Выражения (3) и (4) называют формулой Рэлея — Джинса.

Билет

Жауаптары:

Термодинамиканың бірінші бастамасы — термодинамикалық жү йелер ү шін керек энергияның сақ талу заң ы; бұ л заң бойынша жү йеге берілетін жылу оның ішкі энергиясын ө згертуге жә не жү йенің сыртқ ы кү штерге қ арсы жұ мысына жұ мсалады.

Ішкі энергия^[1] – дененің (жү йенің) тек ішкі кү йіне байланысты энергия. Ішкі энергияғ а дененің барлық микробө лшектерінің (молекулалардың, атомдардың, иондардың, т.б.) ретсіз (хаосты) қ озғ алыстарының энергиясы, микробө лшектердің ө зара ә серлесу энергиясы, атомдар мен молекулалардың ішкі энергиясы, т.б. жатады. Ішкі энергия ұ ғ ымын 1851 жылы У.Томсон енгізген. Ішкі энергиясының ө згерісі (Δ U) мынағ ан тең: Δ U=Δ Q–A, мұ ндағ ы Q – жү йенің қ оршағ ан ортамен алмасқ ан жылу мө лшері, А – істелген жұ мыс.

Газ тек кө лемі ө згергенде жұ мыс атқ арады. Егер газдың кө лемі ұ лғ айса, газ оң жұ мыс атқ арады, ал газ сығ ылса (кө лемі азайса) теріс жұ мыс атқ арады. Егер газдың қ ысымы тұ рақ ты болса, онда газдың кө лемі -ден -ге ө згергенде атқ арылатын жұ мыс ө рнегімен анық талады.

Газдың кө лемі ө згергенде қ ысымы да ө згеретін болса, онда жоғ арыдағ ы формула тек кө лемнің аз ө згерістері ү шін дұ рыс орындалады. Сондық тан газдың кө лемі мен қ ысымы ө згерген жағ дайда, газ жұ мысы элементар жұ мыстардың қ осындысы, яғ ни интегралдау жолымен табылады:

.

Идеал газдың барлық iшкi энергиясы оның молекулаларының қ алыптаспағ ан қ озғ алысының кинетикалық энергиясы болып табылады.

Массасы кез-келген мә нді дененің температурасын 1⁰К-ге арттыруғ а қ ажет жылу мө лшерін жылу сыйымдылық деп атайды.

Газдың жылу сыйымдылығ ы оның қ ыздырылу шарттына, дә лірек айтсақ қ ысым мен кө лемнің тұ рақ ты болуына байланысты.

2) Жарық тың шашырауын жү йелі тү рде кванттық электрдинамикағ а негізделген сә уленің затпен ә серлесуінің кванттық теориясы мен зат қ ұ рылысының кванттық кө зқ арасына сү йене отырып сипаттауғ а болады.

Билет

1. Термодинамиканың бірінші бастамасын ә ртү рлі изопроцестерге қ олдану. Адиабаттық процесс. Қ айтымды жә не қ айтымсыз процестер. Оралымды процестер (циклдер). Жү йенің энтропиясы,

Термодинамиканың бірінші бастамасы

1.Газ кү йін ө згерту ү шін оғ ан белгілі жылу мө лшерін беру жә не алу керек екендігі белгілі, демек газды ыстығ ырақ немесе суығ ырақ басқ а денемен жанастыру керек. Газ кү йін осылай ө згерткенде қ андай жұ мыс атқ арылатынын анық тайық. Бұ л сұ рақ қ а жауапты энергияның сақ талу заң ы береді. Егер газғ а жылу мө лшері берілсе, онда жұ мыс атқ арылады жә не оның ішкі энергиясының ө згерісі болды. Газдың ішкі энергиясы деп газдың барлық молекулаларының барлық энергияларының қ осындысын тү сінетін боламыз. Жү йенің ішкі энергиясы жү йеге жылу мө лшері берілгенде немесе алынғ анда, жү йе жұ мыс атқ арғ анда немесе жұ мыс жү йе ү стінен атқ арылғ анда ө згереді.

Энергияның сақ талу заң ына сә йкес жү йенің атқ аратын жұ мысы жү йе алғ ан жылу мө лшерімен жү йенің ішкі энергиясының ө згерісінің айырымына тең болады:

(21.1)

немесе

(21.2)

Бұ л тең деу термодинамиканың бірінші бастамасы болып табылады.Егер элементар жұ мыстың екендігін ескерсек жә не формальді тү рде деп алсақ, онда жұ мыстың ө згерісін былай ө рнектеуге болады:

Онда термодинамиканың бірінші бастамасы мынандай тү рге келеді:

Бұ л формулада жү йеге берілетін жылу мө лшері формальді тү рде деп белгіленген. Егер жү йенің алғ ан жылу мө лшерін деп белгілесек жә не жү йенің ішкі энергиясының ө згерісінің екенін ескерсек, онда термодинамиканың бірінші бастамасын былай ө рнектеуге болады:

