kg C12-ben. Avogadro-szm: NA=6*1023 db/mol

Molris tmeg jele: M mrtkegysge: kg/mol Adott anyagra jellemz lland, 1mol anyag tmegt adja meg. M=m/n

Rszecskeszm jele: N mrtkegysge: db N=n*NA

Gzok llapotegyenlete

Az egyestett gztrvny szerint adott tmeg gz esetn a T

Vp * lland. Ez az lland

arnyos a gz mennyisgvel. Az arnyossgi tnyez a Regnault-fle szm (univerzlis

gzlland) jele: R rtke: Kmol

JR*

= 314,8

TRMmTRnVp **=**=*

Gzok srsge:

TRMp

Vm

**

==r

Az llapotvltozs fogalma, gztrvnyek Ha egy adott mennyisg gz termikus, illetve mechanikai klcsnhatsba kerl ms gzok-kal vagy ms halmazllapot testekkel, akkor a gz llapota megvltozik. A gz llapotnak megvltozst az llapotjelzk vltozsa mutatja.

Izobr llapotvltozs lland nyomson trtn llapotvltozs

Gay-Lussac I. trvnye: 2

2

1

1

TV

TV

=

Megjegyzs: a hmrskletet az abszolt hmrskleti skln mrjk. Ennek mrtkegysge: K, beosztsa olyan, mint a Celsius skl, a 0 rtket -273,15C-nl veszi fel. 0C=273,15K K=C+273,15

6. ttel Gzok llapotvltozsai

brzols p-V diagramon

V

p

Htan I. fttele: VpQWQE K D*-=+=D

Izochor llapotvltozs lland trfogaton trtn llapotvltozs

Gay-Lussac II. trvnye: 2

2

1

1

Tp

Tp

=

brzols p-V diagramon

V

p

Htan I. fttele: QE =D 0=kW

Izoterm llapotvltozs lland hmrskleten trtn llapotvltozs Boy-Mariotte trvnye: 2211 VpVp *=* brzols p-V diagramon (izotermk mentn)

V

p

Htan I. fttele: 0=+=D kWQE

p 1. 2.

V1 V2

p1 1.

p2 2.

V

p1 1.

p2 2.

V1 V2

6. ttel Gzok llapotvltozsai

Adiabatikus llapotvltozs Hcsere nlkli folyamat brzols p-V diagramon

V

p

Htan I. fttele: kWE =D 0=Q

Egyestett gztrvny Akkor hasznljuk, ha a p, V, T llapotjelzk mindegyike vltozik, csak a gz tmege s a minsge marad vltozatlan.

2

22

1

11

TVp

TVp *

=*

Idelis gzok kinetikus modellje A gzokra az albbi megllaptsok igazak

a gz nyomst fejt ki abbl szrmazik, hogy a rszecskk az edny falnak tkznek

VvmNp

3

20 **=

a gz sszenyomhat, kitlti a teret, keveredik a gz nagyszm apr, pontszer rszecskbl ll, melyek szntelen mozgsban

vannak a gzrszecskk krlbelli sebessge

MRTv 3=

a gzrszecskk egymssal s az edny falval tkznek, az tkzsek kztt egyenes plyn lland sebessggel mozognak

hmrsklet rtelmezse

VvmNTkN

VvmN

p

TkNVp

33

202

0

**=**

**=

**=*

20

3v

kmT *= a gz abszolt hmrsklete egyenesen arnyos a gzrszecskk

sebessgvel

p1 1.

p2 2.

V1 V2

Megjegyzs: a vastagabb vonal az adiobata, a kt vkonyabb pedig izotermk.

( )

v

p

cc

VpVpV

constpV

=

*=*

=

k

kk

k

2211

1*

1 atomosnl: =5/3 2 atomosnl: =7/5

6. ttel Gzok llapotvltozsai

A gzrszecskk tlagos mozgsi energija kiszmthat az abszolt hmrsklet

segtsgvel: Tk *=23

e

A gzok mikroszkopikus vizsglata sorn a cl az, hogy a gz mrhet llapotjelzit leve-zessk az egyes gzrszecskk mechanikai jellemzivel.

Kinetikus gzelmlet alapegyenlete TkNVp **=* k Boltzmann-lland

KJ

NRk

A

231038,1 -*==

Szabadsgi fok Egy rszecske szabadsgi fokn az egymstl fggetlen energiatrolsi lehetsgek szmt rjk. Jele: f

pontszer test f=3 kiterjedt test f=6 slyzszer test f=5 gzrszecskk

egyatomos f=3 ktatomos f=5

Ekvipartci ttele Adott hmrsklet gzban minden gzrszecske minden szabadsgi fokra

Tk *21 energia jut

Gzok bels energija

pVfnRTfNkTfE222

===

Egy gzrszecskre jut tlagos energia: Tkf ***=21

e

7. ttel A termodinamika fttelei

Bels energia: a gzt alkot rszecskk mozgsi energijnak az sszege.

pVfnRTfNkTfE222

===

Egy gzrszecskre jut tlagos energia: Tkf ***=21

e

Hmennyisg: egy energiamennyisg, amivel nveljk vagy cskkentjk a gz bels energijt. Trfogati munka: ha a gzt sszenyomjuk vagy kitgtjuk, akkor munkt vgznk rajta. Meg-llapodsnak megfelelen sszenyomskor a gzon vgzett munka pozitv, mg tgulskor a munkavgzs negatv mennyisg.. A trfogati munka kiszmthat a p-V grafikonon fgg-vny alatti grbe terletvel. A termodinamika I. fttele: krnyezetb WQE +=D

Zrt rendszer bels energija lland. A termodinamika II. fttele: A magukra hagyott rendszerekben olyan folyamatok mennek vgbe, melyek a rendszerben a rendezetlensget nvelik. (Egy magra hagyott rendszer entrpija n). A krnyezetktl elszigetelt rendszerekben nmaguktl olyan irny folyamatok jtszdnak csak le, melyek a rendszert egyenslyi llapotra val trekvst fejez ki, ami a rendszer inten-zv llapotjelzinek (p, T) kiegyenltdst jelenti. A rszecskk rendezett mozgsbl add mozgsi energia teljes egszben talakulhat a rszecskk rendezetlen mozgsbl add bels energiv, de a bels energia nem alakulhat vissza teljes egszben mechanikai energiv. Nincs olyan folyamat, amely sorn a h magtl (ms testekre gyakorolt hats nlkl) jutna az alacsonyabb hmrsklet helyre a magasabbra. A termodinamika III. fttele: az abszolt zrus (0K) nem rhet el. Hergp: olyan gp, mely hfelvtellel mechanikai munkt kpes vgezni. Ide tartoznak a gzgpek, bels gs motorok, gz- s gzturbink.

A gzgpeknl a magas hmrsklet gz tgulsa kzben mechanikai munkt vgez s lehl. A belsgs motorokban a zrt trben robbansszeren elgetett zemanyag biztostja a gz hfelvtelt, melynek egy rsze munkavgzsre fordtdik. A gz- s gzturbinknl a nagy sebessggel traml forr gzt vagy elgetett gz -gstermkeit turbinalaptokra vezetik, gy a turbina forgsba jn s munkt vgez. Eze-ket a berendezseket hasznljk villamos genertorok hajtsra, mkdsi elvkn ala-pulnak a sugrhajtmvek.

Hatsfok: tbefektetet

hasznos

WW

=h

Gzgp: )%(25%5 roskondenzto

7. ttel A termodinamika fttelei

Perpetuum mobile (rkmozg): olyan hipotetikus gp, amit, ha egyszer beindtunk, rkk mozgsban marad, mikzben nem von el energit a krnyezettl s a bels energija is llan-d szinten marad. A termodinamika ktfle rkmozgt klnbztet meg:

I. faj: tbb munkt vgez, mint amennyi energit flvesz a krnyezettl. Egy ilyen gp hatsfoka nagyobb, mint 100%. Az energiamegmarads trvnye (a termodinami-ka els fttele) alapjn ilyen gpet nem lehet kszteni.

II. faj: olyan gp, ami a krnyezetbl felvett henergit vesztesgek nlkl munkavg-zsre tudja fordtani. Egy ilyen gp hatsfoka pontosan 100%. A termodinamika msodik fttele alapjn ilyen gpet nem lehet kszteni. Egy ilyen gp pldul az cenok henergijt tudn hasznostani.

