1. Тепловое излучение- это универсальное явление присущее всем телам и происходящее при температуре отличной от абсолютного нуля ( - 273 К).

2. Интенсивность теплового излучения и спектральный состав зависят от природы и температуры тел.

3. Тепловое излучение является равновесным, т.е. в изолированной системе при постоянной температуре тела излучают за единицу времени с единицы площади столько энергии, сколько получают извне.

Основные характеристики поглощения.

1. Лучистая энергия W (Дж)

2. Лучистый поток Р = W/t (Вт)

(Поток излучения)

3. Излучательная способность (энергитическая светимость)- это энергия электромагнитного излучения, излучаемая по всем возможным направлениям за единицу времени с единицы площади при данной температуре

RT= W/St (Вт/м2)

4. Поглощательная способность (коэффициент поглощения) равен отношению лучистого потока, поглощенного данного тела к лучистому потоку, упавшему на тело при данной температуре.

Люминесценция – это излучение, избыточное над тепловым излучением данного тела в данной спектральной области при данной температуре, отличающееся также тем, что длительность этого свечения не прекращается сразу после его возбуждения.

Самостоятельная работа №30

Цепная ядерная реакция может быть управляемой и неуправляемой (ядерный взрыв). Для управления цепной реакцией нужно очень строго контролировать процесс размножения нейтронов. Если коэффициент k=1, то количество нейтронов постоянно будет неизменным.

Если коэффициент размножения нейтронов будет меньше единицы, то реакция затухнет. Устройство, в котором можно контролировать размножение нейтронов называется ядерным реактором. В ходе реакции освобождается тепловая энергия, которую можно использовать для получения электричества. Ядерный реактор имеет пять основных составных частей: 1) активная зона. Содержит ядерное горючее, которое находится в твэлах - тепловыделяющих элементах. Именно здесь идет цепная реакция. В качестве топлива обычно используется три вида радиоактивных изотопов: два вида урана и плутоний. 2) Замедлитель быстрых нейтронов (графит, тяжелая вода и др. ). Это нужно для того, чтобы замедлить нейтрон, потому что для быстрых нейтронов очень мала вероятность взаимодействия с ядром урана или плутония. 3)Система охлаждения – теплоноситель (для отвода тепла). С его помощью тепло, выделившееся в результате реакции, уводится от места прохождения реакции. Например, вода закипает и пар вращает турбины. 4)Система регулирования (для обеспечения возможности управления реакцией. Здесь используется кадмий, бор. Это т. н. поглотители – вещества, поглощающие нейтроны. Если стержни с поглотителями ввести в активную зону, то коэффициент размножения нейтронов уменьшится. И наоборот, выведение стержней из активной зоны увеличивает коэффициент размножения. Этим и достигается управление реакцией. 5)Система безопасности – оболочка из бетона и железа для защиты окружающей среды от излучения. Преимущества ядерных электростанций: 1)Много энергии. 2)Отсутствие заражения окружающей среды продуктами сгорания органического топлива.

Я́дерный реа́ктор — устройство, предназначенное для организации управляемой самоподдерживающейся цепной реакции деления, которая всегда сопровождается выделением энергии.

Первый ядерный реактор построен и запущен в декабре 1942 года в США под руководством Э. Ферми. Первым реактором, построенным за пределами США, стал ZEEP, запущенный в Канаде 5 сентября 1945 года[1]. В Европе первым ядерным реактором стала установка Ф-1, заработавшая 25 декабря 1946 года в Москве под руководством И. В. Курчатова[2]. К 1978 году в мире работало уже около сотни ядерных реакторов различных типов.

Самостоятельная работа №31

Различные виды радиоактивных излучений могут вызывать в тканях организма определенные изменения. Эти изменения связаны с возникающей при облучении ионизацией атомов и молекул клеток живого организма.

Ионизация живой ткани, зависящая от энергии излучения, массы, величены электрического заряда и ионизирующей способности излучения, приводит к разрыву химических связей и изменению химической структуры различных соединений, составляющих клетки ткани. В свою очередь, изменения в химическом составе ткани, происходящие в результате разрушения значительного числа молекул, приводит к гибели этих клеток. Причем многие излучения проникают очень глубоко и могут вызвать ионизацию, а, следовательно, и поражение клеток в глубоко расположенных частях человеческого тела.

Кроме того, ионизирующее излучение вызывает расщепление воды, содержание которой в нормальных тканях составляет 70 – 80 %. Образующиеся ион водорода и гидроксильная группа обладают высокой химической активностью. Гидроксильные группы, соединяясь, образуют вещества перекисного характера, обладающие ярко выраженными окислительными свойствами и высокой токсичностью по отношению к ткани. Вступая в соединения с молекулами органических веществ, и прежде всего с белками, они образуют новые химические соединения, не свойственные здоровой ткани.