2. Люминесценция қ ұ былысы: негізгі заң дылық тары, спектрлік жә не уақ ыттық сипаттамалары, кванттық ұ ғ ымдар тұ рғ ысынан интерпретациясы. Фотолюминесценция. Фотоэффект. Фотоэлектрлік қ ұ былыстар, фотоэффект — электрмагниттік сә уленің затпен ә серлесуі нә тижесінде пайда болатын электрлік қ ұ былыстар (электр ө ткізгіштігінің ө згеруі, ЭҚ К-нің пайда болуы не электрондар эмиссиясы). Бұ л қ ұ былыс қ атты денелерде, сұ йық тық тарда, сондай-ақ газдарда да байқ алады. Фотоэлектрлік қ ұ былыстар қ атарына рентген сә улелерінің фотоэффектісі мен ядролардың фотоэффекті де жатады. Қ атты немесе сұ йық денелердің жарық сә улесін (фотондарды) жұ туы нә тижесінде электрондардың бө лініп шығ у қ ұ былысы сыртқ ы фотоэффект делінеді. Мұ ны 1887 ж. Г.Герц ашқ ан. Сыртқ ы фотоэффектіні тә жірибе жү зінде А.Г. Столетов (1888) толық зерттеп, оның бірнеше заң дарын тұ жырымдап берген. А.Г. Столетов ашқ ан фотоэффектінің бірінші заң ы былайша тұ жырымдалады:

максимал фотоэлектрлік ток (қ анығ у фототогы) тү скен жарық ағ ынына тура пропорционал болады.

1905 жылы А.Эйнштейн сыртқ ы фотоэффект қ ұ былысын жарық тың кванттық теориясы тұ рғ ысынан тү сіндіріп берді. Сыртқ а қ арай бө лініп шық қ ан электронның максимал кинетик. энергиясының (Емак) шамасы электронғ а берілген фотонның энергиясы (hv) мен шығ у жұ мысының (φ) айырымына тең (Емак=hv–φ) екендігі тә жірибе жү зінде дә лелденді. Сыртқ ы фотоэффектінің бұ л екінші заң ы, яғ ни Эйнштейн заң ы былайша тұ жырымдалады:

фотоэлектрондардың максимал энергиясы тү скен жарық жиілігіне сызық ты тә уелді болып ө седі жә не оның қ арқ ындылығ ына байланысты болмайды.

Ішкі фотоэффект (фотоө ткізгіштік) кезінде жартылай ө ткізгіштер мен диэлектриктерге тү скен жарық (фотон) оларда жұ тылады да, сыртқ а қ арай электрондар бө лініп шық пайды. Сө йтіп, жартылай ө ткізгіштер мен диэлектриктердің электр ө ткізгіштігі ө згереді. Ішкі фотоэффектіні 1873 ж. америка физигі У.Смит байқ ағ ан. Жарық ә серінен кедергісі кемитін жартылай ө ткізгіштер фотокедергілер деп аталады. Металл электрод пен сұ йық шекарасында байқ алатын фотогальваникалық эффектіні 1839 ж. француз физигі А.Э. Беккерель ашты. Ал екі қ атты дене шекарасындағ ы мұ ндай қ ұ былысты 1876 ж. ағ ылшын физиктері У.Адамс пен Р.Дей байқ ағ ан. Екі заттың тү йіскен жеріне жарық тү сірілген кезде фотоэлектрлік қ озғ аушы кү ш пайда болады. Мұ ндай зат ретінде ә р тү рлі жартылай ө ткізгіштер (электрондық жә не кемтіктік) немесе жартылай ө ткізгіш пен металл алынады. Фотогальваник. эффектіге негізделіп жасалғ ан фотоэлектрлік қ ұ рылғ ылар вентильді фотоэлементтер деп аталады.

Билет

1. Термодинамиканың екінші жә не ү шінші бастамалары. Жылу машинасы. Жылу машинасының пайдалы ә сер коэффициенті. Карно теоремасы. Карно циклы. Тоң азытқ ыш машина.

Термодинамиканың екінші бастамасы. Термодинамиканың 2-шi заң ы жұ мыс пен жылудың бір-біріне эквивалентті шамалар болғ анмен, олардың сапа жағ ынан тең еместігін кө рсетеді. Басқ аша айтқ анда, жұ мыс ө здігінен ә руақ ытта жылуғ а айнала алады, ал жылу сыртқ ы ә серсіз ө здігінен жұ мысқ а айналмайды.

(15)

(15) тең деу термодинамиканың II заң ының математикалық ө рнегі болып табылады да Клаузиус тең сіздігі деп аталады.

Отынның ішкі энергиясын механикалық энергияғ а айналдыратын машиналарды жылу машиналары деп атайды.

Пайдалы ә сер коэффициенті (ПӘ К) – жү йенің (механизмнің) энергияны тү рлендіру немесе басқ а денеге беру тиімділігін сипаттайтын шама. Ол кө бінесе грек ә рпі η -мен (этта) белгіленіп, мына ө рнек арқ ылы анық талады: η =Wпайд./Wтол

Термодинамиканың екінші заң ына сә йкес жылу қ озғ алтқ ыштарының Пайдалы ә сер коэффициенттерінің ең жоғ арғ ы мә ні Карно циклі бойынша анық талады.