Физика: Кванттык энергия — различия между версиями
Msu05 (обсуждение | вклад) (→Чынжырча реакция) |
Msu05 (обсуждение | вклад) |
||
| Строка 18: | Строка 18: | ||
Жарыктын ошол убактагы теориясы толкундар сыяктуу бул эффекти түшүндүрө алган эмес, бирок Эйнштейн көркөмдүү чыгарылышты сунуштады, анда жарык энергиянын фотондор деп аталган башка үлүштөрүнө таркалат- бул гениалдуу идея 1921 жылы физика боюнча Новелдик сыйлык менен сыйланган. | Жарыктын ошол убактагы теориясы толкундар сыяктуу бул эффекти түшүндүрө алган эмес, бирок Эйнштейн көркөмдүү чыгарылышты сунуштады, анда жарык энергиянын фотондор деп аталган башка үлүштөрүнө таркалат- бул гениалдуу идея 1921 жылы физика боюнча Новелдик сыйлык менен сыйланган. | ||
| + | |||
| + | <div class="show-for-large-up">{{center|[[Файл:Фотоэффект_KG.mp4|400px]]}}</div> | ||
| + | <div class="hide-for-large-up">{{center|[[Файл:Фотоэффект_KG.mp4|400px]]}}</div> | ||
<div class="light" style="float:right;>[[#Башталышы|Башталышына]]</div><br clear=all /> | <div class="light" style="float:right;>[[#Башталышы|Башталышына]]</div><br clear=all /> | ||
Версия 19:01, 5 июля 2018
Квант сөзү эң кичине дегенди билдирет, аны касиеттерин өзгөртмөйүн бөлүктөргө бөлө албайбыз.
Эгерде ал суу болсо, анда анын эң кичине саны бир малекула. Суунун бир малекуласы- бул суунун кванты, андан кичине санды алууга мүмкүн эмес. Кандайдыр бир чоңдук квантталып атат дегенде, бул чоңдук аныкталган дискреттүү маанинин катарын кабыл алып жатат деп түшүнсөк болот. Ошондо, атомдо электрондун энергиясы квантталат, жарык “үлүшү ” менен таратылат башкача айтканда квантталат. Квант энергияга ээ: E=hv.
Кванттын теориясы 20 кылымдын башында өнүгүүсүн баштаган, анда классикалык физиканын идеалары кээ бир байкоолорду түшүндүрө алган эмес. 1900-жылы Макс Планк бул маселени, атомдор спецификалык кванттык бөлүктөрдө кана дирилдей алат деп мүмкүндүк берип чечкен.
Кийин 1905-жылы Эйнштейн фотоэффектинин сырын ачты, анда жарык металлга тийгенде электрондор энергиянын аныкталган гана маанисинде электрондорду бошотот.
Жарыктын ошол убактагы теориясы толкундар сыяктуу бул эффекти түшүндүрө алган эмес, бирок Эйнштейн көркөмдүү чыгарылышты сунуштады, анда жарык энергиянын фотондор деп аталган башка үлүштөрүнө таркалат- бул гениалдуу идея 1921 жылы физика боюнча Новелдик сыйлык менен сыйланган.
Содержание
Атомдук энергия
Атомдук энергия – бул ар бир атомдун ичиндеги энергия. Энергияны сактоо закону айткандай, энергия жоголбойт жана кайра башынан түзүлбөйт, бир абалдан экинчи абалга өтпөйт.
Нерсе энергияга которулушу мүмкүн. Белгилүү окумуштуу Альберт Эйнштейн математикалык формуланы чыгарды, анда энергия менен массанын катышы байланышкан. Е=mc^2
Окумуштуулар атомдук энергияны ачууда жана атомдук бомбаларды түзүүдө Эйнштейндин математикалык теңдемесин пайдаланышкан.
Ядролук бөлүү
Атомдун ядросунда көп сандагы энергиялар кармалат, бирок ошол энергияларды алыш үчүн ядронун ичиндеги бекем байланышты талкалоо керек. Ядрону талкалоодо (бөлүүдө) өтө көп сандагы жылуулуктун жарыктын энергиялары бөлүнөт. Эгерде бул энергиянын агымын чени менен бошотсок, анда аны электр өндүрүшүнө колдонсо болот, бирок эгерде ал баары дароо чыгып кетсе, анда өтө кубаттуу атомдук бомбанын жарылганындай жарылуу болот.