8. ttel Halmazllapot-vltozsok, fajh

Ngy halmazllapota lehet egy anyagnak: szilrd, cseppfolys, lgnem, plazma. Ezek kzl az els hrom fordul el leggyakrabban. A szilrd testek kristlyos szerkezetek. Alakjuk, s trfogatuk lland. A rszecskik helyhez kttt rezg mozgst vgeznek. Nagyobb hmrskleten intenzvebb lesz ez a mozgs. A folyadkok alakja vltoz, de trfogata lland. A rszecskk kztt kohzis erk vagy ms nven Van der Waals-fle erk hatnak. A rszecskk gy helyezkednek el, mint sok egymson grdl goly. rintkezskor vonzzk, sszenyomskor pedig tasztjk egymst. A lgnem anyagok (gzok) alakja, s trfogata is vltoz. A rszecskk kitltik a rendelkezsre ll teret. A fallal, vagy egymssal val tkzsig egyenes vonal egyenletes mozgst vgeznek. (lsd: kinetikus gzmodell; 6. ttel) Gznek nevezzk, mikor egy gz nem az idelis gzokhoz hasonlan viselkedik, mivel kzel van a forrsponthoz, vagy a kritikus llapothoz. Kritikus pont: ennl magasabb hmrskleten a lgnem anyag semmilyen nagy nyomson sem cseppfolysthat. Gz: hmrsklet a kritikus pont feletti Gz: hmrsklet a kritikus pont alatti, tovbb a nyoms a gznyoms grbe alatti rtk (lsd: fzisdiagram) Teltett gznek nevezzk, mikor egy zrt trben a folyadkbl kilp, s a lecsapd rszecskk szma megegyezik. Ha a kt mennyisg nem azonos, akkor teltetlen gz keletkezik. A teltettsgi llapothoz meghatrozott rszecskeszm-srsg, s (teltsi) nyoms tartozik. Ha a teltett gzt magas hmrskletre hozzuk (az egyensly megtartsa mellett) egy id utn elri a kritikus llapotot. Ekkor a gz, s a folyadk kztti hatr elmosdik, a kett srsge azonos lesz. Ebben az llapotban a lgnem anyagot gznak nevezzk. A kritikus llapothoz kritikus hmrsklet, s kritikus nyoms tartozik. Ezek az rtkek anyagonknt klnbznek. A gzok a kritikus pont alatt gzknt viselkednek, azaz hts, s sszenyoms esetn cseppfolysodnak. A vizek, s az llnyek prologtatnak, gy a levegben vzgz tallhat, melyet prnak neveznk. A pratartalom a levegben lv vzgz mennyisge. A pratartalmat higromterrel mrjk, melyek ltalban relatv pratartalmat mrnek. A relatv pratartalom azt adja meg, hogy a jelenlegi pratartalom hny szzalka a maximlis (teltett) pratartalomnak. A max. pratartalmat a hmrsklet szabja meg. Mennyisgek Hkapacits A testek kztti hcsere egyenesen arnyos a hmrsklet-vltozssal. A kett hnyadosa a hkapacits, amely megmutatja, hogy mennyi hmennyisg kell a test hmrskletnek 1K-nel trtn megvltoztatshoz. A hkapacits arnyos a test tmegvel, s fgg az anyagi minsgtl.

C = T

QD

cmC =

8. ttel Halmazllapot-vltozsok, fajh

Mrt. Egys.: 1KJ vagy 1

CJ

Fajh A testek hkapacitsa egyenesen arnyos a test tmegvel, s fgg az anyagi minsgtl. A kett hnyadosa a fajlagos hkapacits, vagyis a fajh.

c = mC

c = Tm

QD

Mrt. Egys.: 1Kkg

J

vagy Ckg

J

1

Molh

C = Tn

QD

Bels energia A bels energia a testeket alkot rszecskk hmozgsbl, s a rszecskk kztti klcsnhatsbl szrmaz energia. Ha T 0 , akkor a test rendelkezik bels energival. A termikus klcsnhats sorn a hidegebb test felmelegszik, s a bels energija n, mg a melegebb lehl, s a bels energija cskken. Egy test bels energijt hcservel, s mechanikai ton lehet megvltoztatni. A bels energira is igaz az energia-megmarads ttele, ezrt: Eb = Q+Wkrny Mrt egys.: 1 J Hmrsklet A hmrsklet a testek hllapota. rzkszerveinkkel is rzkeljk a hmrskletvltozst, de az nem pontos. E fizikai mennyisg bevezetshez a testek hllapottl fgg fizikai jellemzk megvltozst hasznljuk fel: halmazllapot, vezetkpessg, trfogat,stb. Teht ez nem egy konkrt dolog, hanem egy kijellt ponthoz viszonytott mrtkegysg. Jele: T. Mrshez hmrskleti sklkat hasznlunk. Nevket a kitalliktl kaptk. Celsius-skla: A vz fagypontja, illetve a forrspontja a viszonytsi alap. Mrt egys.: 1C Kelvin-skla vagy abszolt hmrskleti skla: A termszetben elfordul legalacsonyabb hmrsklet a viszonytsi alap.Az abszolt 0 fokon a rszecskk rezgmozgsa megsznik,itt minimlis a test Ebels-ja, ennl alacsonyabb hmrsklet nem ltezik. Me.: 1K tvlts: T(K)=T(C)+273,15 Ms sklk is vannak. Pl.: Fahrenheit (F), Raumur (R).

8. ttel Halmazllapot-vltozsok, fajh

Halmazllapot vltozsok Hmrsklet emelkedsekor: szilrd olvads folykony prolgs gz szilrd szublimci gz Hmrsklet cskkensekor: gz lecsapds vagy kondenzci folyadk fagys szilrd gz kicsapds szilrd megjegyzs: a nyomstl is fgg a halmazllapot vltozs! Pl. ha sznkzol, vagy jgkorcsolyzol, akkor vzen csszol, nem jgen! Felvett/leadott hmennyisg: Q = Lm L az anyagra jellemz olvadsh/fagysh vagy prolgsh/forrsh.

Mrt. Egys.: 1kgJ

Prolgs, mikor a legnagyobb energij rszecskk a hmozgs hatsra megsznt kohzis erk miatt kivlnak a folyadkbl. Minden hmrskleten ltrejhet. Fgg a fellettl, a nyomstl, a hmrsklettl, a pratartalomtl, s az anyagi minsgtl. Szublimcinak nevezzk, mikor egy szilrd anyag prologtat, teht az anyag kristlyos szerkezetbl vlnak ki rszecskk. A lecsapds a prolgs ellentte. Forrs, olvads, fagys Fgg az anyagi minsgtl, s a kls nyomstl. Meghatrozott hmrskleten megy vgbe (olvadspont-fagyspont; forrspont). Az amorf testeknek nincs olvads s fagyspontjuk. Ezek nagy bels srlds folyadkok, amelyek fokozatosan vlnak folykonny (pl.: veg, viasz). Olvads, s fagys kzben a test bels energija n, illetve cskken, teht az I. fttel alapjn: E(b) =Q. Prolgsnl a gz bels energija n, mg a lecsapdsnl a folyadk bels energija cskken. A folyamatok alatt nem elhanyagolhat trfogatvltozs trtnik, ezrt a kls nyoms munkjval is szmolni kell: Q = E(b) - W. Fzistalakulsok a termszetben Kondenzcsk: a vzprt tartalmaz meleg leveg felszll, nagy magassgban lehl tlteltett gz alakul ki, a repl hajtmvbl szrmaz fstszemcskre lecsapdik a jelenlv tlteltett gz (nhny 10m-rel a gp mgtt jelentkezik, mert a fstszemcsknek le kell hlnik), a Nap felmelegti a cseppeket, melyek elprolognak, a kondenzcsk eltnik ksrleti alkalmazs: Wilson-fle kdkamra Pra: a levegben lv vzgz

8. ttel Halmazllapot-vltozsok, fajh

ompratartaltartozhezTadottompratartalvaldiompratartalrelatv

max______

-=

Kd: prs leveg, ha a lttvolsg < 1km Harmat: talaj kzeli vzgz lecsapdik a nvnyzetre, s a lehlt trgyakra, s azokon vkony vzbevonatot kpez Dr: ha a vzgz lecsapdsa a vz fagyspontja alatti hmrsklet6en trtnik, s hszer bevonat kpzdik Zzmara: a kdt alkot vzcseppek tlhttt llapotba kerlnek s a kis sebessggel raml enyhe levegbl fagyspont alatti hmrsklet trgynak tkznekodafagynak, jgkristlyokbl ll lerakdst kpeznek nos es, jges A jges, mikor az es hideg levegn keresztl rkezik a talajra, gy tkzben megfagy. Az nos es a tlhttt escseppek hirtelen megfagysbl jn ltre. A fagyshoz a fldnek tkzs adja az energit. A termszetes vzkrforgs egy krfolyamat, fzistalakuls.

9. ttel Idben lland erterek

Elektromos ertr (elektromos mez): az elektromos testek klcsnhatst kzvetti. (A tlttt rszecskk sajt maguk hozzk ltre azt a mezt, amelyen keresztl ert kpesek kifejteni egymsra.) Elektromos trerssg: Mekkora nagysg s milyen irny er hat az elektromos trbe helyezett egysgnyi pozitv tltsre. qFE /= [ ] [ ]CNmVE // == Potencil: pontonknt jellemzi a mezt: szmrtkben megadja az egysgnyi pozitv prbatlts elektromos helyzeti energijt. AAOA rkQqWU // == BAAB UUU -= Feszltsg: eljeles mennyisg. Az UAB feszltsg pozitv, ha A pontbl B pontba elmozdul pozitv prbatltsen a mez pozitv munkt vgez, vagyis, ha a trerssg az AB szakasszal 90-nl kisebb szget zr be. qWU ABAB /=

homogn mezben

acos**= dEU AB

jcos***= sqEW

centrlis mezben

-**=

BAAB rr

QkU 11

-***=

BAAB rr

qQkW 11

Homogn mez: minden pontjban azonos nagysg s azonos irny az elektromos trerssg. E=lland Centrlis mez: a trerssg egyenesen arnyos a teret ltrehoz tlts nagysgval s fordtottan arnyos a tle mrt tvolsg ngyzetvel. 2/ rQkE *= Elektromos munka: megadja, hogy mennyi munkt vgznk amikor a q tltst A pontbl B pontba mozgatjuk el. Elektrosztatikus trben brmely zrt grbn vgigvezetett tltsen a mez ltal vgzett munka nulla.

Ervonalak: olyan grbk amelyekhez egy adott pontban hzott rint megadja az ottani tre-rssg irnyt. Az elektromos ervonalak srsge fejezi ki az elektromos trerssg nagy-sgt. Elektromos fluxus: Az egysgnyi felleten merlegesen thalad ervonalak szmt adja meg. jcos**=*=Y AEAE Egy A fellet fluxusa s az E trerssg kztti kapcsolat: =En*A, ahol En az E trerssgnek az A felletre merleges sszetevje. A trerssggel prhuzamos fellet fluxusa mindig zrus.