Изменения, происходящие при ионизации, нарушают нормальное течение биохимических процессов и нормальную жизнедеятельность организма. В зависимости от дозы облучения и продолжительности воздействия эти изменения могут быть необратимыми, что приведет к отмиранию отдельных органов и даже гибели всего организма.

При облучении нейтронами в организме могут образоваться радиоактивные вещества из элементов, содержащихся в нем в нормальных условиях (Ca⁴⁵ (кальций), Na²⁴ (натрий), Р³² (фосфор) и др.); возникает так называемая наведенная активность, т.е. радиоактивность, созданная в веществе в результате воздействия на него потоков нейтронов. В тканях тела имеется значительное количество азота и поэтому вклад реакции

₇N¹⁴ (азот) + ₀n¹ ® ₆C¹⁴ (углерод) + ₁Н¹ (протон отдачи)

весьма существенен. Протоны выбрасываются с большой скоростью и вызывают сильную ионизацию. Атомы ₆С¹⁴ углерода также обладают значительной энергией для разрыва химических связей. Одна такая ядерная реакция может способствовать изменениям генной наследственности.

Самостоятельная работа №32

Под термином «нанотехнология» следует понимать комплекс научных и инженерных дисциплин, исследующих процессы, происходящие в атомном и молекулярном масштабе. Нанотехнология предполагает манипуляции с материалами и устройствами настолько маленькими, что ничего меньшего быть не может. Говоря о наночастицах, обычно подразумевают размеры от 0,1 нм до 100 нм. Заметим, что размеры большинства атомов лежат в интервале от 0, 1 до 0, 2 нм, ширина молекулы ДНК примерно 2 нм, характерный размер клетки крови приблизительно 7500 нм, человеческий волос — 80 000 нм.

Почему маленькие объекты приобретают столь специфические свойства на уровне наномасштабов? К примеру, небольшие группы (их называют кластерами) атомов золота и серебра демонстрируют уникальные каталитические свойства, в то время как большие по размеру образцы обычно инертны. А наночастицы серебра демонстрируют отчетливо выраженные антибактериальные свойства и потому обычно используются в новых типах перевязочных материалов.

При уменьшении размера частиц возрастает отношение поверхности к объему. По этой причине наночастицы существенно легче вступают в химические реакции. В дополнение к этому на уровне менее 100 нм появляются эффекты квантовой физики. Квантовые эффекты могут влиять на оптические, электрические или магнитные свойства материалов непредсказуемым образом.

Маленькие кристаллические образцы некоторых веществ становятся прочнее, поскольку они просто достигают состояния, при котором не могут раскалываться так, как это происходит у больших кристаллов, когда на них воздействуют с усилием. Металлы становятся похожими в некотором отношении на пластмассу.
Каковы перспективы применения нанотехнологий?
Еще в 1986 году футуролог Эрик Дресслер нарисовал образ утопического будущего, в котором самореплицирующиеся (то есть воспроизводящие сами себя) нанороботы выполняют всю необходимую обществу работу. Эти крошечные устройства способны ремонтировать человеческий организм изнутри, делая людей виртуально бессмертными. Нанороботы могут также свободно перемещаться в окружающей среде, что делает их незаменимыми в борьбе с загрязнением этой среды.

Самостоятельная работа №33

1. Первый ввел в науку слово "физика" древнегреческий философ Аристотель .Он обобщил известные к тому времени физические знания в работе «Физика», что состояла из 8 книг. В некоторых выводах Аристотелева физика противоречила правильным объяснениям причин физических явлений.

2. Древнегреческий философ Архимед (287-212 гг. до н.э.) сформулировал условия плавания и равновесия тел, «золотое» правило механики, вывел формулу выталкивающей силы.

3. Период бурного развития физики как науки начинается с XVII века. Много важных открытий для развития физики сделали: Галилей, Ньютон, Фарадей, Максвелл и др.

4. Итальянский физик Галилео Галилей (1564-1642) опроверг ошибочное утверждение физики Аристотеля о принудительном характере механического движения. Галилей построил телескоп, с помощью которого открыл горы на Луне, фазы Венеры, пятна на Солнце, четыре спутника Юпитера и кольца Сатурна.

5. Позднее английский ученый Исаак Ньютон (1643-1727) создал первую фундаментальную физическую теорию - классическую механику. Он сформулировал законы движения и взаимодействия тел. Открыл закон всемирного тяготения.