1939-жылы немец окумуштуулары О.Гана менен Ф. Штрассман урандын ядросун бөлүүнү ачышкан. Алар урандын нейтрондорун жардырууда мезгилдик системанын ортоңку бөлүгүндөгү элементтер келип чыгаарын белгилешкен. Нейтрондун урандын атомунун ядросуна түшүшүнөн анын 2 бөлүккө 2-3 нейтронду ыргытуу менен бөлүнүшү жүрөт.
Атомдук электростанцияларда отун катары көбүнчө уран пайдаланылат, анткени анын ядролору оңой бөлүнөт.
Уран- бул жерден казылып алынуучу радиоактивдүү элемент. Адистештирилген мекемелерде андан чоң таблеткаларды эске салуучу формадагы гранулаларды жасашат, аларды атайын узун сержендерге салат (урандын стержени), андан кийин бул стерженди ядролук реакторго батырышат.
Атомдук станцияларда реактордун ичинде атомдордун ядролорго чынжырча реакциясынын схемасы боюнча бөлүнүшү жүрөт.
Чынжырча реакция
Ядрону бөлүү үчүн ага снаряддын бөлүкчөсүнүн тийиши жетиштүү. Эң жакшы снаряд болуп ошол эле нерсенин нейтрону болуп саналат экен. Чынжырча реакциясында нейтрондордун таасири менен ядронун жукарышы жүрөт жана муну менен ал жактан эки нейтрон учуп кетет. Кайрадан бош калган нейтрондор урандын башка атомдоруна урунуп, аларды жукартат, башкача айтканда ядро чынжырча боюнча жукарат, мындан көп сандагы энергиялар бөлүнүп чыгат. Ошентип чынжырча реакциясы жүрөт.
Урандын эң кичинекей чынжырча реакциясы жүрүүгө болбой турган массасы, критикалык масса деп аталат.
Урандын шар формасындакы бөлүгүнүн критикалык массасы-235 бул болсо болжол менен 50 кг барабар. Муну менен анын радиусу болгону 9 см түзөт, андыктан уран чоң тыгыздыкка ээ. Жайлаткычты жана чагылдыруучу кабыкты пайдаланып, аралашманын санын азайтып, урандын критикалык массасын 0,8 кг чейин азайтса болот. Урандын ядросун бөлүү реакциясы айлана чөйрөгө энергия бөлүү менен жүрөт.
Атомдордун ядросундагы энергиялар эң көп. Мисалы, 1 г урандагы бардык ядролорду бөлгөндө 3 тонна таш көмүр жакканда канча энергия бөлүнсө ошончолук энергия бөлүнмөк.
Атомдук бомбаларда чынжырча башкарылбаган ядерлик реакция уран-235 эки бөлүкчөсүн бат кошкондон келип чыгат, алардын ар бири критикалык да аз массага ээ.
Жукартуу процессин көзөмөлдөп туруу үчүн, ал аябай бат болбошу үчүн атомдук станцияларда контролдук стержень пайдаланылат. Бул реакциялар ар дайым көзөмөлдүн астында жүрүшү керек. Эгерде реакторду көзөмөлдөбөсө, анда жарылуу болуп кетиши мүмкүн, анда реактивдүү элементтер бөлүнүп чыгат, ал болсо адам үчүн эң зыяндуу.
Чынжырча реакцияларында көп сандагы энергиялар бөлүнөт, алар сууну ысытканга жана бууну алганга керектелет. Бул болсо качан эки чоң атомдун ядролору эки кичинеге бөлүнгөндө. Мындай реакцияда сыныктардын массасы ядронун массасынан аз болот. Ал эми жоголгон масса энергияга кетет. Ядролук жарылуу- бул дагы ядронун кыйрашы, бирок башкарылбаган.
атомдук электростанция кантип иштейт - https://theoryandpractice.ru/posts/484-kak-rabotaet-atomnaya-elektrostantsiya
Ядро синтези
Ядронун синтези - бул бир чоң ядрону түзүү үчүн ядролордун бириккени. Күндүн ядросунда гелийдин атомдорунун жогорку температурада (Цельсия шкаласы боюнча 100 миллион градус) суутектин атомдорунан тынымсыз синтези жүрүп турат. Мындан эң көп сандагы жылуулук жана жарык энергиялары бөлүнүп чыгат.