9. ttel Idben lland erterek

Mgneses ertr: Olyan mez, amelyet mozg tltsek keltenek s amely csak mozg tltsekre fejt ki ert. Mgneses indukci: A mgneses mez erssgt jellemz arnyossgi tnyez. Egy vektor-mennyisg. Megllapods szerint a tr egy adott pontjban a mgneses indukci irnyt az odahelyezett, egyenslyban lv mgneses diplus szaki plusa mutatja.

[ ]Tm

sVB =

*= 2

tekercsben lNIB *= 0m

I: ramerssg l: tekercs hossza N: tekercs menetszma

mAsV

**

*= -70 104pm

krvezetben RIB

**

=2

0m I: ramerssg R: a krvezet sugara

hossz egyenes vezet p

m**

*=

rIB

20 I: ramerssg r: vezettl mrt tvolsg

Mgneses fluxus: Egy mgneses mezben lv A felletre jellemz rajta merlegesen thalad indukcivonalak szma jcos** ABAB =*=F

Gravitcis klcsnhats: 221

rmmFg

*= g , ahol 2

2111067,6

kgmN *

*= -g

Gravitcis ertr: mindig vonzsban nyilvnul meg. Hatsa csillagszati mretekben is rvnyesl, mert a gravitcis er hattvolsga vgtelen. Pldk a mindennapi letbl:

fldels: lnyege, hogy a Fld testbe lehet vezetni s ki lehet vonni a tltseket a testbl. Ezltal a test elveszti a tltttsgt. rnykols: Az elektronikban gyakran alkalmaznak elektromos rnykolst, mert az ramkrk mkdse kzben elektromos tr keletkezik, s ennek segtsgvel az ramkrk klcsnsen hatnak egymsra, zavarjk egymst. Ennek megakadlyozsra a nagyfrekvencis tranzisztorokat fmtokba zrjk, s a tokot kln kivezetik, a kritikusabb alkatrszeket pedig fmserleggel bortjk be. kondenztor: rdikban, hagyomnyos (CRT) monitorokban, vltakoz-egyenram tala-ktkban alkalmazzk. elektromgnes: Csengkben s japn mgnesvasutakon alkalmazzk.

10. ttel Az elektromos ram

Az elektromos ram: tlttt rszecskk rendezett ramlsa ramforrsok: Azok a berendezsek, amelyek az elektromos trerssget hossz idn t fenntartjk. ramkr: Egy ramkr egy vagy tbb ramforrsbl, egy vagy tbb fogyasztbl s tovbbi ramkri elemekbl ll mszaki rendszer, mely alkalmas elektromos ram felhasznlsra. Ohm trvnye: Az ramerssg a vezetk kt rgztett pontja kztt mrhet feszltsggel

egyenesen arnyos, vagyis: RllI

U== .

Joule-fle h: tR

UtRItIUQUW *=**=**=*=2

2

Gyakorlati alkalmazsai: A Joule-h legtbbszr kros, de az elektromos ftkszlkek (klyhk, vzmelegtk, hsugrzk) esetben ppen ezt a ht hasznostjuk.

Elektromos teljestmny: R

URIIUt

WP2

2 =*=*==

Az ram hatsai Mgneses: A vezetben foly ram mgneses teret hoz ltre a vezet krl. Ezt a mezt a mgneses indukcival tudjuk jellemezni. (lsd 9. ttel) Kmiai: elektrolzis, oxidcis folyamatok gyorstsa Biolgiai: Az elektromos ram hatsra az izmok sszerndulnak. Az emberi testen

thalad ram gsi srlseket, lgzsi zavart, idknt hallt is okozhat. Elektrolzis: egy kmiai folyamat, melyet a vegyletek sztvlasztsra hasznlnak az elektro-mos ram segtsgvel. Az elektrolitban jelen lev tlttt anyagi rszecskk, az ionok az elektrolitba helyezett valamely egyenram ramforrs sarkaival sszekttt elektrdok fel ramlanak az elektromos ertr hatsra. Rviden: az elektrolitba merl elektrdok felletn elektromos egyenram hatsra lejtszd redoxi reakcik sszessge. Faraday-trvnyek

I.: Az elektrolzis sorn az elektrdokon kivl anyagok mennyisge az elektroliton tha-ladt tlts mennyisgvel arnyos. m=k*I*t=k*Q, ahol k az anyagtl fgg lland, az gynevezett elektrokmiai egyen-rtk

II.: Azonos tltsmennyisg klnbz elektrolitokbl kmiailag egyenrtk anyagmeny-nyisgeket vlaszt ki.

ANFe = , ahol F a Faraday-lland.

molCF 96500=

Vltakoz ram: az az ram amelynek irnya s nagysga periodikusan vltozik, valamint a vezet egy tetszlegesen kivlasztott keresztmetszetn peridusid alatt traml sszes tlts nulla.

Frekvencia: msodpercenknti peridusok szma [ ] 1-== sHzf Peridusid: az ram egy peridusnak az ideje 1-= fT [ ] sT = Feszltsg: ( )tUU *= wsin0 2/0UU eff = ramerssg: ( )tII *= wsin0 2/0II eff = Effektv ram: annak az egyenramnak a nagysgt rjk, amely peridusid alatt azonos ht termel ugyanazon a fogyasztn. Effektv feszltsg: az az egyenfeszltsg, amely az adott fogyasztn a vltakoz feszlt-sg hatsra tfoly vltakoz ram effektv rtkvel megegyez egyenramot hoz ltre.

Vltakoz ram berendezsek: genertor, transzformtor (lsd 11. ttel)

11. ttel Az elektromgneses indukci

Lorentz-er: A mgneses mezben mozg elektromos tltsekre a mgneses mez er fejt kit, gy az ramjrta vezetkre is. Az er merleges mind a tltsek sebessgre, mind a mgneses indukcira. BvqF *= Mozgsi indukci jelensge: Ha mgneses mezben egy vezett mozgatunk, akkor a vezetben feszltsg indukldik. A jelensg magyarzata, hogy a mozgs kvetkeztben a vezetben lv elektromos tltsekre hat a Lorentz-er, ennek hatsra a fmrcsban az elektronok elmozdulnak, gy tltssztvlaszts kvetkezik be. Szksges felttel, hogy a vezet sebessgnek legyen a mgneses indukcira merleges sszetevje (klnben a Lorentz-er nem lp fel), illetve a vezet hossznak legyen a mgneses indukcira merleges vetlete (klnben az elektronok nem tudnak a vezet mentn elmozdulni). Ha a vezet egy zrt vezetkr rsze, pldul a kt vgt sszektjk egy rammrvel, akkor az induklt feszltsg hatsra a krben ram folyik. (Az ramkr tbbi rsze, pl. az rammr, nyugalomban van.) Az induklt feszltsg nagysga fgg a mgneses indukci nagysgtl, a vezet sebessgtl, a vezet hossztl. A jelensg akkor is ltrehozhat, ha a mgneses mez mozog a vezethz kpest. A ksrleteket is gy egyszerbb elvgezni.

*=*=**=

lUqEqFbvqF

elektromos

Lorentz

/ Egyensly esetn a Lorentz-er megegyezik az elektromos

ervel. FL=Fel U=v*B*l Mozgatsi indukci trvnye Nyugalmi indukci jelensge: A nyugalmi indukci sorn sem a vezet, sem a mgneses mez nem mozog. Ebben az esetben az indukcit az idben vltoz fluxus hozza ltre. A nyugalmi indukci sorn keletkezett feszltsg nagysga egymenetes tekercs (vezet) esetn:

tU i DDF= / . Ha N menet tekercsre vonatkoztatjuk, akkor: tNU i DDF*= / . Lenz trvnye: Az elektromgneses indukci sorn keletkezett induklt feszltsg irnynak a meghatrozsra alkalmas. Eljele negatv, ha a mgneses trben mozg testnek, amiben a feszltsg indukldik, a sebessgnek irnyt tekintjk pozitvnak.

Az induklt feszltsg irnya mindig olyan, hogy a zrt vezetben ltala ltrehozott ram krl ltrejv mgneses tervel akadlyozni igyekezik az t ltrehoz indukl folyamatot.

Gyakorlati alkalmazsok: Vltakoz ram ellltsa genertorok segtsgvel Az ram szlltsnak hatsfoknvelse transzformtorok segtsgvel

Genertor: azokat a forg villamos gpeket nevezzk gy, amelyek a tengelykn kzlt mechanikai munkt villamos energiv alaktjk. Vltakoz feszltsget lltanak el az elektromgneses indukci (mozgsi indukci) trvnyei szerint.

11. ttel Az elektromgneses indukci

1

2

1

2

1

2

2

1

NN

UU

NN

II

=

=

Egy genertor vzlatos rajza.

Az l hosszsg szakaszban induklt feszltsg: ( )( )

( )tBRltUtBvltU

*****=***=

vvjsin)(

sin)(

1

1

ahol fpv 2= Mivel kt l hosszsg szakaszban indukldik feszltsg, ezrt: ( )tBRltU *****= vv sin2)( , ahol BRlU ***= v2max EU szabvny szerint: Hzf 50=

12. ttel A fny Geometriai optika A fnytan azon rsze,mikor a fnyjelensgeket egyenes vonalban terjed fnysugarak segtsgvel rjuk le.A fny homogn kzegben egyenes vonalban terjed.(rnykjelensgek) Fnyvisszaverds:=

Fnytrs: A fny klnbz kzegekben klnbz sebessggel terjed. A kt sebessg hnyadosa a trsmutat. n2,1=c1/c2 a msodik kzegnek az elsre vonatkoztatott relatv trsmutatja Abszolt trsmutat:a kzeg vkuumra vonatkoztatott trsmutatja A megtrt fnysugr a bees fnysugr s a beessi merleges ltal meghatrozott skban van. sin /sin = c1/c2 =n2,1 =n2/n1 =1/2 Totlreflexi:ha a fny optikailag srbb kzegbl halad a ritkbb fel,elegenden nagy beessi szg esetn a fny nem lp t a ritkbb kzegbe. A totlreflexi hatrszge az a beessi szg, melyhez 90-os trsii szg tartozik. sinH = 1/ns,r Plnparalel lemez:a r rkez fnysugarat nnmagval prhuzamosan tolja el.