6. В XIX веке начали бурно развиваться теории тепловых явлений. Благодаря исследованиям Рудольфа Клаузиуса (1822-1888), Уильяма Томсона (1824-1907), Людвига Больцмана (1844-1906) и других ученых была создана теория, которая объяснила ход тепловых явлений и процессов.

7. Английский ученый Майкл Фарадей (1791-1867) установил, что электрический ток может возникать вследствие изменения магнитного поля.

8. В русский язык слово физика ввел великий русский ученый Михаил Васильевич Ломоносов - МВЛ. Это первый русский академик. Он достиг выдающихся успехов в разных областях наук, создал первый в России университет.

9. Современная физика зарождалась на рубеже XIX- ХХ в.в. Ее становление связано с именем такого выдающего ученого, как Альберт Эйнштейн (1879-1955), который заложил основы современной физики, создал теорию относительности, которая в корне изменила представление о пространстве, времени и движении материи. Эйнштейн первым ввёл понятие о квантовой природе света, объяснил природу явления фотоэффекта.

Самостоятельная работа №34

Экология — это наука, изучающая взаимодействие живых организмов с окружающей средой. Исходя из перевода составного термина, это наука о доме. Но под словом «дом» в экологии понимают не то или, точнее, не только то жилище, в котором проживает конкретная семья, отдельный человек или даже группа людей. Под словом «дом» здесь понимается целая планета, мир — дом, в котором живут все люди. И, конечно, в разных разделах экологии рассматриваются отдельные «комнаты» этого «дома».

Экология изучает всё, что как-то взаимодействует или влияет на живые организмы. Это очень объёмная наука, которая затрагивает добрую сотню актуальных вопросов для человека и его жизни на земле.

Энергетика – это основа мировой цивилизации. Человек является человеком только благодаря его исключительной, в отличие от всех живых существ, способности использовать и контролировать энергию природы.

Первым освоенным человеком видом энергии была энергия огня. Огонь позволял обогреть жилище и приготовить пищу. Научившись добывать и поддерживать огонь самостоятельно и усовершенствовав технологию производства орудий, люди смогли улучшить гигиену своего тела за счет нагревания воды, улучшить обогрев жилища, а также использовать энергию огня для изготовления орудий для охоты и нападения на другие группы людей, то есть в «военных» целях.

Челове́к — общественное существо, обладающее разумом и сознанием, а также субъект общественно-исторической деятельности и культуры. Возник на Земле в результате эволюционного процесса — антропогенеза, детали которого продолжают изучаться. Специфическими особенностями человека, отличающими его от других животных, являются прямохождение, высокоразвитый головной мозг, мышление и членораздельная речь.

Человек изучает и изменяет себя и окружающий мир, создаёт культуру и собственную историю. Сущность человека, его происхождение и назначение, занимаемое им место в мире были и остаются основными проблемами философии, религии, науки и искусства.

Самостоятельная работа №35

Новое состояние вещества

Состояние вещества под названием экситоний было теоретически предсказано почти полвека назад, но получить его в эксперименте удалось только сейчас.

Такое состояние связано с образованием конденсата Бозе из квазичастиц экситонов, представляющих собой пару из электрона и дырки. Мы уже объясняли, что означают все эти мудрёные слова.

Компьютер на поляритонах

Эта новость пришла из Сколково. Учёные Сколтеха реализовали принципиально новую схему работы компьютера. Её можно сравнить со следующим методом поиска нижней точки поверхности: не заниматься громоздкими вычислениями, а опрокинуть над ней стакан с водой. Только вместо поверхности было поле нужной конфигурации, а вместо воды – квазичастицы поляритоны. Наш материал поможет разобраться в этой квантовой премудрости.

Квантовая телепортация "Земля-спутник"

Квантовая телепортация (передача квантового состояния с помощью запутанных фотонов) – одна из самых многообещающих технологий последних десятилетий.

В 2017 году китайские физики сделали новый шаг к квантовому интернету. Они впервые осуществили телепортацию одиночных фотонов со спутника на Землю. Расстояние между "пунктом А и пунктом Б" составило 1400 километров, а передача сигнала велась по лазерному лучу.

"Вести.Наука" сообщали подробности этого выдающегося достижения.

Металлический водород

В самом начале 2017 года пришла волнующая новость: физики из Гарвардского университета заявили, что им удалось получить стабильный металлический водород.

И вот гарвардские учёные объявили, что смогли создать стабильный образец. Стабильный металлический водород, как ожидается, сохранится и при обычных условиях. Более того, будет столь вожделенным для человечества сверхпроводником при комнатной температуре.