Суутектин атомунун эки түрү: дейтерий (оор суутек) жана тритий биригип гелийдин атомун түзүшөт; өзүнчө бөлүкчөсү нейтрон деп аталат. Бул реакциянын жүрүшүндө дагы энергиянын бөлүнүшү жүрөт.
Ядронун синтезинин реакциясын пайдалануунун өзгөчөлүгү, алардын бул реакцияларынан радиоактивдүү заттар ядрону бөлүүдөгү чынжырча реакцияларга салыштырмалуу аз болот. Жана мындай реакциялардан алынган отун Күндөн караганда узагыраак болот. Илим адамга каршы дагы чыгышы мүмкүн. Япониянын Хиросима жана Нагасаки шаарларындагы атомдук жарылуулар буга мисал боло алат. Атомдук энергияларды өндүрүүдөгү негизги көйгөйлөр бул алардын ядердик калдыктарын жоготуу жана сактоо, ошондой эле кокунучсуз өндүрүштү камсыз кылуу. Бүгүнкү күндө абсолюттук ишенимдүү жана коркунучсуз калдыктарды жоготуу жок.
Чернобыль атомдук электростанциясындагы жарылуу дүйнөдөгү атомдук энергетиканын өсүшүн токтотту. Бул катастрофадан кийин көп өлкөлөрдүн өкмөттөрү атомдук энергияны пайдалуу пайдалануу жөнүндө ойлонуп калышты. Бирок атомдун өзү бул окуяга күнөөлөнбөйт, бүгүнкү күндө атомдук энергияны пайдаланууга мамиле бирдей эмес.
Кроссворд
По горизонтали 2. Достигнув какой границы фотоэффект прекратится 3. Как называется радиоактивный изотоп водорода с массовым числом 2 4. Общее название протонов и нейтронов 6. Прибор для наблюдения следов заряженных частиц, созданный Ч. Вильсоном 7. Согласно де Бройлю, микрообъект обладает не только волновыми характеристиками, но и… 9. Слияние легких ядер, сопровождаемое выделением огромного количества энергии 11. Какие состояния описывает уравнение Шредингера с фиксированными значениями энергии 12. Определяет вероятность нахождения частицы в окрестности точки с координатами x, y, z 13. Теория этого ученого была опровергнута, в противном случае все электроны упали бы на ядро 14. Время, за которое исходное число радиоактивных ядер в среднем уменьшается вдвое-период 15. Единицей магнитных моментов ядер служит ядерный … 16. Разновидность внутреннего фотоэффекта 17. В каждой из оболочек электроны распределяются по 20. Радиоактивный распад происходит в соответствии с этими правилами 22. Атомное ядро состоит из протона и нейтральной частицы: 23. Как называются элементы, имеющие одинаковые химические свойства, но различные физические
По вертикали 1. Люди чаще вспоминают его кота, чем его уравнение 5. Испускание ядрами некоторых элементов различных частиц, сопровождающееся переходом ядра в другое состояние и изменением его параметров 8. Превращение одних ядер в другие, сопровождаемое вылетом элементарных частиц 10. Первая модель ядра, созданная Н. Бором и Я.И. Френкелем 17. Античастица электрона 18. Он подобрал эмпирическую формулу, описывающую все известные спектральные линии атома водорода в видимой области спектра 19. Самые мощные силы 21. Кто открыл эффект упругого рассеяние коротковолнового электромагнитного излучения на свободных электронах вещества сопровождающееся увеличением длины волны 23. Что согласно принципу неопределенностей Гейзенберга не может иметь частица одновременно с определенной координатой
Пайдалуу шилтемелер
- Кванттар деген эмне? - https://quantuz.livejournal.com/1232.html
Глоссарий
- Квант (латынчадан Quantum –“канча”) - кайсы бир чоңдуктун бөлүнбөгөн үлүшү.
- Фотоэффект же фотоэлектрондук эффект - Жарыктын жардамы менен электрондорду чыгаруу же каалаган башка электромагниттин нурлануусу.
- Атомдук энергия (ядролук энергия) - бул атомдук ядролордогу камтылган жана ядролук реакцияларда бөлүнүп чыккан энергия.