Prizma:sk lapokkal hatrolt,tltsz anyagbl kszlt test Trszg: = +

12. ttel A fny

Vkony lencsk Optikai lencse:olyan tltsz anyagbl kszlt test,melyet kt gmbfellet vagy egy gmbfellet s egy skfellet hatrol. Dombor(konvex)lencsk(gyjtlencsk) Az optikai tengelyk mentn a legvastagabbak,ha anyaga a kzegnl srbb,a lencsre prhuzamosan rkez fnysugarakat egy pontba gyjti ssze.

t = 2f esetn fordtott,valdi egyszeres nagyts kp 2f>t>f esetn valdi,fordtott,nagytott kp a trggyal ellenttes oldalon t = f esetn nincs kp f

12. ttel A fny

Homor gmbtkr Nevezetes sugrmenetei hasonlak a gyjtlencshez.

Az optikai tengellyel prhuzamosan berkez sugarak a fkuszpontban metszik egymst. f = R/2 (R a gmb sugara) A trgy s a kp helyzete olyan mint a gyjtlencsnl. Dombor gmbtkr

Mindig egyenes lls,kicsinytett,ltszlagos kp. Lekpezs Fkuszpont:a gyjtlencse s a homor gmbtkr esetn az optikai tengellyel prhuzamosan rkez fnysugarak ebben a pontban metszik egymst. Szrlencsnl s dombor gmbtkrnl az optikai tengellyel prhuzamosan berkez fnysugarak meghosszabbtsa ebben a pontban metszi egymst. Trerssg: Jele:D me: 1/m,dioptria D=1/f Lekpezsi trvny: 1/f=1/t+1/k ahol f a fkusztvolsg,t a trgytvolsg,k a kptvolsg. Gyakorlati felhasznls: tkeresztezds:dombor gmbtkr 45 fokban dntve Borotvlkoztkr:homor gmbtkr Periszkp:kt egymssal szembe fordtott sktkr

12. ttel A fny Lupe,mikroszkp,tvcsvek(ld.csillagszat ttel),fnykpezgp,diavett,optikai kbel A fny mint hullm A fny elektromgneses transzverzlis hullm,melyben az elektromos s mgneses tr periodikus vltozsa adja a hullmzst. A hullmtulajdonsgot altmaszt jelensgek: Polarizci:akkor beszlhetnk polarizcirl ha a rezg rszecskknek van tartsan kitntetett rezgsi irnya Elhajls(diffrakci):a fny az akadly ltal lernykolt rszre is be tud hatolni(akkor rtelmezzk az egyenes vonalban trtn hulllmterjedst ha az akadly sokkal nagyobb mint a hullmhossz) Optikai rcson val elhajls: d*sin=k* Interferencia:hullmok tallkozsakor fellp jelensg Ersts: =2k*/2 Kiolts: =(2k+1)*/2 Ksrletek:Fresnel-fle ketts tkr,Egy tkrs interferencia ksrlet,vkony lemezes interferencia,Michelson-fle interferomter Diszperzi(sznszrds):a fehr fny szneire bonthat,a prizma a klnbz szneket klnbz mrtkben trti el. A sznkp sznei monokromatikusak,tovbb nem bonthatk. Mennyisgek: frekvencia, hullmhossz f=c/ Foton,fotoeffektus,a fny kettssge Foton:elektromgneses hullmok energiaadagja Compton-effektus:nagy energij rntgenfotonokat tkztetett atomokkal(elektronokkal)-tkletesen rugalmas tkzs ment vgbe-a fotonok hullmhossza ntt Compton a szrt fotonok hullmhosszt mrte-teljes egyezst kapott a szmtott rtkekkel-a foton rszecske Gravitcis hats(gravitcis lencse jelensg)-a nagy tmeg gitestek kzelben a fny elhajlik Ez csak rszecskk esetn mehet vgbe melyeknek tmege van gy hat rjuk a gravitci. A foton rszecsketulajdonsgt rja le az energia s az impulzus: E=h*f s p=h/ Fotoeffektus Lnrd Flp (1889)-UV fnnyel megvilgtott fmek elektronokat bocstanak ki (1905-Nobel-dj) Ha fmlapot vilgtunk meg fnnyel,akkor: ha a fny frekvencija egy bizonyos rtk alatt marad,nem kvetkezik be a jelensg ha a frekvencia n,a kilp elektronok energija n ha az intenzits n,a kilp elektronok szma n,energijuk vltozatlan marad Einstein-foton hipotzis,1905 a fny kvantumos szerkezet,E=h*f energiaadagokbl ll fnyelektromos egyenlet: h*f=Wki+1/2*me*ve2 egy elektron kilkdst egy foton vltja ki ha a berkez foton energija nagyobb mint a kilpsi munka,akkor egy elektron kiszakad s a h*f-Wki nagysg energia az elektron mozgsi energijt nveli ellentr esetn: h*f=Wki+e*Uell 1921-Nobel-dj A fny ketts termszete A fnyt bizonyos krlmnyek kztt hullmtulajdonsgok jellemzik(terjeds),ms esetekben rszecskemodellel rhat le,a kt tulajdonsg elvlaszthatatlan. Hullm:diffrakci,polarizci,interferencia;mennyisgek:frekvencia,hullmhossz Rszecske:fotoeffektus,Compton-effektus,gravitcis hats;mennyisgek:energia,impulzus Fnysebessg 3*108 m/s,hatrsebessg,jelenleg nem ismerete olyan objektum ami ennl gyorsabban mozogna mrse:Olaf Rmer,Fizeau Rmer mdszere:csillagszati ton mrte meg a fnysebessget a Jupiter Io holdjt vizsglta,megmrte a hold kt,rnykkpba val belpse kzti idt amikor a Fld,a Jupiter s A Nap egy vonalban llt

12. ttel A fny a Fld Nap krli plyjnak fels szakaszn a fnynek tbb ideig tartott mg a Fldre rkezett az Iorl,az als szakaszon pedig kevesebbig(a fels szakaszon a Fld tvolodik a Jupitertl,mig az alsn kzeledik) az ideltrts 1000 s-nak addott,a tvolsgklnbsg pedig kt Fld-Nap tvolsg(2Cse=300 000 000 km),ebbl a fnysebessg 300 000 km/s

(Valjban Rmer peridusidt mrt s a kapott sin fggvnybl llaptotta meg a krdses mennyisgeket,a C pontbl ugyanis nem lthatta a Jupitert,sem a holdjt a Nap fnye miatt.)

A lzer jelentse:fnyersts induklt emisszival mkdse: energia bepumplsa populci inverzi keletkezik az anyagban ltrejn az induklt emisszi ezt rezontorokkal felerstik flig tereszt tkrn t kicsatoljk a lzerfnyt tulajdonsgai: monokromatikus kis divergencij nagy intenzits koherens alkalmazs: orvostudomny kommunikci kereskedelem hradstechnika anyagmegmunkls haditechnika

13. ttel Hullmok

A hullm fogalma: a hullm idben s trben tovaterjed rezgsllapot, mely energit szllt. A hullmok jellemzi:

Kt szomszdos, azonos fzis hely trbeli tvolsga a hullmhossz, melynek jele , mrtkegysge m.

Kt szomszdos, azonos fzis hely idbeli tvolsga a peridusid, jele T, mrtkegysge s.

Az amplitd a hullm maximlis kitrsnek nagysga egy hullmcikluson bell. Jele A, mrtkegysge ltalban mter, hanghullmok esetn azonban nyomsegysgben is mrhet.

A rezgsszm, vagyis frekvencia (f vagy ) a msodpercenknt vgzett rezgsek szma.

A terjedsi sebessg a halad hullm meghatrozott fzisllapotnak tovahaladsi sebessge. Jele c s megegyezik a hullm hossznak s a frekvencijnak szorzatval.

A terjeds irnya szerint a hullmokat megklnbztetjk: A longitudinlis hullmok kitrse a terjedsi irnnyal egybeesik. A klnbz kzegekben, mint ritkulsok s srsdsek lpnek fel. Pl. ilyen a legtbb hanghullm. A tranzverzlis hullmokban a kitrs a terjedsi irnyra merleges. Ilyen pl. egy hron terjed hullmok, vagy a szabad elektromgneses hullmok. Interferencit akkor szlelnk, ha a hullmok koherensek, vagyis a tallkozsuk helyn fzisklnbsgk tartsan lland. Ha a fzisklnbsg a fl hullmhossz pros szm tbbszrse, maximlis erstst, ha a fl hullmhossz pratlan szm tbbszrse, kioltst tapasztalhatunk. Rugalmas pontsor (pl ktl) vgre rkez hullm mind a rgztett, mind a szabad vgrl visszaverdik. A visszaverds a szabad vgrl azonos, a rgztett vgrl ellenttes fzisban trtnik. Alkalmas frekvenciavlasztssal elrhet, hogy a rugalmas pontsoron folyamatosan keltett hullm a pontsor vgrl visszaverd hullmmal gy tallkozzon, hogy llhullmok jjjenek ltre. llhullmrl akkor beszlnk, ha az egyes pontok mozognak, de a hullm egy adott fzist nem ltjuk tovbbhaladni az az egy llandsult rezgsllapot. Duzzadhelyek: azok a pontok, amelyek maximlis amplitdval rezegnek Csompontok: azok a pontok, amelyek nem vgeznek rezgst Kt duzzadhely/kt csompont tvolsga a hullmhossz fele. A hang A hang trben terjed longitudinlis mechanikai hullm. A hangforrs egy rugalmas test, vagy kzeg, amely egy vele kzlt energit rezgsi energiv alaktja. A hang jellemzi:

Hangerssg: A hangforrs amplitdjtl fgg. A hangintenzitssal mrhet, amely a hangforrs ltal az 1 m2 nyi terletre sugrzott teljestmnyt jelenti, ezrt egysge W/ m^2

Hangmagassg: a hang rezgsszmval (frekvencijval) jellemezhet. (pl. az 1:2 frekvenciaarny hangok hangkze egy oktv. Egy oktvon bell 7 lpsben kvetik egymst azok a hangok, amelyeket flnkkel egymst termszetes mdon kvet egsz hangkzknek (dr skla) rzkelnk. A zenei hangok frekvenciinak kzs viszonytsi alaprtke a norml a hang, melynek rtke 440 Hz. )

13. ttel Hullmok

Hangszn: a hangszn annak a kvetkezmnye, hogy a zenei hangok szinte sohasem egyetlen frekvencit jelentenek, az alapfrekvencia mellett felharmonikusok is megjelennek.

Hangsebessg: a hang terjedsi sebessge a levegben 330 m/s (Ez fgg a hmrsklettl is). Aszerint vltozik, hogy milyen kzegben terjednek a hullmok. Szintn kiszmthat a c= * kplet alapjn.

Rezonancia: ha a knyszerrezgst ltrehoz rendszer frekvencija kzel esik a knyszerrezgst vgz rendszer sajtfrekvencijval, akkor a rezg test amplitdja maximlis lesz, ez a jelensg a rezonancia. Ha az amplitd nagyon nagyra n, bekvetkezhet a rezonanciakatasztrfa, melyben minl kisebb a csillapt hats, annl nagyobb a rezonancia. (1940- Takoma - szoros fltti hd) Lebegs: Kt kzeli frekvencij hang egyttes megszlaltatsakor egy periodikusan ingadoz erssg hangot hallunk. Ezt a jelensget lebegsnek nevezzk. Doppler-effektus: a hullm frekvencijban s ezzel egytt hullmhosszban megjelen vltozs, mely amiatt alakul ki, hogy a hullmforrs s a megfigyel egymshoz kpest mozog. Pl. ha spol mozdony (ad) kzeledik egy megfigyelhz (vev), akkor az utbbi magasabb frekvencij hangot hall, mint a vonaton l utas. Miutn a mozdony elhaladt a megfigyel mellett, a frekvencia szreveheten lecskken. Az elektromgneses sugrzs a trben transzverzlis hullm formjban terjed fnysebessggel. Rszecski a fotonok. Elmlett James Clerk Maxwell skt fizikus dolgozta ki, s rta le az n. Maxwell-egyenletekben (4db van) Az elektromgneses spektrumnak nincs als illetve fels hullmhosszhatra. Az emberi szem ltal rzkelhet tartomny a 380 s a 780 nm kztti. Az ennl kissebbi tartomnyba az ultraibolya-, a rntgen- s a gammasugrzs tartozik, a 780nm fltti hullmhossztartomnyba pedig az infravrs-, a mikro- s a rdihullmok. Rezgkr: egy tekercs s egy kondenztor prhuzamosan kapcsolva, a paramterektl fgg sebessggel alakul t a tekercs energija a kondenztor energijv, s fordtva, periodikusan, az sszenergia viszont lland marad Fnykibocsts: Magas hmrskleten izz szilrd s folykony anyagok ltal kibocstott fnyben az sszes rnyalat megtallhat, sznkpk folytonos. Ez a folytonos sznkp nem fgg a kibocst test anyagi minsgtl. Izz gzk s gzok ltal kibocstott fny sznkpe a kibocst gzre illetve gzra jellemz, vonalas emisszis szinkp. Fnyelnyels: az izz gzk vagy gzok a rajtuk tbocstott fehr fnybl elnyelik azokat a szneket, amiket maguk is kibocstani kpesek. A sznkpben megjelennek fekete vonalak. Az elnyelsi sznkp ugyangy jellemz az anyagi minsgre, mint az emisszis. (Pl: nap sznkpe)

14. ttel Az energia fajti, munka, teljestmny

Energia: fizikai alapmennyisg, munkavgzkpessget jell. Energiafajtk:

Mechanikai:

- Mozgsi energia: 221 mvEm =

- Magassgi energia: mghEh =

- Rugalmas energia: 221 DxEr =

- Gravitcis energia: r

mMEgrav g-=

Bels energia:

o Egy zrt rendszer sszes energiatartalma o Nagy rsze az adott anyag rszecskinek mechanikai energija (termikus

energia): Gzok esetben nRTfEb 2=

o Eb=Q+W (Termodinamika I. fttele)

Kondenztor enegija: EC= 221 CU

Tekercs energija: EL= 221 LI

Foton energija: Ef=hf Magenergia: E = mc2 (ahol m a tmegdefektus)

Munkattel: Adott id alatt a test mozgsi energijnak a megvltozsa megegyezik azzal a munkval, amit a testen vgeztek a r hat erk.

klsWmvmv =-2

12

2 21

21

Teljestmny: A munka s az id hnyadosa, a munkavgzs sebessge.

Ptl= tWD

Ppill= tWD

, ahol t0 vagy Ppill= pillvFrr

Hatsfok: a hasznos s a befektetett munka hnyadosa, rtke 1-nl kisebb. Az energia-megmarads trvnynek rtelmben az energia nem tnik el, csak talakul egyik formjbl a msikba. Sok folyamatban keletkezik mellktermkknt h. Ezt meg lehet fordtani, gy gpeket lehet kszteni (hergpek). Ezek h befektetsvel mechanikai munkt tudnak vgezni.

15. ttel Megmaradsi trvnyek

Impulzusmegmarads trvnye: Egy zrt mechanikai rendszer sszimpulzusa lland.

Tkletesen rugalmatlan tkzs: ( ) 221222211 21

21

21

kvmmvmvm ++

( ) kvmmvmvm 212211 +=+

Tkletesen rugalmas tkzs: 222211

222

211 2

121

21

21 umumvmvm +=+

22112211 umumvmvm +=+ Mechanikai energiamegmarads elve: Ha egy pontszer testre csak konzervatv erk hatnak, akkor mechanikai energiinak sszege lland.

mechanikai energik: mozgsi energia, gravitcis energia, rugalmas energia Konzervatv er: Azokat az erket, melyek munkavgzse csak a kezd- s vgponttl fgg, azaz fggetlen a plytl, konzervatv erknek nevezzk. Konzervatv mez: Azokat a mezket, melyek munkavgzse fggetlen a plyagrbtl (s gy az ttl), csak a kezd- s vgpont helytl fgg, konzervatv mezknek nevezzk. Potencil: Azt mutatja meg, hogy a mez mennyi munkt vgez a teste/tltsen, ha a mez A pontjbl azt a B pontjba mozgatjuk.

Energiatalakuls rezgkrkben: 2221

21 CULI =

Htan I. fttele: krnyezetb WQE +=D Zrt rendszer bels energija lland. 0=D bE

Tltsmegmarads trvnye: Egy a krnyezettl elszigetelt, elektromosan tlttt rendszerben a testek ssztltse lland.

Tmeg-energia ekvivalencia: 2

20

1

-

=

cv

cmE , ha v=0, akkor 20cmE =

Sztsugrzs: A prkelts ellenttes prja egy elektron s egy pozitron tallkozsa. Ekkor an-nihilci, vagy ms szval sztsugrzs jtszdik le, s kt gamma foton keletkezik, ritkbban esetleg hrom. Egy soha nem keletkezhet, mert akkor nem teljesl a lendlet-megmarads. (Ha a pozitron s az elektron nagyon nagy energival tallkozik, akkor ms jelleg folyamat jtszdik le, j rszecskk is keletkezhetnek.) Prkelts: Ha elegenden nagy energij foton egy atommag kzelben halad el, akkor a fo-ton eltnhet, s elektron-pozitron prokat kelthet. A pozitron az elektron antirszecskje, tu-lajdonsgai az elektronnal azonosak, de tltse pozitv. A pr nyugalmi energija 2mc2, ahol m az elektron tmege. Kiszmolva 1,022MeV-ot kapunk. (Ez kb.1,64*10-19 J) Ez azt jelenti, hogy ha ennl nagyobb a foton energija, akkor jtszdik le a jelensg, a tbblet energia az elektron s a pozitron energijt nveli.