- Атомдук электро станция (АЭС) – ядролук электрондук (кээде жылуулук) энергиянын өндүрүшүн орнотуу үчүн колдонулуучу жана керектүү курулуштар менен жабдыктардын комплекстерин кармоо.
- Ядролук реактор – орнотуу, чынжырча реакциянын башчылыгында жүргүзүлүүчү оор ядролордун бөлүнүшү.
- Ядролук бөлүнүү - бул процесс атомдук ядронун эки (кээде үч) массалары жакын бөлүнүүнүн сыныктары аталган ядрого бөлүнүшү.
Библиография
1. Чоң Адрондук Коллайдер кандай иштейт?
2. Силер билесинерби?:
- Биринчи ядролук реактор: США. 1942ж. Э.Фермани, урандын ядросун бөлүү.
Россияда: Советтер Союзунда 25-декабрь 1946-жылы биринчи Игорь Васильевич Курчатовдун башчылыгы астында биринчи реактор, ал эми биринчи атомдук электростанция – 1954-жылы Обнинск шаарында түзүлгөн. Анда анын кубаттуулугу анча чоң эмес эле-5000кВт.
Кошумча энергиянын башкы булагы деп биз энергияны үнөмдөө деп санайбыз. Россияда эсептелген, өндүрүлгөн энергиянын 40% колдонуучуга жеткичекти жолдон жоголот же ысырап кылынгандын жыйынтыгы.
- Хакаси жана Нагасаки шаарларындагы атомдук жарылуулар. 6-август 1945-жылы 1 саат 45 минутада поковник Пол Тибеттстин башчылыгы астында америкалык бомбардировщик В-29, Тиниан аралынан учуп келген, ал Хироси аралынана болжол менен 6 саатка алыс
Бул жарылуудан каза болгондордун саны 70 миңден 80 миңге чейин адам. 1945-жылдын аягына, радиоактивдүү жугуштардын таасиринен жана башка жарылуудан кийинки эффектилерден жалпы өлгөндөрдүн саны 90 дон 166 миң адамга жеткен. Бул окуядан 5 жыл өткөндөн кийин жалпы өлгөндөрдүн саны 200 000 болгон.
2:47 де 9 август күнү америкалык бомбардировщик В-29 майор Чарльз Суининин командасы астында бортундагы атомдук бомбасы менен Тиниан аралына учуп келген, 10:56 да В-29 Нагасакиге болуп, жарылуу 11:02 де жүргөн.
Өлгөндөрдүн саны 1945-жылдын аягында 60-80 миң адам болсо, 5 жылдан кийин өлгөндөрдүн саны жарылуунун көп жылдык таасиринен жана рактан 140 000 адамга жетмек жана ашык да болмок.
- Чернобыль АЭС. 1986-жылы 25-апрелде Чернобылдагы АЭС теги төртүнчү реактордун энергоблогуна энергия менен өзү каржылоо боюнча тест кылуу пландалган болчу. Эксперимент бир катар алдын алуу иштерин эске албастан ишке ашырылган. Кызматкерлердин кыймылдары ядролук коопсуздугуна жооп берүүчү жумушчулар менен макулдашылбаган. Тестирлөө үчүн реактордун кубаттуулугу азайтылышы керек эле. Буга жетүүгө бир гана технологияны бузуулар жолу болчу. Кокустан 1 саат 23 минутадагы жылуулукту кошуу чачыраган реактордук ядронун жарылуусуна алып келди. Үч секундадан кийин дагы бир жарылуу болгон. Ал реактордун чатырын талкалаган жана 140 тонна радиоактивдүү отундун 8и сыртка чыгып кеткен. Жыйынтыгында өрт болгон. Припяти шаарынан 100 өрт өчүрүүчүлөрдү чакырышкан. Так ошолор өздөрүнө эң чоң нурлануу дозасын алышып орчундуу жоготууларга туш болушту. Өрт 9-майда гана өчүрүлгөн.
Элди 4 күндөн кийин гана көчүрө башташкан.Чернобылдын эли Хиросимадагы бомбанын түшүшүнө караганда нурданууга 90 эсе көп кабылышкан. 2 адам жарылууда каза болгон, 28 өрт өчүрүүчү нурдануу оорусунан, болжол менен 134 адам нурдануу оорусунан каза болушкан, бирок даана эсеп жок.