16. ttel Az atom szerkezete

Elektron: Az elektron negatv elektromos tlts elemi rszecske. Ksrletileg Joseph John Thomson mutatta ki 1897-ben.

tltse -e=-1,602*10-19C tmege 9,11*10-31kg relatv tmege 1/1836 spinje 1/2

Elemi tlts: Az elemi tlts nagysgt a Faraday-lland s az Avogadro-lland hnyadosa

adja meg: AN

Fe = , ahol molCF 96500= s

molN A

1106 23*= . Legismertebb ksrleti

meghatrozsa Millikan nevhez fzdik, aki 1909-ben mrte meg (ionizlt olajcsepp molekulk egyenslynak vizsglata sk kondenztor lapjai kztt). Elektronburok: Msik nevn elektronfelh. Az atommagot az elektronfelh veszi krl. Ebben a felhben helyezkednek el az elektronok. Az elektronok meghatrozott plykon keringenek. Ezekhez a plykhoz klnbz energik tartoznak. A mozgsuk sorn az elektronok trekednek a legmlyebb energiaszint elrsre. Az elektronburkon bell az elektronok elfordulst valsznsgi fggvnyek rjk le. Mrete 1 (10-10m), mg az atommag mrete csak 10-5, amit szemlltetni gy lehet, hogy, ha az elektronburok tmrje a Szegedi Dm, akkor az atommag tmrje csak egy cseresznyeszem tmrjvel egyezik meg. Thomson-fle atommodell: a katdsugarak tanulmnyozsa sorn kimutatta, hogy azok kismret, negatv tlts rszecskkbl llnak, brmilyen atommal is vgezzk el a ksrleteket az elektron minden anyagnak a rsze, minden anyagban jelen van szertefoszlott az atom oszthatatlansgnak az elve. Thomson elkpzelse szerint az egszben vve semleges atom pozitv tltse egyenletesen oszlik el egy tmr a kinetikus gzelmletnek megfelelen kb. 1010m sugar gmbben. Ennek belsejben vannak a pontszer elektronok, hasonlan ahhoz, amint a pudingban a mazsolk. Ezrt nevezzk ezt a modellt mazsols puding modell-nek. Thomson elmlete szerint az elektronok a pozitv tltsfelhben a kzppontra szimmet-rikusan helyezkednek el. Nagyszm elektron esetben koncentrikus gyrrendszert alkotnak. (Ez mr magban rejti az elektronok hjszerkezett.) Az elektronelrendezdsnek ily mdon ismtld szakaszai vannak, ami mr a peridusos rendszer magyarzatnak a csrjt is magban hordozza. Az elektronokat harmonikus (a kitrssel egyenesen arnyos) er tartja egyenslyi helyzetben. Ha az atom egyenslyt egy kls er megzavarja, akkor az elektronok rezegni kezdenek. Az ily mdon rezg kttt elektronok segtsgvel magyarzta az atomok fnykibocstst. A modell matematikai megfogalmazsnak felhasznlsval sikerlt olyan rezgsszmot kihozni, amely a fny frekvencijnak nagysgrendjbe esik. J. J. Thomson kiemelked munkssgt 1906-ban Nobel-djjal jutalmaztk. Rutherford-fle atommodell: igen vkony aranyflit bombzott -rszecskkkel. az -rszecskk legnagyobb rsze zavartalanul thatolt a flin, egyrszk eltrlt s igen kis rszk (kb. minden 10.000-dik) kzel 180-os eltrlst szenvedett. Ezekbl az adatokbl vont le kvetkeztetseket a szrcentrumra: pozitv tlts, igen kis trrszben koncentrldik s nagy tmeg az -rszecskkhez kpest. Az eredmnyt nem lehetett a Thomson-modellel magyarzni, hiszen az atom bell lnyegben res. Rutherford ezt a rszt atommagnak nevezte el, s a szrdsi kpek elemzsvel kpes volt megbecslni a mrett is (kb.1015m). Egy Z rendszm elem atomjnak tmege tlnyomrszt a Ze pozitv tlts , kb. 1015 m sugar atommagban sszpontosul. A mag krl krplykon kering kb. 1010 m tvolsgban a Z szm elektron, melyeket a mag elektrosztatikus vonzereje tart krplyn. Az e-k hasonlan helyezkednek el, mint ahogyan a bolygk keringenek a Nap krl, ezrt naprendszer-modell -nek nevezzk. Az Rutherford-fle atommodell alapvet hinyossga,

16. ttel Az atom szerkezete

hogy egy ilyen atom nem lehet stabil, mert a krplyn kering elektron az elektrodinamika trvnyei rtelmben energit sugrozna ki, gy kb. 109 msodperc alatt spirlis plyn a magba zuhanna. Bohr-fle atommodell: A Bohr-fle atommodell a Rutherford-fle atommodell javtott vltozata. A pozitvan tlttt atommag krl keringenek az elektronok hasonlan a Naprendszerhez. Ez a modell sikeresen magyarzta a Rydberg-formult s a hidrogn spektrumt, viszont ms, finomabb rszleteket azonban nem tudott megindokolni. Ma mr az atom kvantummechanikai lersa teljesebb, ezt a modellt azonban egyszersge miatt mg mindig tantjk. A Bohr modell flig kvantumos jelleg, s gy posztultumokra tmaszkodik: Az elektron a proton krl krplyn mozog a klasszikus mechanika trvnyei szerint. (A

centripetlis ert a Coulomb-er szolgltatja.) Az elektronok csak bizonyos megengedett sugar plykon keringhetnek, amelyeken nem

sugroznak. Mivel az E energia ezeken a plykon lland, az elektron stacionrius llapotban van.

A stacionrius llapotok kzti tmenetek gy mennek vgbe, hogy az elektron tugrik egyik llapotbl a msikba, s ekzben az atom elektromgneses hullmokat bocst ki. A kt energiallapot kzti klnbsg egyenl a kibocstott vagy elnyelt sugrzs energiakvantumval.

az energiaszintek az impulzusmomentum (L) diszkrt rtkeitl fggenek:

h*=*= nhnLp2

, ahol az n a fkvantumszm, a h pedig a Planck-lland

Atommag: Az atommagok 10-15m (10-5) mret rszecskk. Pozitv elektromos tlts protonokbl s semleges neutronokbl llnak. A protonokat s neutronokat sszefoglal nven nukleonoknak nevezzk. A proton s a neutron nem elemi rszecskk, bennk kvarkok tallhatak. Egy atommagot az sszettelvel jellemeznk. A benne lv protonok szmt rendszmnak nevezzk, amit Z betvel jellnk. A tmegszmot pedig A betvel jelljk. A=Z+N, ahol N a neutronok szma. A szoksos rsmd egy atommag meghatrozsra: XAZ , ahol X helyre a Z rendszm elem kmiai vegyjelt rjuk. Avogadro trvnye: Azt mondja ki, hogy klnbz gzok egyenl trfogataiban azonos nyoms s hmrsklet esetn a molekulk szma a gz anyagi minsgtl fggetlenl egyenl. Ezen hrom mennyisg kztt az egyestett gztrvny teremt kapcsolatot ( )TRnVp **=* . Avogadro szm: Megadja, hogy 1mol anyagban hny darab rszecske tallhat.

molN A

110022,6 23*=

Rutherford szrsksrlete: Rutherford igen vkony (1m) aranyflit bombzott -rszecskkkel. Vizsglta az -rszecskkkel thaladst a flin. A megfigyelsei szerint a rszecskk dnt tbbsge zavartalanul thaladt a flin, de egyrszk eltrlt s igen kis rszk (kb. minden 10.000-dik) kzel 180-os visszaverdst szenvedett. A ksrletek eredmnyekppen kvetkeztetseket vont le az atomokra s megalkotott egy atommodellt. Az anyag atomos szerkezetre utal jelensgek: Rutherford angol fizikus kzvetlen mdon bebizonytotta, hogy az anyag nem egy folytonos kzeg, hanem egymshoz kapcsold rszecskk halmaza. Ezeket a rszecskket nevezzk atomoknak. Az anyag atomos, molekulris szerkezett bizonytja az idelis gzok rszecskemodellje is, a rszecskk mozgsa kzvetlenl rzkelhet az ltaluk kifejtett nyoms ltal. Az elektron rszecske termszete: A rszecske termszetre utal fizikai mennyisgek az energia s az impulzus. Az elektronnak mozgsi energija van, ami a tmegnek s a sebessge ngyzetnek a szorzata. Az impulzusa pedig a tmegnek s a sebessgnek a

16. ttel Az atom szerkezete

szorzata. Az elektron rszecske tulajdonsgai rvnyeslnek pldul a CRT monitorokban, tvkben. Ezekben a kszlkekben egy elektrongy bocstja ki az elektronokat. Kett darab kondenztor vgzi az elektronok pozcionlst. Ekkor az elektron hullm termszete elhanyagolhat, mert nem kell akkora szint helyzetmeghatrozs, hogy az befolysolja az elektron helyt. Az elektron hullmtermszete csak akkor kerl eltrbe, amikor az elektronok elhelyezkedst vizsgljuk az atommag krl, vagy az elektronok egy a mretkhz hasonl nagysg ketts rsen val thaladst vizsgljuk. A makrovilgban az elektronoknak csak a rszecsketulajdonsga jelents, csak atomi mretekben jelents a hullmtermszete. Thomson ksrlete (1897): Thomson elektromos s mgneses trbe vezette a katdsugarakat. gy lltotta be az elektromos s a mgneses tr erssgt, hogy a katdsugarak a kt tr egyttes hatsa alatt ne trljenek el. Vagyis az elektromos er s a mgneses er nagysga megegyezett, de az eljelk ellenttes volt.

BEvevBeE

FF mgnel

==

= Teht a rszecske sebessge meghatrozhat.

gy a sebessget visszahelyettesthetjk abba a kpletbe, amit a mgneses trrel trtn

eltrts esetben kaptunk: rB

EBr

BEBrv

me

2

/===

E a kondenztorra kapcsolt feszltsg segtsgvel meghatrozhat, hiszen: dUE =

B a tekercsre kapcsolt ramerssgbl meghatrozhat, hiszen: A

lIB = 0m

r szintn mrhet A kapott eredmny kb. ktezerszerese a H-ion fajlagos tltsnek, (melyet az elektromkmiai egyenrtkbl ismertek). A katdsugarat alkot rszecske tmege kb. ktezerszer kisebb, mint a H-ion tmege.

A katdsugarat alkot rszecske neve (elektron) mr korbban megvolt, hiszen Georg J. Stoney mr 1874-ben rmutatott arra, hogy az elektrollzis trvnyeibl nagy valsznsggel kvetkezik, hogy az elektromossg kvantlt szerkezet. J. J. Thomson az elektron felfedezst eredmnyez elmleti s ksrleti vizsglata-irt 1906-ban elnyerte a fizikai Nobel-djat.

Millikan ksrlete (1910-1916): Vzszintes helyzet kondenztor lemezei kz apr olajcsep-peket (10-100nm tmrj) porlasztott. Porlaszts kzben egyes cseppek molekuli ionizld-tak. A tlttt olajcseppre hat erk:

gravitcis: VgmgFg 0r== felhajt er: VgF f 1r= elektromos er: qEFel = kzegellenllsi er: rvFkz ph6=

Tudta, hogy F=0, mert bellt egy lland sebessg (vH) felkzg FFFF +=+

Az olajcsepp sugara nem mrhet, ezrt szksges mg egy egyenslyi sebessghez (v0) tarto-z mrs. Legyen ez az az eset, amikor az elektromos tr nincs bekapcsolva. kzfg FFF += gy ebbl mr megtudta hatrozni az r rtkt. Majd q-ra azt kapta, hogy az egy szmnak mindig az egsz szm tbbszrst veszi fel. Ebbl meghatrozta, hogy az elemi tlts rtke: 1,6*10-19C

17. ttel Magfizika

Az atommag felptse: Az atommagok 10-15m (10-5) mret rszecskk. Pozitv elektromos tlts protonokbl s semleges neutronokbl llnak. A protonokat s neutronokat sszefoglal nven nukleonoknak nevezzk. A proton s a neutron nem elemi rszecskk, bennk kvarkok tallhatak. Egy atommagot az sszettelvel jellemeznk. A benne lv protonok szmt rendszmnak nevezzk, amit Z betvel jellnk. A tmegszmot pedig A betvel jelljk. A=Z+N, ahol N a neutronok szma. A szoksos rsmd egy atommag meghatroz-sra: XAZ , ahol X helyre a Z rendszm elem kmiai vegyjelt rjuk. Ktsi energia: Az atommagban a proton taszt hatsa risi ert kpvisel, amivel a gravitcis er nem kpes egyenslyt tartani. Ezrt a fizikusok rjttek, hogy itt egy msik fle er is van, amit magernek hvunk. Ez az er vonz hats s fggetlen a tltstl (p+-p+, p+-n0, n0-n0). Az ereje akr az elektromos klcsnhatsa ezerszerese is lehet. A hattvolsga viszont csak 10-15m nagysg. A ktsi energit szmszeren is meg lehet hatrozni:

222 cZmcNmcmE pnAktsi --= , amibl mr knnyen kifejezhet az egy nukleonra jut ktsi energia: AEktsi /=e . Tmegdefektus: Ha lemrjk az atommag tmegt s az egyes alkotrszeinek a tmegt kln, akkor azt tapasztaljuk, hogy a kt mrs eredmnye nem egyezik. Ez azzal magyarzhat, hogy az atommagon bell az atommag energit trol a ktseiben. Ez a tmeg-hiny ki is szmthat: 2mcE D= . Teht, ha ismerjk az atommagban lv ktsek energijt, akkor ki tudjuk szmolni a m-et. Amikor az atommagban lv ktsek megsznnek, akkor ez az energia felszabadul. Radioaktv bomlsok: Az instabil atommagok minden kls beavatkozs nlkl ms atommagg alakulnak, mikzben nagy energij radioaktv sugrzst bocstanak ki. Radioaktv bomls kvetkeztben egy adott mennyisg sugrz anyagban fogy az eredeti izotp mennyisge.

Megmarad magok szma: Tt

NN-

= 20 Megmarad aktivits: Tt

AA-

= 20 Maghasads: Az a jelensg amely sorn a nagy tmegszm atommag kt kzepes tmegsz-m atommagg s nhny neutronn esik szt energia felszabaduls kzben. A termszetben elfordul atommagok kzl csak a 235U izotp kpes hasadsra.

02362350 nkYXUUn +++ , ahol { }3;2k A keletkezett magok nem stabil izotpok a hasadsi termkekben tbb a neutron, mint ami stabil magokra jellemz lenne, ezrt a hasadsi termkek radioaktvak.(-sugrzs-sal bomlanak stabil magokk.) A keletkez neutronok tl gyorsak ahhoz, hogy a tbbi 235U izotp kpes legyen ket befogni, ezrt nem okoznak tovbbi maghasadsokat. A maghasads sorn jelents mennyisg energia szabadul fel.

17. ttel Magfizika

vgablak csillmlemez

alacsony nyoms argongz

+

fmcs (katd) -

szmllhoz vagy ersthz

Lncreakci: A maghasadskor felszabadul neutronokat le kell lasstani valamilyen lasst kzegben (modertorban). A modertor knny magokbl ll anyag, pl.: vz vagy grafit. Ezek a lelasstott neutronok jabb hasadsokat kpesek okozni.

A lncreakcit jellemezhetjk a sokszorozsi tnyezvel: ha n szm hasads sorn keletkez neutronokbl n szm idz el jabb hasadst, akkor a k=n/n. A lncreakci akkor nfenntart, ha k>1.

ha k1 szuperkritikus a reakci

A leggyakrabban hasznlt modertor kzegek: grafit: lasst, nem nyeli el a neutronokat nagyon tiszta kell nehzvz (D2O): lasst, nem nyeli el a neutronokat drga vz (H2O): lasst, elnyeli a neutronokat

Sugrzsok -bomls

Az atommag +242 He (-rszecske) bocst ki. +-

- +24

242 HeMM

AZ

AZ -rszecskk hattvolsga: paprlap, (2,50,5)cm leveg -rszecskk sebessge: (15.0005000)km/s

-bomls Az atommag neutronja protonn alakul mikzben egy elektront bocst ki

eepn u~0 ++ -+ e

AZ

AZ eMM u~1 ++

-+

-rszecskk hattvolsga: (12,52,5)cm leveg -rszecskk sebessge: 10.000km/s-300.000km/s

-bomls Az atommag foton (elektromgneses sugrzs) kibocstsval szabadul meg az energitl. ),(),( 12 ZAEZAEnf -= , vonalas spektrum

fotonMM AZAZ + -rszecskk hattvolsga: (7,52,5)cm lom -rszecskk hullmhossza:

17. ttel Magfizika

1. Reaktor 2. Primer kr 3. Gzfejleszt 4. Szekunder kr 5. Turbina 6. Genertor

Wilson-fle kdkamra A radioaktv sugarak (, , ) nyomainak lthatv ttelre alkalmas. Hasonl elven mkdik, mint ahogyan a replgpek kondenzcska keletkezik. A tartlyban tlteltett gzt lltunk el (adiabatikus tgts) A berkez s -rsz-ecskk a plyjuk mentn ionizljk a gzt. Ezekre az ionokra kicsapdik a tlteltett gz apr cseppek formjban. A keletkez kdcsk megfigyelhet.

Atomreaktor: Egy olyan szerkezet amiben szablyozott lncreakci zajlik.

Reaktor: A reaktorokban zajlik a szablyozott lncreakci. A dstott urnt a ftrudak tartalmazzk. A hasads sorn felszabadul s jabb hasadst okoz neutronok szmt a kzttk mozgathat, neutronelnyel anyagot (pl.: brt vagy kadmiumot) tartalmaz rudakkal lehet szablyozni. Minl mlyebbre toljk a rudakat, annl tbb neutron nyeldik el, anlkl, hogy jabb hasadst okozna. A neutronok lasstst a reaktort kitlt modertoranyag vgzi (pl.: nehzvz). Primer kr: A hasadsok sorn felszabadul energia a primer krben kering anyagot (az brn szerepl ermben a nagy nyoms vizet, ami egyben a modertor is) felmelegti, jelen esetben tbb mint 200C-ra. A primer kr vize viszont hti a reaktort. Gzfejleszt: Itt trtnik a hcsere a primer kr s a szekunder kr anyaga kztt. A szekunder krben kering vzbl itt keletkezik a gz, amely a turbint hajtja. Szekunder kr: A szekunder krben kering vz a gzfejlesztben felforr, gzz alakul, meghajtja a turbint, majd a htkr hatsra lecsapdik, s jra kezdi a ciklust. Turbina: A turbina forgatja a genertor forgrszt. Genertor: A genertorban mozgsi indukci rvn a mechanikai (forgsi) energia elektromos energiv alakul, itt jn ltre a vltakoz ram.

Elnyei: kevesebb ftanyag kell, mint a szn- vagy olajtzels ermvekben, ezltal kisebb mrtk a szksges bnyszat. Nem szennyezi a levegt az gstermkekkel. Nagyobb a hatsfoka. ptskor nem szksges olyan jelleg krnyezetkrosts, mint a vzi ermveknl (vztroz, vlgyzrgt, stb.) Htrnyai: a kigett ftanyag tovbbra is radioaktv marad, ezrt problematikus a trolsa. Klnleges technikai megoldsokra van szksg, hogy a radioaktv anyagok ne juthassanak ki a reaktortrbl, illetve a primer krbl. A htkr a krnyezettel (ltalban egy folyval) van kapcsolatban, ezltal olyan hmrsklet-vltozst okozhat, amely kros lehet az lvilgra. Reaktorok tpusai: forralvizes reaktor (BWR), nyomottvizes reaktor (PWR), nehzvizes reaktor (PHWR vagy CANDU), gyors tenysztreaktor (FBR) s uszoda tpus reaktor.