Авариянын жоюуучулар 316 553 адам болгон, 30 километрлик зонадан 390 миңден көп адам көчүрүлгөн.
Атомдук куюн адамдарды оордунан козгоп, келечектеги максаттарынан ажыратып анын оордуна көңүлү кош политиктерди жана чиновниктерди, азапты, нервозности калтырды. Ошентип бул трагедияга аралашкандардын санын 700 миң ден көп адам деп бааласак болот.
3. Энергетикалык көйгөй- азыркы убактагы адамзаттын чече турган бирден бир башкы көйгөйлөрдүн бири. Илим менен техниканын жетишкендиктери бизге адат болуп калды, алар көз ирмемдеги байланыш каражаттары, тез жүрүүчү транспорттор, космостук мейкиндикти өздөштүрүү. Бирок, бизге белгилүү, көмүрдүн запасы болжол менен 350 жылга, нефтиники-40 жылга жаратылыш газы - 60 жылга гана жетет.
Азыр бул “энергетикалык ачкачылык” көйгөйлөрүн чечкенге ядролук энергетика жардам берет.
Бүгүн 440 ядролук блок жалпы кубаттулугу 364 ГВт, 31 өлкөдө 16% тен көп дүйнөлүк электроэнергиянын өндүрүшүн камсыз кылат; 2003-жылы алар 2525 млрд. кВт/саатына электроэнергияны өндүрүшкөн. Дагы 11 өлкөдө 30 энергоблок курулуп жатат, алардын курулуп жаткан жана пландалган АЭСтердин курулуштарынын көп бөлүгү Азия регионуна туура келет.
АКШ (EIA) нын энергетикалык маалыматтарды башкаруу башкармалыгынын маалыматы боюнча, энергияны сарптоо дүйнө жүзү боюнча 2025 жылга 54% ке өсөт. Энергиянын дүйнөлүк өндүрүшү АЭСтерде өсүшү болжолдонгон 2521 млрд. кВт/саатына 2001 жылы болсо 3032 млрд. кВт/саатына 2020-жылы га жетет.
Атомдук электростанциялардын (АЭС) жылуулук (ТЭЦ) жана гидроэлектростанциялардын (ГЭС) алдындагы артыкчылыктары көрүнүп турат: калдыгы, газдын таштандылары жок, ири көлөмдүү курулуштарды жүргүзүүнүн керектиги жок, суу сактагычтардын түбүнө өнүмдүү жерлерди сактоо жана плотиналарды тургузуу.
- Адамзат үчүн эркин энергиялар. Кванттык физиканын таң калаарлык далилдөөлөрү.
- Покерден ким утат? Кванттык физикпи же таксистпи?
Эң кубаттуу суутектик жарылгыч 40 жыл мурун жарылган. Эртен менен 30 октябрь күнү саат 11ден 32 минута өткөндө Жаңы Жердин Губы Митюши районунда 4000м бийиктикте кургактыктын үстүндө кубаттуулугу 50 млн.тротила болгон суутектик жардыргыч жарылган.
Советтер Союзу тарыхтагы эң кубаттуу термоядерлик түзүлүшкө сыноо жасашкан. Ал турсун “жарым” вариантында (мындай жардыргычтын максималдуу кубаттуулугу 100 мегатоннду түзөт) жарылуунун энергиясы Экинчи Дүйнөлүк согуштагы согушуп жаткан жактагылардын колдонулган бардык (Хиросима менен Нагасакиге ташталган атомдук бомбаны кошкондо дагы) жарылгыч заттарынын кубаттуулугун кошкондогудан онго көп болгон.
Жарылуудагы эпкиндүү толкун жер шарын биринчи жолу 36 саат 27 минута ичинде озушу . Жарык вспышкасы аябай ачык болгондуктан, коюуу туманга карабай Бельушя Губа айылындагы (жарылуунун эпицентринен 200 км алыстыкта) командалык пунктан да көрүнүп турган. Козу карынга окшогон булут 67 км бийиктикке чейин көтөрүлгөн.
Дүйнөдөгү эң кубаттуу эксперименталдык жардыргыч 100 мегатонн.
Уран радиацияны Вильсондун камерасында нурдантат