17. ttel Magfizika

1. indt (egyfzis) atombomba 2. fziss anyag (deutrium, trcium) 3. 238-as tmegszm urnbl kszlt

kls kpeny 4. kls bombakpeny

Atombomba: Az atombombk, vagy fisszis bombk energijukat a nehzatommagok hasadsbl nyerik: nehz atommagok (urn vagy plutnium) hasadnak knnyebb elemekk neutronokkal val besugrzsuk rvn (ezek az elemek hasadsukkor jabb neutronokat hoznak ltre, melyek jabb atommagokat bombznak, lncreakcit eredmnyezve). Az atombombk mrett nem lehet tetszlegesen nvelni, mivel egy kritikus tmeg felett kls hats nlkl is beindul bennk a lncreakci. A kritikus tmeg az a tmeg, amivel rendelkezni kell a radioaktv izotpnak, hogy a lncreakci beindulhasson. Ez a 235U izotp esetben 56kg. Hidrognbomba: A hidrognbombk, vagy fzis bombk az atommagok egyeslsn, fzijn alapulnak, amikor knnyebb atommagok, mint pldul hidrogn vagy hlium llnak ssze nehezebb elemekk nagy energia felszabadulsa mellett. Mkdsekor egy atombomba biztostja a fzi beindtshoz szksges (tbb milli fokos) hmrskletet. Az bra egy hromfzis nukleris bombt mutat be. Az urnbl kszlt kls kpenyt a neutronbomba esetn elhagyjk. A hidrognbombk tmegnek nincsen fels korltja, mivel a beindtshoz szksges rendkvl nagy hmrsklet s nyoms szksges, spontn mdon Fldi krlmnyek kztt semmikppen sem indul meg a fzis reakci. A hidrognbomba megvalstsnak kulcsa az a megolds, amit a szakirodalom TellerUlam-tkr, vagy TellerUlam elrende-zs nven ismer. Ha a gyutacsknt szolgl hasadsi bombt egy nehzfm (volfrm, urn stb.) anyag, forgsi ellipszoid alak tkr egyik fkuszpontjba helyezzk, akkor a robbans pillanatban keletkez hmrskleti sugrzst a tkr a msik fkuszba gyjti ssze, ebben a fkuszpontban foglal helyet a fzis mag. Mivel 10.000C hmrsklet megfelel kb. 1eV energinak, a robbans nhnyszor tzmilli fokos hmrskletn nhnyszor 10keV energij sugrzs, azaz rntgensugrzs keletkezik. Ezt a rntgensugrzst a tkr addig koncentrlja, amg anyaga a sugrnyoms hatsra szt nem repl. (A sugrzs nyomsa tbb milli atmoszfra is lehet.) Valamivel a sugrzs utn rik el a tkrt a robbans neutronjai, majd a lkshullm, ezek befejezik a rombolst. A tkr atomjai azonban - tehetetlensgknl fogva - kpesek ellenllni a sugrnyomsnak annyi ideig, amennyi elg a fzis reakci megindulshoz, illetve lefolyshoz.

18. ttel Az anyag ketts termszete

Hullmtulajdonsgok-ld.12.ttel rszletesen polarizci diffrakci interferencia frekvencia,hullmhossz

Anyaghullm,de Broglie-hullmhossz Louis de Broglie-a rszecske-hullm kettssg rvnyes minden anyagra

az elektronra is igaz ami a fotonra E=h*f ; f =E/h s p=h/ ; =h/p=h/m*v

Ksrleti igazols az elektron hullmtermszetre 1928-G.P.Thomson-polikristlyos fmflin elektron elhajls

a kristlyok a rntgensugarak szmra elhajlsi rcsot jelentenek(mint az optikai rcs a fnynek)- interferenciakp alakul ki olyan lendlet elektronokat hoztak ltre melyek de Broglie-hullmhossza megegyezett a rntgensugarak hullmhosszval-ezek az elektronok interferltak,minta a rntgensuga-rak

Fotoeffektus,fnyelektromos egyenlet,a fny ketts termszete-ld.12.ttel rszletesen Fotocella

fotoeffektus alapjn mkd,anddal s katddal elltott vkuumcs a katdot megvilgtjuk-belle elektronok lpnek ki(rajta alklifm-oxid bevonat van) a feszltsgforrs negatv plust a katdra,a pozitv plust az andra kapcsoljuk a kilp elektronokat a katd eltasztja az and fel-ram indul a krben fnyrzkelsre hasznlhat

19. ttel Csillagszat

A Naprendszer A Naprendszeren azt a kb. 2 fnyv1 sugar gmbt rtjk, melyen bell a Nap gravitcis vonzereje a meghatroz. A Naprendszer hatra, kb. 2 fnyv tvolsgban lehet, ahol sok stks s egyb trmelkanyag kering. Ezek az stksmagok egy risi felht alkotnak (Oort-felh), mely nhny 10.000CSE tvolsgtl akr 2 fnyv tvolsgig terjed. A Naprendszer kb. 4,6 millird vvel ezeltt szletett, egy hatalmas gz- s porfelhbl. A rszecskk a gravitcis er hatsra tmrlni kezdtek s kialakult a Nap, a nagybolygk, holdak, kisbolygk, stksk, meteorok. Ezek az gitestek a kzttk tallhat bolygkzi (interplanetris) anyaggal (por s gzok, pl. a napszl, bolygl s holdak lgkrbl elillan atomok, a Nap kzelben elhalad gitestekbl kiprolg anyag, stb.) egytt alkotjk a Naprendszert. A Naprendszer tmegnek 99,866%-t a Nap teszi ki. Krltte kering a tbbi gitest a Kepler-trvnyek szerint.

A Nap A Naprendszer kzponti giteste, kzepes mret, G sznkp srga trpecsillag. tmrje kb. 110 fldtmr, tmege kb. 333.000 fldtmeg. Magjban a hidrogn hlium-magokk trtn fzija tartja fenn a kb. 15 milli K hmrskletet. Sugarnak kb. -ig terjed kzponti magban mennek vgbe a fzis folyamatok. A kzponti magban az anyag plazmallapotban tallhat. A Nap msodpercenknt 4 milli tonna hidrognt alakt t hliumm s 3,8*1026J energit termel. Ilyen krlmnyek mellett is mg kb. 5 millird vig fog sugrozni vltozatlan mdon. A centrlis magot veszi krl kb. a sugr 70%-ig a rntgensugrzsi zna. Itt az elemek ionizlt llapotban vannak. Ebben a rszben a magban felszabadult energit hordoz fotonok gyakran tkznek, elnyeldnek, majd fknt rntgen- s gammasugrzs formjban terjednek tovbb a kls rtegek fel. A Nap felsznkzeli kls, 25-30%-ot kitev rszt konvektv znnak nevezzk. itt a hramlssal vgbemen energiatovbbts a jellemz. A Nap felszne a kb. 400km vastag fotoszfra2. (Az efeletti tartomnyok alkotjk a Nap lgkrt.) A fotoszfra fltt helyezkedik el a pr ezer km vastag kromoszfra, vgl pedig a Nap lgkrnek legkls rsze, a korona, mely tl halvny ahhoz, hogy ltni lehessen (specilis eszkzk nlkl), kivve teljes napfogyatkozs idejn, amikor a holdkorong eltakarja a fotoszfra fnyt. A koronbl kiraml rszecskk alkotjk a napszelet, mely e-, p+ s hliumatommagokbl ll. A Fldet lgkre s mgneses tere megvdi a napszl kros hatsaitl. Ha egy stksmag kerl a napszl ramba, akkor jn ltre a Nappal ellentte irnyban lthat ioncsva.

A Nap idszakos jelensgei: A fotoszfra jelensgei a napfoltok. Ezek a Nap felsznn lthat sttebb terletek, mivel krnyezetknl kb. 2000K-nel hvsebbek. Megjelensk a fotoszfrban idszakosan megersd mgneses trhez kthet.Egy napfoltciklus hossza kb. 11 v Napkitrs (fler): a napfoltcsoportok felett a kromoszfra kifnyesedik, megn a kibocstott elektromgneses sugrzs intenzitsa s elemi rszecskk dobdnak ki a Napbl. A Napbl rkez e--ok a Fld mgneses tere miatt csak a plusok kzelben jutnak be a lgkrbe, ott gerjesztik a jelenlv atomokat, molekulkat, gy jn ltre a sarki fny. A napkitrsek mgneses vihart, zavarokat okozhatnak pl. a rdisszekttetsben is.

Proturberancik: a kromoszfrbl kiindul gzoszlopok, felhk, szkkutak. Teljes napfogyatkozskor lthatk szabad szemmel is.

1 Gyakran hasznlt tvolsgegysgek

Csillagszati egysg (CSE): kzepes Nap-Fld tvolsg, kb. 1,496*1011km Fnyv: a fny tja 1 v alatt (v=3*108m/s), kb. 9,46*1012km Parszek: az a tvolsg, ahonnan a fldplya fl nagytengelye 1 vmsodperc szg alatt ltszik, kb.

3,086*1013km 2 A fotoszfra szemcss szerkezet, a szemcsket granulknak nevezik. Ezek ltalban Magyarorszg

mretek, tl. 200C-kal magasabb hmrskletek, mint a fotoszfra. lettartamuk pr perc, csak tvcsvel figyelhetk meg. A megfigyelhet napsugrzs j rsze innen szrmazik.

19. ttel Csillagszat

Szpikulk: a kromoszfrt srn tszv, kitr gzok kpezte ramlsok. Mretk kb. 2000km, lettartamuk 30mp s 3-5 perc kztt vltozik.

Bolygk A Naprendszerben 8 nagybolyg tallhat. A nemzetkzi Csillagszati Uni 2006-ban a Pltt trpebolygnak minstette vissza. A 8 nagybolyg plyja szinte pontosan egy skban (ekliptika) helyezkedik el.Valamennyi bolyg azonos irnyban kering a Nap krl,ezt a mozgst direkt irnynak nevezzk. A Vnusz s az Urnusz kivtelvel tengelyforgsuk is direkt irny. (A Vnusz s az Urnusz retrogrd forgs). Ugyanebbe az irnyba forog a Nap is. A Naphoz kzelebb es, Fld-tpus bolygk kisebb tmegek